專利名稱：基于can總線技術(shù)和gprs技術(shù)的智能小區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于信息處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于CAN總線技術(shù)和GPRS技術(shù)的智能小區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
智能小區(qū)三表(或稱四表、五表)遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)是與住戶密切相關(guān)的一個(gè)智能化系統(tǒng)。傳統(tǒng)的方法是將水表、氣表，電表安裝在用戶室內(nèi)或樓道內(nèi)，每月抄表人員入戶抄表、收費(fèi)。這給用戶帶來很多麻煩，也給抄表人員帶來煩惱，甚至有時(shí)造成很多不必要的經(jīng)濟(jì)糾紛。
為了更好地管理智能小區(qū)能源消耗量，在智能小區(qū)的每一棟樓內(nèi)設(shè)置中繼站，其負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理用戶所消耗的能源信息(水、電、氣)，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)通過有線方式傳輸?shù)叫^(qū)物業(yè)管理部門和能源管理部門(電力公司、煤氣公司、
自來水公司)。但這種方式存在一些隱患 一是設(shè)備的安全運(yùn)行方面。比如總線一旦遭到雷電攻擊，則造成與之相連的設(shè)備報(bào)廢或元器件燒毀；二是數(shù)據(jù)傳輸
的可靠性方面。如果施工不當(dāng)或其他原因斷線，將會(huì)造成傳輸數(shù)據(jù)不準(zhǔn)或整個(gè)系統(tǒng)癱瘓等后果。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，本實(shí)用新型提供一種基于C認(rèn)總線技術(shù)和GPRS技術(shù)的智能小區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，通過利用現(xiàn)場總線技術(shù)和通用無線分組業(yè)務(wù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能小區(qū)內(nèi)水、電、氣使用量的遠(yuǎn)程計(jì)量。
本實(shí)用新型是這樣設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一種基于CAN總線技術(shù)和GPRS技術(shù)的智能小區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，主要由用戶終端控制箱、CAN總線通信網(wǎng)、中繼站、通用無線分組通信網(wǎng)的GPRS通信模塊、SQL數(shù)據(jù)庫、各能源管理部門PC機(jī)組成，在每棟樓內(nèi)設(shè)置中繼站，通過CAN總線與每戶的用戶終端控制箱進(jìn)行指令的傳輸和數(shù)據(jù)的交換，通過GPRS無線通信網(wǎng)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫里。所述的中繼站主要由微控制器、程序存儲(chǔ)器、鐵電存儲(chǔ)器、智能顯示終端、復(fù)位電路、驅(qū)動(dòng)電路、光電隔離、數(shù)據(jù)通信部分組成；其中中繼站通過GPRS無線通信網(wǎng)與因特網(wǎng)相連。所述的用戶終端控制箱主要由AT卯CAN128微控制器、數(shù)據(jù)采集接口、反控電路、JTAG接口、鐵電存儲(chǔ)器、CAN總線驅(qū)動(dòng)器、復(fù)位電路部分組成，其中數(shù)據(jù)采集接口、反控電路、JTAG接口、鐵電存儲(chǔ)器、CAN總線驅(qū)動(dòng)器、復(fù)位電路各部分分別與AT90CAN128微控制器相聯(lián)接。通過上述設(shè)計(jì)方案，本實(shí)用新型可以帶來如下有益效果
(1) 中繼站和用戶終端采集器之間的通信采用CAN總線技術(shù)。其傳輸誤碼率極低、傳輸速率快、抗干擾能力強(qiáng)。
(2) 中繼站和能源管理部門、物業(yè)管理部門之間的通信采用GPRS無線通信方式。其性能穩(wěn)定、傳輸速率高、經(jīng)濟(jì)可靠、安裝施工方便。
(3) 中繼站的鍵盤輸入和顯示部分采用了智能顯示終端。其具有良好的人機(jī)界面交互功能，操作簡單、直觀、使用方便。
(4) 本系統(tǒng)硬件和軟件相結(jié)合，采用光電隔離、軟件定時(shí)復(fù)位等方式來提高系統(tǒng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性。
(5) 在國內(nèi)首次將CAN總線技術(shù)和GPRS無線傳輸技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集、傳輸、保存和打印等功能的系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，推進(jìn)了三表遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)的發(fā)展。
以下結(jié)合
及具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明圖l為本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)框圖圖2為本實(shí)用新型中繼站的結(jié)構(gòu)框圖
圖3為本實(shí)用新型用戶終端控制箱的結(jié)構(gòu)框圖
具體實(shí)施方式
如圖1所示，系統(tǒng)主要由用戶終端控制箱、CAN總線通信網(wǎng)、中繼站、通用無線分組通信網(wǎng)的GPRS通信模塊、SQL數(shù)據(jù)庫、各能源管理部門PC機(jī)組成；在每棟樓內(nèi)設(shè)置中繼站，通過CAN總線與每戶的用戶終端控制箱進(jìn)行指令的傳輸和數(shù)據(jù)的交換，通過GPRS無線通信網(wǎng)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫里。
