CN2775607Y - 用于远程无线抄表系统的楼栋集中器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于远程无线抄表系统的楼栋集中器，设在远程无线抄表系统中；其特点是，包括：电源单元、接口单元、控制单元、以及射频收发单元、时钟单元；电源单元用于将交流电变换为直流电，提供各模块的工作电源；控制单元通过接口单元接收来自该楼栋中各楼层发来的数据，经数据处理后通过射频收发单元传输到社区表具数据管理中转装置；控制单元通过SPI总线与射频收发单元通讯，通过I²C总线与RTC时钟单元通讯。本实用新型以小区各用户使用的表具为基本应用对象，在小区范围内采用多层无线传输的结构接收数据，该数据汇总到社区表具数据管理中转装置后再利用有线网络将数据上报。具有实时、准确和可靠的优点。

Description

用于远程无线抄表系统的楼栋集中器

技术领域

本实用新型涉及一种用于远程无线抄表系统的楼栋集中器，尤其涉及一种应用在小区内，数据通过多层无线网络逐层上传，再经由社区表具数据管理中转装置通过有线方式传至账务中心的远程无线抄表系统中的楼栋集中器。

背景技术

随着城市建设的发展，居民小区规模日益扩大，表具读取逐渐成为一个突出的问题，传统的抄表模式是挨家挨户入室进行，主要的不足在于用户与收费部门时间上难以协调、费时费力等，并带来了安全上的隐患，因此开发一种自动抄表系统迫不容缓，在自动抄表系统的不同方案中，无线传输模式因其无需布线、安装简便的优点而受到格外的重视。

现有技术中无线抄表系统如我国专利号96202204.7，公开了一种多用户煤气、电、表具自动抄表装置，它在每个用户仪表的转动位置安装一个用户数据采集单元，通过检测器件，将转动信号转换成电脉冲信号，对脉冲信号进行累计计数。再将每个数据采集单元汇总连接到一个数据集中处理单元，红外抄表器通过控制数据集中处理单元对每个数据采集单元的累计结果进行读取、清零。红外抄表器通过输出接口将读取的数据向其他装置输出。该技术采用红外方式传输数据，具有传输距离短，传输不稳定的不足。

在中国专利号02200581.1中，公开了一种利用电话线的自动抄表系统，该系统包括用户端和管理端，用户端由表具、采集器、数据处理器组成，表具将数据传输给采集器，采集器与数据处理器通过无线方式传输数据，无线发射频率为400MHz左右，数据处理器与管理端通过电话线传输数据，实现自动抄表。该系统的不足是无线方式只局限在用户端范围，要求用户必须具有电话线的硬件条件。

如果利用空间的无线信道实现远距数据传送的，其简单、方便，不需对现有的线路进行改动，传输频带较宽，通信距离长，(一般几十公里，还可通过中继站延伸到更远)，其避免布线入户，抄表入户，对旧城改造有着重要的实际意义，但这种系统面临着这样的一个问题：无线数据传输存在着在建筑物对无线电信号的反射、吸收等作用下，信号传输不稳定的问题，另外表具安装位置、空间干扰等也对其稳定工作有较大影响，同时也存在功耗等问题，如何很好的解决这个问题将对整个系统的优劣性起到很大的影响，因为系统中无论哪个模块一旦出现故障，它自己不具备及时反映具体问题的功能，于是系统就无法迅速确定故障位置乃至排除，这就使整个系统丧失了自检功能，很难保证系统能长期稳定的运行，并且不便于未来的维护。

发明内容

本实用新型是为了克服目前无线抄表系统中存在的缺陷而开发的一种短距离无线和有线通讯方式相结合的、以小区为基本应用对象的远程无线抄表系统的楼栋集中器，该楼栋集中器在小区范围内采用多层无线传输的结构接收数据，该数据汇总到社区表具数据管理中转装置后利用有线网络将数据上报。

本实用新型采取的技术方案是：一种用于远程无线抄表系统的楼栋集中器，设在远程无线抄表系统中；其特点是，所述的楼栋集中器包括：一电源单元、一接口单元、一控制单元、以及一射频收发单元、一时钟单元；所述的电源单元用于将交流电变换为直流电，提供接口单元、控制单元以及射频收发单元的工作电源；所述的控制单元通过接口单元接收来自该楼栋中各楼层发来的数据，经数据处理后通过射频收发单元传输到社区表具数据管理中转装置；所述的控制单元通过SPI总线与射频收发单元通讯，通过I2C总线与RTC时钟单元通讯。

