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安科瑞电气股份有限公司

智能电力监控仪表,智能马达控制器银河总站|在线登录、电量传感器、导轨式安装电表、火灾监控装置银河总站|在线登录、...

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浅谈远程预付费无线抄表系统的设计与应用
发布时间:2021-08-27        浏览次数:118        返回列表

范曼曼
安科瑞电气股份有限公司  上海嘉定  201801

 

摘要:针对目前人工抄表系统存在的效率低、成本高、使用不方便等问题,本文设计了一种将蓝牙技术和ZigBee技术相结合的手持式远程无线抄表终端系统银河总站|在线登录。本文主要介绍了系统设计的总体架构银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录、工作原理以及实现系统功能的关键技术银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录。手持式远程无线抄表系统对于克服传统的人工抄表模式的弊端银河总站|在线登录银河总站|在线登录,实现水银河总站|在线登录、电银河总站|在线登录、煤气管理的自动化具有重要意义银河总站|在线登录银河总站|在线登录。

关键词: ZigBee;无线抄表系统银河总站|在线登录银河总站|在线登录;手持式

 

0引言

随着科技的发展,在水银河总站|在线登录、电以及煤气等公共管理事业部门中银河总站|在线登录,人工抄表系统得到了广泛的应用。但是银河总站|在线登录,传统的人工抄表方式常常面临这样的困境:由于居民家里无人或者井盖被汽车挡住等原因,抄表工人往往要跑几趟才能获得用户仪表的准确数据银河总站|在线登录。这样的抄表方式不但抄表工人效率低下银河总站|在线登录,而且对水电煤企业来说人工成本也很高银河总站|在线登录银河总站|在线登录。因此银河总站|在线登录,改进抄表方法银河总站|在线登录银河总站|在线登录,研发一套高效率、高可靠性、低成本的远程无线抄表系统对于克服传统的人工抄表模式的弊端银河总站|在线登录,实现水银河总站|在线登录、电银河总站|在线登录、煤气管理的自动化具有重要意义银河总站|在线登录。近年来银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录,随着自动控制技术和计算机通信技术的进步银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录,以红外、蓝牙、GPRSZigBee等技术为代表的无线抄表方式相继出现银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录。完全基于 GPRS 技术抄表方案银河总站|在线登录,其设计成本较高银河总站|在线登录,不易推广;掌上机抄表方案银河总站|在线登录银河总站|在线登录,其只能实现半自动化,且不能实现远程通信银河总站|在线登录;蓝牙技术方案,其功耗大银河总站|在线登录银河总站|在线登录、距离近银河总站|在线登录,比较复杂银河总站|在线登录银河总站|在线登录,组网规模太小。鉴于以上各种抄表方式的存在的问题和无线抄表系统的发展趋势,本文设计提出了一种ZigBee 技术和蓝牙技术相结合的远程无线抄表终端系统,其特点是低功耗银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录、低成本和近距离银河总站|在线登录,并且通信可靠银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录。

 

系统总体结构

本文设计的远程无线抄表终端系统由五大部分构成:手持终端???银河总站|在线登录、上位机??橐幼苷緗在线登录银河总站|在线登录、中继器囊幼苷緗在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录?橐幼苷緗在线登录银河总站|在线登录、数据采集器???银河总站|在线登录,如图1所示银河总站|在线登录。通过Stc15f2k单片机作为表数据的读取中心银河总站|在线登录,通过程序将表上的数据读取出来银河总站|在线登录,并且通过串口将单片机与ZigBee囊幼苷緗在线登录银河总站|在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">1相连接使得ZigBee ???span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">1和单片机能够进行通讯,数据透传银河总站|在线登录银河总站|在线登录,同时将 ZigBee???span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">1和ZigBee?银河总站|在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">2进行自动组网,设置ZigBee囊幼苷緗在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">1成为发送端银河总站|在线登录,ZigBee囊幼苷緗在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">2成为接收端银河总站|在线登录银河总站|在线登录,使得两端的数据可以互通银河总站|在线登录,再将ZigBee囊幼苷緗在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">2与蓝牙囊幼苷緗在线登录银河总站|在线登录?橥ü诹?银河总站|在线登录,使得数据可以透传银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录,通过手机端的蓝牙调试助手和蓝牙?银河总站|在线登录?橄嗔幼苷緗在线登录,让手机上可以显示出相应的读数银河总站|在线登录银河总站|在线登录。实现手持式远程无线抄表系统得以实现银河总站|在线登录。

