CN203325177U

CN203325177U - 基于低功耗无线技术的抄表系统

Info

Publication number: CN203325177U
Application number: CN2013202636722U
Authority: CN
Inventors: 毕俊人
Original assignee: SHANGHAI POWERINVENT INFORMATION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI POWERINVENT INFORMATION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2023-05-15

Abstract

一种基于低功耗无线技术的抄表系统，包括无线抄表终端以及与无线抄表终端对应的若干无线计量设备；其中，无线计量设备内设置有第一低功率无线芯片，无线抄表终端内设置有第二低功率无线芯片；所述第一低功率无线芯片以及所述第二低功率无线芯片为CC1100芯片，且所述CC1100芯片使用433MHz无线频段或470MHz无线频段；终端无线发射模块与计量无线发射模块之间通过述CC1100芯片进行无线通信，从而实现无线抄表终端和无线计量设备之间的数据通信、采集和记录。这种抄表系统具有低功耗、精度高、稳定性强、体积小等特点，具有无线收发功能，可以实现与计算机上位机系统的通信能力。

Description

基于低功耗无线技术的抄表系统

技术领域

本实用新型涉及无线通讯领域，特别涉及一种基于低功耗无线技术的抄表系统。

背景技术

我国城市化快速发展进程中，建筑物能耗和工业能耗所占比重越来越大，能源与发展的矛盾日益突出。例如，为了最大化地挖掘各个建筑的节能潜力，就需要预先对既有的建筑进行能耗及其相关参数的数据采集，通过对采集到的数据进行分析，得到最优化的节能方案。

在现有技术中，在对诸如建筑进行能源审计过程中，建筑的能耗及与建筑能耗相关的数据的现场采集都是以手持式采集仪器，如手持式温湿度采集仪、手持式二氧化碳采集仪等配合手工记录为主，这种手持式仪器虽然具有操作简单、携带方便、采集灵活的特点，但是智能采集某个时间点的参数，无法完成连续性数据采集。简单的几个现场数据及抄表数据显然无法采集到该建筑的能耗点及能源使用规律。而如果在能源审计之前采用有线的方式则需要综合布线，工期长、经济负担中，对于这种以审计为目的的工作显然不太可能。同时，上述问题在工业生产的过程中也同样存在。

因此，有必要提供一种无线能耗采集设备，以方便能耗采集。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型公开了一种基于低功耗无线技术的抄表系统，这种抄表系统具有低功耗、精度高、稳定性强、体积小等特点，具有无线收发功能，可以实现与计算机上位机系统的通信能力。

本实用新型公开了以下技术方案：

一种基于低功耗无线技术的抄表系统，包括无线抄表终端以及与所述无线抄表终端对应的若干无线计量设备；其中：

所述无线计量设备包括第一无线发射模块以及与所述第一无线发射模块相连的计量设备；

所述无线抄表终端与一PC机进行通信；所述无线抄表终端包括第二无线发射模块以及与所述第二无线发射模块相连的数据采集器；

所述第一无线发射模块与所述第二无线发射模块之间进行数据的无线传输，从而实现所述无线抄表终端和所述无线计量设备之间的数据通信、采集和记录；且所述无线抄表终端将采集到的数据上传给所述PC机进行处理。

较佳地，所述第一无线发射模块包括第一微控制单元以及与所述第一微控制单元相连的第一低功率无线芯片；所述第二无线发射模块包括第二微控制单元以及与所述第二微控制单元相连的第二低功率无线芯片；所述第一无线发射模块与所述第二无线发射模块之间通过所述第一低功率无线芯片与所述第二低功率无线芯片进行数据的无线传输。

较佳地，所述第一低功率无线芯片以及所述第二低功率无线芯片为CC1100芯片,所述第一微控制单元以及所述第二微控制单元为MSP430单片机。

较佳地，所述CC1100芯片使用433MHz无线频段或470MHz无线频段。

较佳地，所述第一微控制单元与所述第一低功率无线芯片之间通过SPI接口连接。

较佳地，所述第二微控制单元与所述第二低功率无线芯片之间通过SPI接口连接。

较佳地，所述计量设备包括一双脉冲端口，所述计量设备通过所述双脉冲端口与所述第二微控制单元的外部中断端口连接；当所述计量设备的指针转动半圈，则在所述双脉冲端口中的一端口中产生一次脉冲；当所述计量设备的指针转动一圈，则在所述双脉冲端口中的另一端口中产生一次脉冲；所述第二微控制单元根据所述双脉冲端口中的脉冲次数来判断和记录所述计量设备的数据。

