CN204390459U - 一种远程抄表装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种远程抄表装置，该远程抄表装置包括ARM嵌入式处理器、LCD显示单元、电源单元、存储单元、数据收发单元、键盘电路、串行接口单元以及以太网单元。通过对加油机自动计量、远程传送数据、数据统计等功能，可直接在不更改现有设备的基础上直接加装完成，可通过自适应端口兼容绝大多数型号加油机的键盘或液晶显示器端口，可自动进行数据采集，实现了加油机管理的自动化，提高了工作效率，保证数据采集的准确性。

Description

一种远程抄表装置

技术领域

本实用新型涉及远程数据采集技术领域，特别涉及一种应用于加油机的远程抄表装置。

背景技术

我国加油站在近10年得到迅猛发展，已有近9万座加油站遍布全国城乡，但从目前来看，我国加油站的管理普遍不够完善，无法实现现代化的管理，还不能和国际流行的数字化加油站接轨。影响我国加油站信息化管理的瓶颈，一是相关规范的缺乏，缺少加油站信息化管理的定义和范围的规范，缺少终端用户对信息化管理理解的规范，也缺少提供信息化管理服务的厂家及其产品的规范等。二是基础数据采集困难，加油站缺乏数据采集设备，加油机通信协议不开放，这是造成加油站基础数据采集困难的关键所在。

由于加油站建造的标准不一，导致所安装的的加油机品牌和型号也是品种繁多。为了管理和业务发展的需要，目前越来越多的加油站开始考虑采用通过设备组网的方式组建加油站的信息化管理系统，借此提升加油站的营业数据分析(如库存精确度)、客户绑定分析(如客户消费习惯数据)等管理技术。但是如何将表征加油机状况的各种数据导入到一个统一的数据平台中，成了一个比较关键的问题。

因此，开发一种能支持多种通信协议、使得各种加油机之间兼容的远程抄表装置，从而实现加油机实时数据的自动采集、显示、存储，已成为急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种远程抄表装置，通过实时获取加油机的各种状态和各项加油数据，完成加油结算、汇总、上报等加油站业务的全过程自动管理。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种远程抄表装置，该远程抄表装置包括ARM嵌入式处理器、LCD显示单元、电源单元、存储单元、数据收发单元、键盘电路、串行接口单元以及以太网 单元，其特征在于：

ARM嵌入式处理器，分别与键盘电路、串行接口单元、以太网单元、LCD显示单元、电源单元、存储单元以及数据收发单元连接，接收来自串行接口单元的数据，将处理后的数据传输给存储单元、LCD显示单元以及数据收发单元；

电源单元，采用LM7805，用于为抄表装置提供电能；

存储单元，与ARM嵌入式处理器连接，采用SST39VF160芯片，用于将从ARM嵌入式处理器处接收到的各项数据进行存储；

LCD显示单元，与ARM嵌入式处理器连接，采用LCM240128ZK显示模块，用于显示从ARM嵌入式处理器处接收到的数据；

数据收发单元，与ARM嵌入式处理器连接，采用JN5139ZigBee模块，用于将从ARM嵌入式处理器处接收到的各项检测数据通过无线链路发送；

键盘电路，与ARM嵌入式处理器连接，采用按键控制芯片ZLG7290；

串行接口单元，与ARM嵌入式处理器连接，将接收到的数据发送给ARM嵌入式处理器，该串行接口单元采用电平转换芯片SP3243和SP3232；

以太网单元，与ARM嵌入式处理器连接，采用以太网控制芯片RTL8019AS。

优选的，所述ARM嵌入式处理器采用芯片LPC2210。

本实用新型中所提出的远程抄表装置，至少可以达到以下有益效果：

1)可直接在不更改现有设备的基础上直接加装完成，可通过自适应端口兼容绝大多数型号加油机的键盘或液晶显示器端口，可自动进行数据采集，采用Zigbee无线组网技术，组建无线网络，并可通过该网络实现全双工通讯，提高了系统的实时性；

2)采用一体化设计，提高了产品的可靠性，能够实现数据采集、处理和传输功能，实现成品油数据的实时采集与传输，支持成品油专业数据库建设，支持成品油的动态管理以及成品油的资源调度。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在 附图中：