 1 系统总体架构图

 

2硬件设计

硬件的连接分为电位器到单片机系统银河总站|在线登录,单片机到ZigBee?银河总站|在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">1银河总站|在线登录,ZigBee囊幼苷緗在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">2到蓝牙??檎馊霾糠忠幼苷緗在线登录银河总站|在线登录。

2.1 单片机

本系统的采集芯片选用STC15F2K60S2芯片银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录,该芯片价格便宜银河总站|在线登录银河总站|在线登录,温度适应性好银河总站|在线登录银河总站|在线登录,且单片机本身带有ad的功能,不用再配ad芯片银河总站|在线登录,因此只需要把它的ad功能脚引出银河总站|在线登录,编写相关程序即可实现相应功能银河总站|在线登录。单片机的ad采样是无线远程抄表系统的数据采集过程银河总站|在线登录银河总站|在线登录。ad采集的数据将从串口发送给 ZigBee???span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">1,从而进入数据传递系统。

2.2 ZigBee??榧袄堆?span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">

ZigBee技术是广泛被应用于自动控制领域的一种基于短距离银河总站|在线登录、低速率银河总站|在线登录、低复杂度银河总站|在线登录银河总站|在线登录,低功耗以及低成本的双向的无线通信技术。此技术工作在2.4GHz ISM频段银河总站|在线登录银河总站|在线登录,可以达到100m左右的直线传输距离银河总站|在线登录,通过外接功率放大器和低噪声放大器银河总站|在线登录银河总站|在线登录,分别提高相应的发射功率和接收灵敏度传输距离可高达几百甚至上千米银河总站|在线登录。蓝牙技术是一种用来实现数据和话音之间的无线传输开放性的规范,蓝牙这种无线通信技术支持点到点银河总站|在线登录银河总站|在线登录、点到多点的短距离通信银河总站|在线登录,而且成本低廉银河总站|在线登录。蓝牙技术其数据通信优势相比其它协议较为明显银河总站|在线登录银河总站|在线登录,但由于其传输距离比较近的不足,因此单纯的蓝牙技术在远程控制方面应用不多。ZigBee网络理论上可以容纳65000多个节点银河总站|在线登录,而蓝牙不超过8个银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录,由于一般的无线传感网络需要节点较多银河总站|在线登录,所以这一点ZigBee也相对具有较大优势银河总站|在线登录银河总站|在线登录。虽然蓝牙技术在数据传输速率上比ZigBee技术大得多银河总站|在线登录银河总站|在线登录,但ZigBee 250kbps的数据传输速率对于无线抄表系统来说已经足够,反观蓝牙功耗大银河总站|在线登录银河总站|在线登录,造价高成为制约其应用于无线抄表的主要障碍银河总站|在线登录银河总站|在线登录。

系统软件设计

主程序由单片机ad读取程序银河总站|在线登录、ZigBee?银河总站|在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">1的数据发送程序、ZigBee???span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">2的数据接收程序、手机端的数据接收程序组成银河总站|在线登录。由于蓝牙囊幼苷緗在线登录?槲复δ苣银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录??银河总站|在线登录,所以不需要编程,手机端程序在各大应用市场可以下载银河总站|在线登录,所以对这两个不做深入研究银河总站|在线登录。主要研究单片机ad读取程序、 ZigBee囊幼苷緗在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">1的数据发送程序银河总站|在线登录、ZigBee囊幼苷緗在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">2的数据接收程序这三个程序银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录。由于表单元处理并不在此次设计的计划范围之内,所以设计可整体描述为:电位器模拟智能表单元银河总站|在线登录银河总站|在线登录, 单片机定时去读取电位器上的ad值并将数据转化成 0-9999之间的整数银河总站|在线登录,通过串口传输给 ZigBee囊幼苷緗在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">1银河总站|在线登录银河总站|在线登录,ZigBee?银河总站|在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">1与ZigBee?银河总站|在线登录银河总站|在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">2之间通过P2P连接,将数据通过ZigBee网络传给ZigBee?银河总站|在线登录??span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">2银河总站|在线登录银河总站|在线登录,ZigBee???span lang="EN-US" style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none; box-sizing: border-box;">2与蓝牙囊幼苷緗在线登录?橥ü谙嗔?银河总站|在线登录银河总站|在线登录,同时蓝牙??橛胧只堆老嗔?银河总站|在线登录银河总站|在线登录,数据到达手机上银河总站|在线登录银河总站|在线登录,通过蓝牙调试精灵显示银河总站|在线登录银河总站|在线登录。