较佳地，所述第二无线发射模块与所述数据采集器通过UART接口进行数据交换。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、具有低功耗、精度高、稳定性强、体积小等特点；

2、具有无线收发功能；

3、成本比较低。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例抄表系统的结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例无线抄表终端的结构示意图；

图3A为本实用新型一具体实施例无线计量设备的结构示意图；

图3B为本实用新型另一具体实施例无线计量设备的结构示意图。

具体实施方式：

下方结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的描述。

实施例

如图1，一种基于低功耗无线技术的抄表系统，无线抄表终端100以及与无线抄表终端100对应的若干无线计量设备200，其中，无线计量设备200内设置有第一无线发射模块201，无线抄表终端100内设置有第二无线发射模块101，无线抄表终端100和无线计量设备200各自通过其内部的第一无线发射模块201与第二无线发射模块101进行数据的无线传输，从而实现无线抄表终端和无线计量设备的数据通信、采集和记录的功能。

以下对无线抄表终端100以及无线计量设备200进行具体说明：

如图2，无线抄表终端100包括第二无线发射模块101、数据采集器104和UART接口，第二无线发射模块101和数据采集器104通过UART接口进行数据交换；第二无线发射模块101内设置有第二低功率无线芯片102和第二微控制单元103（MCU）；所述第二低功率无线芯片102为CC1100芯片，所述CC1100芯片使用433MHz无线频段或470MHz无线频段；所述第二微控制单元103为MSP430单片机；所述第二微控制单元103与所述第二低功率无线芯片102之间通过SPI接口连接。所述数据采集器104中的人机界面负责与所有无线计量设备200的数据通信、采集和记录的功能。另外通过串口可与PC 机105进行通信,将记录在FLASH中的数据上传到PC机上进行进一步处理，其中FLASH是在数据采集器中设置的。

如图3A至图3B，所述无线计量设备200包括第一无线发射模块201、通过双脉冲接口与第一无线发射模块201连接的具有双脉冲功能的计量设备202。当然所述无线计量设备200还可以为其它形式，例如包括第一无线发射模块201、通过485接口与第一无线发射模块201连接的其他设备203；所述无线发射模块内设置有第一低功率无线芯片204和第一微控制单元205（MCU）；所述第一低功率无线芯片102为CC1100芯片，所述CC1100芯片使用433MHz无线频段或470MHz无线频段；所述第一微控制单元为MSP430单片机。所述第一微控制单元205与所述第一低功率无线芯片204之间通过SPI接口连接。

其中，470MHz无线频段属于低功耗无线频段，该无线频段广泛应用在抄表系统中，在此不再对其进行具体描述。433MHz无线频段属于超低功耗无线频段，基于433MHz的低功耗无线技术属于近距离无线通讯技术，并且都使用ISM（Industrial Scientific Medical）免执照频段。433MHz的特点是低功耗、高可靠性、强抗干扰性，布网容易，通过无线中继器可以非常方便地将网络覆盖范围扩展至数倍，因此从小空间到大空间、从简单空间环境到复杂空间环境的场合都可以使用。

低功耗技术使用433MHz无线频段，433MHz的显著优势是无线信号的穿透性强、能够传播得更远。因此433MHz技术一般只适用于数据传输量较少的应用场合。从通讯可靠性的角度来讲，433MHz可以支持星型网络的拓扑结构，通过多基站的方式实现网络覆盖空间的扩展。

433HHz无线技术的正常工作模式是：只有在有数据收发的时刻才会建立无线链路，因此极大地减少了对网络中其它设备的干扰，同时也降低了设备本身的功耗。当然，该技术也可以从应用层的角度设计成类似于“永远在线”的模式，通过设置合理的“刷新时间间隔”参数来实现功能、功耗及可靠性之间的折中。