图1为远程抄表装置的系统结构示意图；

图2为远程抄表装置中电源单元的电路原理示意图；

图3为远程抄表装置中键盘电路原理示意图；

图4为远程抄表装置中串行接口单元的电路原理示意图；

图5为远程抄表装置中以太网单元的电路原理示意图。

具体实施方式

远程抄表装置的系统结构如图1所示。该远程抄表装置包括ARM嵌入式处理器、LCD显示单元、电源单元、存储单元、数据收发单元、键盘电路、串行接口单元以及以太网单元。

ARM嵌入式处理器，采用了PHILIPS公司的LPC2210这款ARM处理器做为核心处理器，LPC2210是一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位ARM7TDMI-STM CPU的微控制器，可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30％而性能的损失却很小。其最高运行频率可达到60兆赫兹。该款ARM芯片不仅可以为系统实现数字滤波和使用改进的追踪法进行模糊聚类分析提供硬件保证，而且还具有成本低、体积小、耗电省、处理能力强、稳定性好和硬件扩充方便等优点。在该远程抄表装置中，ARM嵌入式处理器分别与键盘电路、串行接口单元、以太网单元、LCD显示单元、电源单元、存储单元以及数据收发单元连接，接收来自串行接口单元的数据，将处理后的数据传输给存储单元、LCD显示单元以及数据收发单元。

电源系统为整个系统提供能量，是整个系统工作的基础，具有极其重要的地位，但却往往被忽略。如果电源系统处理得好，整个系统的故障往往减少了一大半。设计电源时要考虑的因素包括：1)输出的电压、电流、功率；2)输入的电压、电流；3)输出纹波；4)电池兼容和电磁干扰；5)体积、功耗和成本的限制。在该探测装置中，电源单元采用LM7805用于为系统提供电能。电源单元的电路原理如图2所示。电源电路直接可以从电网供电，通过变压器电路，整流电路，滤波电路，和稳压电路直接将电网中的220V交流电转换成+12V的支流电压。采用常规的铁心变压器，将高压转变为低压。二极管桥式电路，任务是将交 流电换成直流电。由C1，C2，C3，C4构成，用于滤去整流输出电压中的纹波，本电路采用电容输入式，电容具有平波作用。使纹波较小，适用于负载电压较高，负载变动不大的电路。采用三端稳压集成电路，有输入，输出和接地端，内部由启动电路，基准电压电路，取样比较放大电路，调整电路和保护电路组成。电路中接入电容用来实现频率补偿防止稳压器自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，另一方面以减少稳压电源输出端由输出电源引入的低干扰。

存储单元，与ARM嵌入式处理器连接，采用SST39VF160芯片，用于将从ARM嵌入式处理器处接收到的各项检测数据进行存储。在该抄表装置中，存储芯片采用PHILIPS公司出品的SST39LF/VF160，该芯片是一个1M*16的CMOS多功能Flash MPF器件，由SST特有的高性能Super Flash技术制造而成。Super Flash技术的分裂闸(split-gate)单元结构和厚氧化物制程的采用可提供可靠性更强、工艺更完善的解决方案(相对其它方法)。SST39VF160的写编程或擦除操作电源电压为2.7-3.6V，符合16位存储器的JEDEC标准的管脚分配。SST39VF160具有高性能的字编程功能字编程时间为14μs，器件通过触发位或数据查询位来指示编程操作的完成。为了防止意外写的发生，器件还提供了硬件和软件数据保护机制。SST39VF160的耐用性和数据保持时间完全满足系统的要求。

LCD显示单元，与ARM嵌入式处理器连接，采用LCM240128ZK显示模块，用于显示从ARM嵌入式处理器处接收到的数据。该显示模块是一款点阵型的带中文字库图形液晶显示模块。其内含7602个简体中文字型，每屏可以显示15*8个汉字，提供中/英文文字对齐功能；内建粗体字形与行距设定；对比度软件调节；用户可自建字库；主要显示类型有四种A：STN黄绿模式，6：00视角；B：STN蓝模式，6：00视角；C：FSTN，6：00视角；支持.CCFL背光、LED背光；标准工作电压：5V。

键盘作为最常用的人机交互的输入设备，键盘可用来实现流程控制和信息输入等功能。键盘按其结构形式可分为编码式键盘和非编码式键盘两类。编码式键盘是由其内部硬件逻辑电路自动产生被按键的编码。这种键盘使用方便，但价格较贵。非编码式键盘主要由软件产生被按键的编码。它结构简单、价格便宜，但键盘管理程序的编制也比较复杂。

比较两种方法，本装置采用了后者，但是采用了专用的按键控制芯片ZLG7290，这样既简化了设计降低了成本，又提高了系统的可靠性，键盘电路的示意图如图3所示。ZLG7290采用了I²C串行接口，提供专门的键盘中断信号，可采样64个按键或传感器，可检测每个按键的连击次数。其基本功能如下：键盘去抖动处理当键被按下和放开时，可能会出现电平状态反复变化，称作键盘抖动。若不作处理会引起按键盘命令错误，所以要进行去抖动处理，由于LPC2210提供了标准的I²C串行接口，可以与ZLG7290直接进行连接。根据本系统的实际需求，共外接了16个按键。包括10个数字键(0-9)，其余为功能选择键。