上述用于远程无线抄表系统的楼栋集中器，其中，所述的控制单元包括：RTC时钟模块、参数申请模块、无线通讯模块、串口通讯模块、数据接收缓存模块、数据包拆分模块、数据存储模块、数据转发模块、数据组合打包模块、无线测试模块、命令解析模块、参数存储模块、参数设置模块、功率控制模块、数据发送缓存模块、参数自动路由模块、中继转发模块、天线；其中：RTC时钟模块分别与参数申请模块和数据转发模块双向连接；参数申请模块、中继转发模块、数据转发模块的输出端分别与数据组合打包模块的输入端连接；数据转发模块、数据存储模块、数据包拆分模块、数据接收缓存模块顺序双向连接；数据包拆分模块并分别与中继转发模块、参数自动路由模块以及命令解析模块双向连接；参数存储模块、参数自动路由模块、命令解析模块及无线测试模块顺序双向连接；参数自动路由模块的输出端与参数设置模块的输入端连接；无线测试模块和数据组合打包模块的输出端分别与数据发送缓存模块的输入端连接；数据发送缓存模块的输出端分别与串口通信模块和无线通信模块的输入端连接；串口通信模块和无线通信模块的输出端与数据接收缓存模块的输入端连接；功率控制模块的输出端与无线通信模块的输入端连接；无线通信模块与天线双向连接。

上述用于远程无线抄表系统的楼栋集中器，其中，所述的电源单元由电源管理模块和后备电源模块组成；所述的电源管理模块包括AC/DC及DC/DC模块，为各个模块提供所需的电源；所述的后备电源模块在外部电源断电的时候，快速切换，为RTC时钟模块供电。

上述用于远程无线抄表系统的楼栋集中器，其中，所述的控制单元由一CPU芯片构成。

上述用于远程无线抄表系统的楼栋集中器，其中，所述的射频收发单元由射频芯片、功率放大器和天线组成，顺序连接。

由于本实用新型采用了以上的技术方案，其产生的效果是明显的：

1、楼层集中器上报数据时，设置楼层集中器参数及时间片；

2、记录备份该楼栋的水、电、气用量数据及硬件状态；

3、将数据及工作状态按时间片发送到社区表具数据管理中转装置；

4、上报数据时接受社区表具数据管理中转装置的设置参数和系统较时；

5、提供手持机接口用于功能检测及数据读取，可实现手持机与楼栋集中器的通信。

附图说明

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。

图1是远程无线抄表系统的总体结构示意图。

图2是本实用新型楼栋集中器的电路结构示意图。

图3是本实用新型楼栋集中器中的控制单元的电方框图。

图4是本实用新型楼栋集中器的工作流程图。

具体实施方式

本实用新型一种用于远程无线抄表系统的楼栋集中器1，设在远程无线抄表系统100中。

请参阅图1，这是远程无线抄表系统100的结构示意图，包括表具101、楼栋集中器102、楼栋集中器103、社区表具数据管理中转装置104、手持机105、账务中心106。楼栋集中器是该系统中的第二级传输发射环节。

请参阅图2。本实用新型楼栋集中器1包括：一电源单元、一接口单元12、一控制单元13、以及一射频收发单元14、一时钟单元15、后备单元16。电源单元由电源管理模块111和后备电源模块112组成，该电源管理模块包括AC/DC及DC/DC模块，为各个模块提供所需的电源；后备电源模块在外部电源断电的时候，快速切换，为RTC时钟模块供电。

控制单元13通过接口单元12接收来自该楼栋中各楼层发来的表具数据，经数据处理后通过射频收发单元14传输到社区表具数据管理中转装置104的控制单元13通过SPI总线与射频收发单元进行数据信号的传输，通过I2C总线与RTC时钟单元进行信号的传输。

射频收发单元14由射频芯片、功率放大器和天线组成，顺序连接。

具体实施例中，电源部分由AC交流输入、AC/DC变换器、DC-DC变换组成。电源输入为220VAC，经过AC/DC变换器输出5VDC，经过DC-DC变换可将5V变换为3.3V，DC-DC变换可以采用UU3芯片。

