陳昱帆 金鑫

摘 要：近年來(lái)自動(dòng)抄表系統(tǒng)發(fā)展迅速，但是由于傳統(tǒng)抄表方式根深蒂固，新技術(shù)新方法的普及尚需時(shí)日。自動(dòng)抄表系統(tǒng)是家庭自動(dòng)化工程的重要一環(huán)，它大大改善了以往人工上門(mén)抄表的種種不便，開(kāi)創(chuàng)了能源自動(dòng)化收費(fèi)管理的新紀(jì)元。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；遠(yuǎn)程；自動(dòng)抄表

遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)：是一種能夠自動(dòng)捕捉并記錄用戶(hù)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，并通過(guò)一種特定的通信方式把數(shù)據(jù)和其他相關(guān)信息傳送到數(shù)據(jù)管理中心，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理后，發(fā)送給相應(yīng)的能源供應(yīng)商，完成相應(yīng)的計(jì)費(fèi)和管理功能。

該設(shè)計(jì)的自動(dòng)抄表系統(tǒng)包括三大層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。其中感知層包括：數(shù)據(jù)收集處理模塊、數(shù)個(gè)計(jì)費(fèi)表和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊3部分；網(wǎng)絡(luò)層包括：SIM卡傳輸模塊和數(shù)據(jù)接收和監(jiān)控模塊2部分；應(yīng)用層包括：數(shù)據(jù)處理中心、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和查詢(xún)服務(wù)網(wǎng)站3部分。

此設(shè)計(jì)研究的遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)抄表系統(tǒng)把無(wú)線(xiàn)抄表系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)理論相結(jié)合，用物聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)放、分層、可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)豐富無(wú)線(xiàn)抄表的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)以用戶(hù)為單位的綜合集成抄表系統(tǒng)。

采集模塊負(fù)責(zé)采集并轉(zhuǎn)化收費(fèi)表數(shù)據(jù)為相應(yīng)的ASCII碼組成的電信號(hào)，供數(shù)據(jù)收集處理模塊收集并作簡(jiǎn)單處理后，定時(shí)通過(guò)SIM卡通信模塊的GPRS傳輸功能傳輸?shù)街付↖P；接收和監(jiān)控模塊通過(guò)此IP監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸，并作相應(yīng)處理后存入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)此數(shù)據(jù)庫(kù)可以計(jì)算收費(fèi)表的計(jì)費(fèi)，也可供用戶(hù)通過(guò)指定網(wǎng)站查詢(xún)自家各個(gè)收費(fèi)表計(jì)費(fèi)情況。

本設(shè)計(jì)采用GPRS數(shù)據(jù)傳輸形式，這是一種得到廣泛贊譽(yù)的無(wú)限數(shù)據(jù)傳輸方式。數(shù)據(jù)處理中心控制的接收和監(jiān)控模塊申請(qǐng)連接互聯(lián)網(wǎng)，并申請(qǐng)一個(gè)公網(wǎng)固定IP地址，通過(guò)Internet將用戶(hù)收費(fèi)表由收集處理模塊的GPRS網(wǎng)關(guān)直接發(fā)送到此固定IP地址，從而實(shí)現(xiàn)連接。

通信控制單元是數(shù)據(jù)采集、傳輸子系統(tǒng)的核心部分，它通過(guò)AT指令實(shí)現(xiàn)對(duì)收發(fā)模塊的控制，把數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS模式發(fā)送至數(shù)據(jù)處理中心，并通過(guò)接收到的控制字符采取相應(yīng)的控制動(dòng)作。市場(chǎng)上GPRS模塊傳輸供應(yīng)商有許多，應(yīng)用最廣泛的有SIMCOM公司的SIM模塊系列、摩托羅拉公司的G20以及西門(mén)子的MC系列。鑒于普通的GPRS模塊在使用時(shí)有很大的局限性，也考慮到價(jià)格和功能等方面的原因，我們選擇了SIMCOM公司的SIM100作為該設(shè)計(jì)的GPRS傳輸模塊。

該設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)收集處理模塊采用MSP430單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理和SIM卡控制核心。它的超低功耗低成本和豐富的功能模塊的特點(diǎn)十分適合該設(shè)計(jì)中收集處理模塊的要求。如今，MSP430單片機(jī)應(yīng)用于工程控制的各個(gè)方面，特別是在監(jiān)控，儀器儀表，醫(yī)療設(shè)備等方面。

基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制容易，不需要重新組網(wǎng)，可方便的推廣到不同地域使用。GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由于引入分組概念，為設(shè)備無(wú)線(xiàn)接入Internet提供了一種先進(jìn)的有效的手段。

用戶(hù)數(shù)據(jù)采集終端的核心部分為MSP430控制采集終端和SIM100通信模塊，為完善系統(tǒng)功能增加flash存儲(chǔ)模塊和時(shí)鐘模塊，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和定時(shí)發(fā)送功能。

在充分考調(diào)查研究現(xiàn)有各數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)特點(diǎn)的前提下，該設(shè)計(jì)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)收費(fèi)表數(shù)據(jù)，并基于AJAX和C#利用ASP.NET開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于WEB的用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)資源管理系統(tǒng)，以方便用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查看自家收費(fèi)表計(jì)費(fèi)情況，同時(shí)也方便數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員監(jiān)控SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)庫(kù)資源使用情況。

該設(shè)計(jì)基本完成了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的功能要求。收集處理模塊采用MSP430單片機(jī)，用RS485總線(xiàn)模式實(shí)現(xiàn)對(duì)采集模塊數(shù)據(jù)的采集，并通過(guò)RS232模式發(fā)送到SIM卡模塊，SIM卡模塊把數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS方式傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上，互聯(lián)網(wǎng)又連接到數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心把用戶(hù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)行收集處理再發(fā)送到指定用戶(hù)收費(fèi)表信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而實(shí)現(xiàn)資源供應(yīng)商的集中收費(fèi)和用戶(hù)個(gè)人的查詢(xún)功能。

該設(shè)計(jì)通過(guò)模塊功能和軟硬件設(shè)計(jì)豐富了自動(dòng)抄表系統(tǒng)的功能，完成了自動(dòng)收集用戶(hù)收費(fèi)表數(shù)據(jù)、方便供應(yīng)商收費(fèi)和管理、方便用戶(hù)查詢(xún)自家收費(fèi)數(shù)據(jù)的目的。

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