其中，将无线计量设备200设置为这样的形式，即：包括第一无线发射模块201、通过双脉冲接口与第一无线发射模块201连接的具有双脉冲功能的计量设备202的好处为：计量设备202的双脉冲端口接到第一无线发射模块201上的MCU 205的外部中断端口，当计量设备202上的指针转动半圈就会在其中一个端口中产生一次脉冲，转动一圈就会在另一个端口中产生一次脉冲。这样两次脉冲就可以使MCU205用来判断和记录数据，防止误触发而使数据错误。

本实用新型提供的基于低功耗无线技术的抄表系统的工作方式为：

无线抄表终端100负责发送无线计量设备200的地址、控制命令及数据，无线计量设备200负责收集现场信息，进行一定的数据处理，根据无线抄表终端的要求返回数据。无线计量设备200不主动发送命令或数据，一切都由无线抄表终端100控制。由于发送和接收共用同一物理信道，因此在任意时刻只允许一台无线计量设备200处于发送状态。只有被无线抄表终端100呼叫的无线计量设备200才能占用信道，对无线抄表终端100做出应答。每台无线计量设备200均分配有一个唯一的地址。无线抄表终端100与无线计量设备200通信时，无线抄表终端100先呼叫某无线计量设备200地址，唤醒被叫无线计量设备200后，无线抄表终端100与无线计量设备200之间进行数据交换，而未被呼叫的无线计量设备200则继续处于电磁波唤醒(WOR)状态；无线抄表终端100发送的信息可以传到多个无线计量设备200或指定的无线计量设备200，各无线计量设备200发送的信息只能被无线抄表终端100接收。

唤醒功能可以保证无线芯片在没有微处理器的干预下从睡眠状态中周期性的醒来接收数据包。苏醒周期由WOR定时器控制，该定时器时钟来源于内部RC震荡器。当在接收状态周期内检测到同步词汇，则通过可配置的通用数字输出引脚(GDO)将MCU 唤醒，然后由MCU来进行进一步的数据处理，如果在这个周期内没有检测到同步词汇，将会自动回到睡眠状态。

本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims

1.一种基于低功耗无线技术的抄表系统，其特征在于，包括无线抄表终端以及与所述无线抄表终端对应的若干无线计量设备；其中：

2.根据权利要求1所述的基于低功耗无线技术的抄表系统，其特征在于，所述第一无线发射模块包括第一微控制单元以及与所述第一微控制单元相连的第一低功率无线芯片；所述第二无线发射模块包括第二微控制单元以及与所述第二微控制单元相连的第二低功率无线芯片；所述第一无线发射模块与所述第二无线发射模块之间通过所述第一低功率无线芯片与所述第二低功率无线芯片进行数据的无线传输。

3.根据权利要求2所述的基于低功耗无线技术的抄表系统，其特征在于，所述第一低功率无线芯片以及所述第二低功率无线芯片为CC1100芯片,所述第一微控制单元以及所述第二微控制单元为MSP430单片机。

4.根据权利要求3所述的基于低功耗无线技术的抄表系统，其特征在于，所述CC1100芯片使用433MHz无线频段或470MHz无线频段。

5.根据权利要求2或3所述的基于低功耗无线技术的抄表系统，其特征在于，所述第一微控制单元与所述第一低功率无线芯片之间通过SPI接口连接。

6.根据权利要求2或3所述的基于低功耗无线技术的抄表系统，其特征在于，所述第二微控制单元与所述第二低功率无线芯片之间通过SPI接口连接。

7.根据权利要求2所述的基于低功耗无线技术的抄表系统，其特征在于，所述计量设备包括一双脉冲端口，所述计量设备通过所述双脉冲端口与所述第二微控制单元的外部中断端口连接；当所述计量设备的指针转动半圈，则在所述双脉冲端口中的一端口中产生一次脉冲；当所述计量设备的指针转动一圈，则在所述双脉冲端口中的另一端口中产生一次脉冲；所述第二微控制单元根据所述双脉冲端口中的脉冲次数来判断和记录所述计量设备的数据。

8.根据权利要求1所述的基于低功耗无线技术的抄表系统，其特征在于，所述第二无线发射模块与所述数据采集器通过UART接口进行数据交换。