物联网智能小区三表监控系统物联网111 吴思璠
目录 (2)
摘要 (3)
1、系统构建 (4)
2、技术路线 (4)
2．1数据采集显示模块 (4)
2．2单元集中器模块 (5)
2．3数据通信方案 (5)
3、系统软件设计 (6)
3．1“三表”计量系统软件 (6)
3．2上位管理PC机人机接口软件 (6)
4．系统介绍 (6)
4.1系统功能 (6)
4.2系统优势 (7)
4.3系统配置 (7)
4.4系统应用 (8)
5．主要组成部分 (9)
系统需要一个与互联网Internet相连的数据中心、与“三表”或需要监控的设备相连的数据采集器和内置GPRS模块的微处理器。

采集器获取的数据传输给微处理器，微处理器通过GPRS模块登陆到GPRS网络上经过CGSN网关将数据传输到Internet上的数据中心，从而完成数据传输。

该系统由数据库服务器、数据服务中心、操作终端、集中器和采集器等5部分组成，系统结构如图1所示。

采集器位于居民小区的信息中心，客户的“三表”使用数据首先通过ZigBee 技术将数据传输到位于小区信息中心的集中器，集中器再通过RS232接口与GPRS 透明数据传输终端相连。

通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络，通过GPRS网络传送至数据库服务器，实现“三表”数据和数据中心系统的实时在线连接。

根据系统功能要求，本硬件系统应包括：用户三表数据采集显示模块、楼座单元数据集中模块、ZigBee组成的无线数据传输网络、无线数据收发模块构成的“客户端”与无线数据收发模块、RS-232串口电路、上位管理计算机构成的“数据中心”两部分。

“客户端”与“数据中心”通过无线收发模块构成的无线网络实现数据交换。

1、系统构建
系统需要一个与互联网Internet相连的数据中心、与“三表”或需要监控的设备相连的数据采集器和内置GPRS模块的微处理器。

采集器获取的数据传输给微处理器，微处理器通过GPRS模块登陆到GPRS网络上经过CGSN网关将数据传输到Internet上的数据中心，从而完成数据传输。

该系统由数据库服务器、数据服务中心、操作终端、集中器和采集器等5部分组成，系统结构如图1所示。

采集器位于居民小区的信息中心，客户的“三表”使用数据首先通过ZigBee 技术将数据传输到位于小区信息中心的集中器，集中器再通过RS232接口与GPRS 透明数据传输终端相连。

通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络，通过GPRS网络传送至数据库服务器，实现“三表”数据和数据中心系统的实时在线连接。

2、技术路线
根据系统功能要求，本硬件系统应包括：用户三表数据采集显示模块、楼座单元数据集中模块、ZigBee组成的无线数据传输网络、无线数据收发模块构成的“客户端”与无线数据收发模块、RS-232串口电路、上位管理计算机构成的“数据中心”两部分。

“客户端”与“数据中心”通过无线收发模块构成的无线网络实现数据交换。

2．1数据采集显示模块
数据采集显示模块包括：用户用电量采集与显示电路、用户用水量采集与显示电路、用户燃气用量采集与显示电路3种形式。

本系统采用ADI公司推出的单
片电能计量专用芯片ADE7751与微处理器设计成的全电子式多费率电能表来实现用户用电量数据采集；采用南京迪泰尔仪表机电设备有限公司生产的脉冲式智能涡街流量计传感器与微处理器设计成的数字式水表及脉冲式智能涡街流量计传感器与微处理器设计成的数字式燃气表实现数据的采集、存储、计算、显示、传输等要求。