安科瑞AcrelCloud-3200预付费水电云平台

4.1 系统方案

系统为B/S架构银河总站|在线登录,主要包括前端管理网站和后台集抄服务银河总站|在线登录,配合公司的预付费电表DDSY1352DTSY1352系列以及多用户计量箱ADF300L系列银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录,实现电能计量和电费管理等功能银河总站|在线登录。另外可以选配远传阀控水表组成水电一体预付费系统,达到先交费后用水的目的银河总站|在线登录,剩余水量用完自动关阀银河总站|在线登录。

4.2 系统功能

AcrelCloud-3200预付费水电云平台由云平台-网关-预付费电能表组成银河总站|在线登录,通过通信网络完成系统到表的充值银河总站|在线登录、查询、监控、控制及短信报警等功能银河总站|在线登录。
   
本系统适用于一些大集团和大物业,往往需要将多个物业环境、分散于各地的物业集中式收费和管理银河总站|在线登录,面临着数据公网传输银河总站|在线登录,财务操作分散银河总站|在线登录银河总站|在线登录,在线支付银河总站|在线登录银河总站|在线登录,总部财务扎口等复杂的需求。

远程集中抄表:抄表信息通过网关实时上传到云平台银河总站|在线登录银河总站|在线登录,快速便捷,免去人工抄表 。

水表预付费:可是查看某区域水表的实时状态信息银河总站|在线登录,并可以进行单表或批量设置水价控阀等操作银河总站|在线登录。

远程售电:财务集中管理,电量实时下发银河总站|在线登录银河总站|在线登录,并比对充值次数银河总站|在线登录,方便快捷。

能耗分析:用户和管理员都可查询预付费表或管控表每天的用能状况;可提供能耗分析+财务轨迹一体式综合管理报表,包含用户表的能耗银河总站|在线登录、财务数据银河总站|在线登录银河总站|在线登录、能耗和财务的期初期末值等数据银河总站|在线登录。

在线支付:商户可以通过小程序或者微信公众号实现在线自助充值水电费银河总站|在线登录银河总站|在线登录银河总站|在线登录,也可以实时关注商铺用水用电情况银河总站|在线登录。

短信提醒:金额不足或金额欠费提醒银河总站|在线登录、电表充值到账提醒银河总站|在线登录,都可及时短信通知商户银河总站|在线登录银河总站|在线登录。

 

远程控制:可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作,方便管理。

 

4.3 产品选型

5结束语

本文介绍了基于ZigBee技术的手持式远程无线抄表系统设计与实现方案银河总站|在线登录银河总站|在线登录。该系统有广阔的应用前景,对于克服传统的人工抄表模式的弊端银河总站|在线登录银河总站|在线登录,实现水银河总站|在线登录银河总站|在线登录、电、煤气管理的自动化具有重要的现实意义银河总站|在线登录。

 

【参考文献】

1】汤益芳.手持式远程无线抄表系统的设计

2】王富斌.短距离无线通信技术在抄表系统中的应用[D.济南:山东大学, 2009:89-113

3】安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06

 

作者简介范曼曼银河总站|在线登录,女银河总站|在线登录,本科  安科瑞电气股份有限公司银河总站|在线登录,主要研究方向为智能电网供配电  

QQ:2880157876

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