控制单元13可采用CPU单片机构成，CPU单片机例如可采用低功耗的16位RSIC结构的MSP430F149芯片。CPU单片机通过SPI总线与射频芯片通讯，CPU单片机通过I2C总线与RTC时钟芯片通讯。RTC时钟单元例如可由UU2芯片构成。UU2芯片可实现以下功能：正常工作时由系统的电源供电，如电源切断，由后备电池供电。

射频收发单元14由射频芯片141、功率放大器142和天线143顺序连接组成，射频芯片141例如可采用CC1020芯片，功率放大器142例如可采用RF2117芯片，射频芯片141工作在433MZH，为GFSK调制。

请参阅图3。本实用新型用于远程无线抄表系统的楼栋集中器中所述的控制单元13的包括：RTC时钟模块131、参数申请模块132、无线通讯模块133、串口通讯模块134、数据接收缓存模块135、数据包拆分模块136、数据存储模块137、数据转发模块138、数据组合打包模块139、无线测试模块231、命令解析模块232、参数存储模块233、参数设置模块234、功率控制模块235、数据发送缓存模块236、参数自动路由模块237、中继转发模块238、天线239。

RTC时钟模块131分别与参数申请模块132和数据转发模块138双向连接；数据转发模块向RTC时钟模块设置数据转发的时间，当数据转发的时间到时，RTC时钟模块向数据转发模块发出数据转发信号；参数申请模块向RTC时钟模块设置参数申请的时间，当参数申请的时间到时，RTC时钟模块向参数申请模块发出申请参数的信号。

参数申请模块132、中继转发模块238、数据转发模块138的输出端分别与数据组合打包模块139的输入端连接；数据转发模块用于转发在数据存储区收集到需要转发的数据；当收到RTC时钟模块发出的数据转发申请信号时，数据转发模块在数据存储区收集到需要转发的数据，传递给数据组合打包模块；中继转发模块完成中继功能；数据组合打包模块用于将参数申请模块、数据转发模块、参数存储模块传递的数据根据协议分组打包，并存放到数据发送缓存模块。

数据转发模块138、数据存储模块233、数据包拆分模块136、数据接收缓存模块135顺序双向连接；数据包拆分模块136并分别与中继转发模块238、参数自动路由模块237以及命令解析模块232双向连接；数据包拆分模块将数据接收缓存区的数据解包拆分，分离出数据及命令；数据存储模块将数据包拆分模块分离出的数据分类存储。数据接收缓存模块将无线通讯模块、串口通讯模块接收到的数据存放到缓存区。

参数存储模块233、参数自动路由模块237、命令解析模块232及无线测试模块231顺序双向连接；参数自动路由模块237的输出端与参数设置模块234的输入端连接；命令解析模块用于根据解析出的命令决定是否做无线测试、参数存储或设置参数；参数存储模块完成参数的分类存储；参数设置模块完成对表具的参数设置；参数自动路由模块将多个多层次下级设备的参数自动排序并分类存放。

无线测试模块231和数据组合打包模块139的输出端分别与数据发送缓存模块236的输入端连接；无线测试模块用于接收和发送测试数据；如果无线测试模块接收到命令解析模块发送的无线测试命令，无线测试模块将测试数据打包存放到数据发送缓存模块。

数据发送缓存模块236的输出端分别与串口通信模块134和无线通信模块133的输入端连接；数据发送缓存模块缓存数据组合打包模块的数据。

串口通信模块134和无线通信模块133的输出端与数据接收缓存模块135的输入端连接；无线通讯模块完成与表具、楼栋集中器、手持机的无线通讯，完成数据的调制解调；串口通讯模块完成与手持机的有线通讯，包括参数的设置、修改、读取。

功率控制模块235的输出端与无线通信模块133的输入端连接；功率控制模块根据接收到的信号强度RSSI值，调整无线通讯模块的射频输出信号功率。

天线完成射频信号的耦合及发射，无线通信模块133与天线239双向连接。

请参阅图4，这是本实用新型楼栋集中器的工作流程图，分为三部分：a、栋集中器数据的收集、上报及参数申请(数据上行)；b、楼栋集中器的参数设置、读取及安装测试(数据下行)；及，c、楼栋集中器的中继功能。

a、楼栋集中器数据的收集、上报及参数申请(数据上行)：

楼层集中器收集多只表具的数据(例如水表的水量信息、报警信息)，经过查错、筛选，分类存储。

1、接收的是楼层集中器数据，则将楼层集中器数据排序、分类，然后存储；当RTC上报数据的时间到时，将楼层集中器的数据打包，再分组上报，经过无线传输，发送到社区表具数据管理中转装置。