2．2单元集中器模块
为了便于实现无线集抄功能，本设计在每个楼座的每个单元中加入一个单元集中器。

单元集中器与每个数据采集部件通过ZigBee组成的无线数据传输网络，用来实现每个客户“三表”数据的定时接收与存储，它是“三表”与无线收发模块的一个核心部分。

单元集中器的使用大大简化无线数传网络的复杂性，降低了系统设备成本。

系统主要由主控制器、GPRS模块和ZigBee射频通信模块3部分组成，其结构框图如图2所示。

主控制器采用三星公司的ARM9微处理器S3C24-10X，它具有外围扩展功能模块，能够实现高速处理。

GPRS模块采用Siemens公司的TC35终端，通过串口与CPU相连，实现与Internet的连接。

ZigBee射频收发模块采用ChipconAS公司的CC2420芯片，控制采集器内具备ZigBee标准接口的检测设备。

2．3数据通信方案
本系统中，“客户端”的“单元集中器”与“数据中心”的“PC机”之间数据传输是通过GPRS通信方式实现无线数据传输的。

单元集中器与客户“三表”的通信属于多机通信。

基于系统的特点及功能要求，选用主从式通信方式。

单元集中器为主机，各客户的数字式“三表”是从机，主、从机之间通过无线数据传输网络实现数据的交互。

主机发送的信息可以传送到所有的从机，也可以指定单一的从机接收，而从机发送的信息只能被主机接收，各从机之间不能进行通信。

3、系统软件设计
软件系统主要包括：三表计量系统软件、单元集中器通信集存软件、上位PC机数据通信及人机交互接口软件3部分。

3．1“三表”计量系统软件
软件由初始化、数据处理、信号显示、数据通信、键盘处理及数据存储几部分构成。

初始化完成对单片机各功能部件初始状态及中断的设置和DS1302控制寄存器的初始化配置并开启芯片软件看门狗功能；数据处理主要完成采集数据计算；数据通信完成计量系统与单元集中器间的协议化通信，按照通讯协议的要求实现与单元集中器的可靠通讯，以便单元集中器来读取客户的数据以及设置时间、费率和地址等参数：信号显示通过LCD实时显示时间、“三表”数据等；键盘处理是按预定键值对ADE7751的相关引脚进行配置，设置系统的工作状态，完成时间的校正、查询及显示等功能。

系统软件流程如图3所示。

3．2上位管理PC机人机接口软件
数据库服务器是采用SQLserver2000，负责存储所有的用户资料数据、“三表”运行数据和各个监控终端的历史运行数据，并向数据服务中心和操作终端提供数据服务。

操作终端通过局域网与数据库服务器、数据服务中心连接，完成开户、传递参数、充值、监测、控制、查询、统计报表等各种操作；远程操作终端通过GPRS模块与数据服务中心进行数据通信，由数据服务中心进行数据库的操作。

4．系统介绍
4.1系统功能
数据采集：
1、实时、高精度的采集数据。

2、定时定点上报功能以及主动查询功能。

3、计量表数据实时显示、运算、存储功能。

智能化分析功能：
1、 数据查询功能
2、 自动报表生成打印功能
3、系统可以根据抄表的数据进行智能分析，为管理部门提供科学的依据。

费用管理：
1、包括计费系统（价格，结算方式、费率、费用补贴、帐单日期等）设置。

2、 能耗计费 。

3、缴费管理 。

4、可扩展预付费功能。

4.2系统优势
•可实现实时报警制操作。

4.3系统配置
4.4系统应用
1)、两种光电直读方式可应用的水表种类不同，光电对射（透射）式技术只能应用于干式水表，而光电反射式技术不仅可以应用于干式水表，而且可以应用于液封式水表。

干式水表由于字轮盒与叶轮完全隔离，通过磁传动来连接，而且字轮盒一般需要密封且抽真空。

这样，光电器件和电路板正好可以安装在其内部，而且不受流水和外界影响，工作可靠性高。

液封表是湿式水表，流过水表的水充满整个水表内部，为了保持水表表盘和数字的清晰单独设计了字轮盒，并在盒内充入甘油和水的混和液以保持与外界水压同压。

因此，液封表的字轮是浸泡在甘油和水的混和液中的。

采用光电对射（透射）式时，电子器件必须浸泡在甘油和水的混合液中，而且还要长期承受1Mpa 的水压，这是无法工作的。

因此，只有光电反射式才有可能。

光电反射式应用于液封水表时，只需在液封字轮盒的背面再设计一个独立的盒子，将光电器件和其他电子设备安放在里面，盖上盖子后注入树脂以密封，这样就可以象在干式水表上一样地使用。

2)、在制造工艺方面，光电反射式的光电器件和电子电路安装在一个独立的盒内，与外界完全隔离，通过树脂密封后工作稳定性和防水性极佳。

而且这一部分可以独立制作、单独测试，不影响基表性能又能保证质量，生产过程简单，组装容易，适合大批量生产。

3)、光电直读技术不仅可以应用在小口径水表上，而且也可以应用在大口径水表上，通过另外配置各种通讯装置及内置电池，可广泛应用于管网计量、特业户计量、水资源计量等场合，完全可以替代现有的人工抄表模式。

5．主要组成部分
1、表单元：光电直读远传水表。

2、通讯链路单元：
1）、全自动抄表系统：通讯链路单元基于RS485/M -BUS总线架构，由主干、中继扩展三级总线网络组成。

主要设备包括区域集中器（或智能数据网络接口）、隔离中继器、智能数据网络节点等。

2）、便携式抄表系统：集中抄表器、便携式手抄器、移动电源。