作为一种灵活方便可靠的通信方式，串行通信被广泛应用于工业控制各个领域中。其优势在于：用于通信的线路较少，在远距离通信时可以极大地降低成本。所以串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送。

串行通信传输有两种类型：同步串行通信和异步串行通信。同步串行通信是通过发送方向接收方提供同步脉冲信号实现的严格同步。而异步串行通信也是要做到信号的同步才能保证数据正确接收，但它是通过控制发送和接收方有相同的波特率来实现的。串行通信的工作方式有三种：单工、半双工、以及全双工。由于同步串行通信需要提供精确的时钟信号，而全双工工作方式要求的接线较多，故在EOS终端中采用半双工异步串行通信方式。LPC2210内嵌了两个UART接口，使用的是TTL电平。而RS-232C串行标准采用负逻辑方式，故需要进行电平转换后才能与RS-232C连接器进行连接。在本系统中，我们采用的是电平转换芯片SIPESX公司的SP3243和SP3232。远程抄表装置中串行接口单元的电路原理如图4所示。

由于嵌入式处理器LPC2210不带有以太网接口控制器，需要专门设计以太网接口电路。RTL8019AS是由中国台湾Realtek公司生产的、高度集成的以太网控制器，选用RTL8019AS是因为它软件移植性好、接口简单、价格便宜、带宽充裕。以太网单元的电路示意图如图5所示。RTL8019AS通过总线和LPC2210处理器连接。

数据收发单元，与ARM嵌入式处理器连接，采用JN5139ZigBee模块，用于将从ARM嵌入式处理器处接收到的各项检测数据通过无线链路发送。ARM 嵌入式处理器通过串行通信接口与ZigBee无线传输模块相连，将检测的数据上传至远程监控系统，并可接收远程监控系统发送来的控制指令。该ARM嵌入式处理器采用博讯科技的JN5139ZigBee模块，它具有功耗低、低成本的无线微处理器，采用IEEE802.15.4标谁，利用全球公共频率2.4GHz，实现ZigBee协议栈的数据处理。每一个工作区域有一个路由节点，负责处理和转发来自终端设备的各种信息，多个工作区域共有一个协调器节点，将来自路由器的各个监测区域的数据发往数据中心服务器。

该抄表装置完成对加油机各项数据的计量，同时将处理后的数据采用ZigBee无线模块发往数据中心服务器。中心服务器负责接收各加油机处抄表装置发送的测量数据，并对数据进行汇总、统计和存储，实现对各加油机状况的实时记录。数据中心服务器将各加油机的计量数据发布给管理人员，管理人员可访问数据中心服务器，依据所赋的权限，查询所需的计量数据，及时掌握各加油站的情况，并根据需要打印数据报表。

本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (2)

1.一种远程抄表装置，包括ARM嵌入式处理器、LCD显示单元、电源单元、存储单元、数据收发单元、键盘电路、串行接口单元以及以太网单元，其特征在于：

ARM嵌入式处理器，分别与键盘电路、串行接口单元、以太网单元、LCD显示单元、电源单元、存储单元以及数据收发单元连接，接收来自串行接口单元的数据，将处理后的数据传输给存储单元、LCD显示单元以及数据收发单元；

电源单元，采用LM7805，用于为抄表装置提供电能；

存储单元，与ARM嵌入式处理器连接，采用SST39VF160芯片，用于将从ARM嵌入式处理器处接收到的各项数据进行存储；

LCD显示单元，与ARM嵌入式处理器连接，采用LCM240128ZK显示模块，用于显示从ARM嵌入式处理器处接收到的数据；

数据收发单元，与ARM嵌入式处理器连接，采用JN5139ZigBee模块，用于将从ARM嵌入式处理器处接收到的各项检测数据通过无线链路发送；

键盘电路，与ARM嵌入式处理器连接，采用按键控制芯片ZLG7290；

串行接口单元，与ARM嵌入式处理器连接，将接收到的数据发送给ARM嵌入式处理器，该串行接口单元采用电平转换芯片SP3243和SP3232；

以太网单元，与ARM嵌入式处理器连接，采用以太网控制芯片RTL8019AS。

2.如权利要求1所述的远程抄表装置，其特征在于：所述ARM嵌入式处理器采用芯片LPC2210。