2、接收楼层集中器的报警信息，则将报警信息分类存储，当RTC上报数据的时间到时，将报警信息分组、打包、上报，经过无线传输，发送到社区表具数据管理中转装置。

b、楼栋集中器的参数设置、读取及安装测试(数据下行)

楼栋集中器通过串口接收手持机的数据，通过无线接收手持机、社区表具数据管理中转装置的数据，通过命令解析，按以下叙述处理：

1、参数设置

楼栋集中器接收手持机、社区表具数据管理中转装置的参数设置，将参数分类，并搜寻参数的路径，再分类、分区存储。

2、参数读取

楼栋集中器接收的是手持机的参数读取命令，则将手持机所读取的参数打包，如果是无线接收的，通过无线传输；如果是通过串口接收的，则通过串口发送。

3、安装测试

楼栋集中器接收的是手持机的安装测试命令，则将测试数据打包，通过无线传输发送给手持机。

c、楼栋集中器的中继功能

楼栋集中器设置为中继器时，与手持机的数据交互同上所述。对上、下级设备的中继功能如下：

1、接收下级楼层集中器的数据，筛选出数据，自动寻找向上发送数据的路径，并将数据打包发送(上行)。

2、接收上级社区表具数据管理中转装置的数据，筛选出数据，自动寻找向下发送数据的路径，并将数据打包发送(下行)。

Claims (5)

1、一种用于远程无线抄表系统的楼栋集中器，设在远程无线抄表系统中；其特征在于，所述的楼栋集中器包括：

一电源单元、一接口单元、一控制单元、以及一射频收发单元、一时钟单元；

所述的电源单元用于将交流电变换为直流电，提供接口单元、控制单元以及射频收发单元的工作电源；

所述的控制单元通过接口单元接收来自该楼栋中各楼层发来的数据，经数据处理后通过射频收发单元传输到社区表具数据管理中转装置；

所述的控制单元通过SPI总线与射频收发单元通讯，通过I²C总线与RTC时钟单元通讯。

2、根据权利要求1所述的用于远程无线抄表系统的楼栋集中器，其特征在于，所述的控制单元包括：RTC时钟模块、参数申请模块、无线通讯模块、串口通讯模块、数据接收缓存模块、数据包拆分模块、数据存储模块、数据转发模块、数据组合打包模块、无线测试模块、命令解析模块、参数存储模块、参数设置模块、功率控制模块、数据发送缓存模块、参数自动路由模块、中继转发模块、天线；

RTC时钟模块分别与参数申请模块和数据转发模块双向连接；

参数申请模块、中继转发模块、数据转发模块的输出端分别与数据组合打包模块的输入端连接；

数据转发模块、数据存储模块、数据包拆分模块、数据接收缓存模块顺序双向连接；数据包拆分模块并分别与中继转发模块、参数自动路由模块以及命令解析模块双向连接；

参数存储模块、参数自动路由模块、命令解析模块及无线测试模块顺序双向连接；参数自动路由模块的输出端与参数设置模块的输入端连接；

无线测试模块和数据组合打包模块的输出端分别与数据发送缓存模块的输入端连接；

数据发送缓存模块的输出端分别与串口通信模块和无线通信模块的输入端连接；

串口通信模块和无线通信模块的输出端与数据接收缓存模块的输入端连接；

功率控制模块的输出端与无线通信模块的输入端连接；

无线通信模块与天线双向连接。

3、根据权利要求1所述的用于远程无线抄表系统的楼栋集中器，其特征在于，所述的电源单元由电源管理模块和后备电源模块组成；所述的电源管理模块用于为各个电路模块提供所需的电源；所述的后备电源模块用于在外部电源断电的时候，快速切换，为RTC时钟模块供电。

4、根据权利要求1所述的用于远程无线抄表系统的楼栋集中器，其特征在于，所述的控制单元由一CPU芯片构成。

5、根据权利要求1所述的用于远程无线抄表系统的楼栋集中器，其特征在于，所述的射频收发单元由射频芯片、功率放大器和天线组成，顺序连接。

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