如圖3所示，用戶終端控制箱負(fù)責(zé)采集和存儲(chǔ)用戶能源使用數(shù)據(jù)信息。本控制箱以AT90CAN128為控制核心，其外圍電路有數(shù)據(jù)采集接口 、反控電路、JTAG接口、鐵電存儲(chǔ)器、CAN總線驅(qū)動(dòng)器、復(fù)位電路、顯示器等。其中數(shù)據(jù)采集接口、反控電路、JTAG接口、鐵電存儲(chǔ)器、CAN總線驅(qū)動(dòng)器、復(fù)位電路各部分分別與AT90CAN128微控制器相聯(lián)接。
如圖2所示，中繼站主要由微控制器、程序存儲(chǔ)器、鐵電存儲(chǔ)器、智能顯示終端、復(fù)位電路、驅(qū)動(dòng)電路、光電隔離、數(shù)據(jù)通信(CAN通信和GPRS通信)打印機(jī)等部分組成。其主要作用是(1)為物業(yè)管理部門隨時(shí)觀察和打印用戶的使用能源信息；(2)檢測系統(tǒng)的運(yùn)行情況；(3)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，如電費(fèi)、水費(fèi)、氣費(fèi)；(4)存儲(chǔ)各用戶使用能源信息；(5)定時(shí)將用戶信息通過通用無線分組業(yè)務(wù)網(wǎng)上傳到能源管理部門和小區(qū)物業(yè)管理部門。
各能源管理部門通過數(shù)據(jù)庫的訪問采集自己所需的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行管理。通過GPRS接入Internet網(wǎng)絡(luò)，與擁有公網(wǎng)固定IP的專用服器連接，定期將中繼站的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾頇C(jī)上，使三表數(shù)據(jù)能夠長期穩(wěn)定存儲(chǔ)。為了便于三表數(shù)據(jù)的管理和報(bào)表輸出，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在企業(yè)級SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。(1)用戶終端控制箱
用戶終端控制箱的微處理器AT90CAN128可對各戶的計(jì)量表進(jìn)行信號采集。由于采集的信號均為數(shù)字信號，頻率低于10kHz，釆用光電隔離器TLP521進(jìn)行隔離。
雖然微處理器內(nèi)部具備4Kb EEPR0M和4Kb的SRAM的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，但考慮到采集的數(shù)據(jù)種類多、數(shù)量大、存儲(chǔ)時(shí)間長等原因可能無法滿足實(shí)際需要。為此，擴(kuò)展了 RAMTRON公司生產(chǎn)的FM25256串行鐵電存儲(chǔ)器做為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
用戶終端控制箱與中繼站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的CAN總線驅(qū)動(dòng)器主要包括CAN控制器和總線驅(qū)動(dòng)電路。CAN控制器是進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的核心部件，主要完成CAN通信協(xié)議，由集成了CAN控制器的微處理器提供?？偩€驅(qū)動(dòng)電路采用Philips公司的PCA82C250作為CAN控制器與物理總線間的接口。
(2) 中繼站
中繼站的微控制器釆用美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S8252器件。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用RAMTR0N公司的專利產(chǎn)品FM1808鐵電存儲(chǔ)器。鐵電存儲(chǔ)器具有隨機(jī)存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器特性。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中利用微控制器的ALE信號和片選控制端PI. 5經(jīng)過"或"門產(chǎn)生帶有下降沿的FM1808片選信號。程序存儲(chǔ)器采用ATMEL公司生產(chǎn)的W29C512器件。該器件是在線可編程、可擦除只讀存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)容量為64KB。微控制器的P0 口經(jīng)74LS373輸出W29C512的低8位地址線A。 A7,P2 口輸出高8位地址A8 A15。
復(fù)位電路采用IMP810L芯片上電自動(dòng)復(fù)位和軟件復(fù)位(DS12887時(shí)鐘芯片每500ms輸出復(fù)位信號)兩種方式，提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。由于CAN總線控制器SJA1000為低電平復(fù)位，所以IMP810L的輸出端設(shè)置由晶體三極管組成的反相器，做為SJA1000的復(fù)位信號。
(3) 無線傳輸方式
無線數(shù)據(jù)采集終端(GPRS MODEM)采用BENQ公司生產(chǎn)的PIML—900/1800模塊。該模塊集成語音呼叫、語音信道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信、短信收發(fā)和GPRS數(shù)據(jù)通信，可以完成手機(jī)的大部分功能。硬件集成有4X4鍵盤接口、雙路MIC輸入接口、 SIM卡接口、標(biāo)準(zhǔn)的UART通信接口和RS — 232C串口通訊接口。
(4)各能源管理部門的數(shù)據(jù)采集和管理
通過GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)的GPRS接入Internet網(wǎng)絡(luò)，與擁有公網(wǎng)固定IP的專用服器連接，定期將中繼監(jiān)控器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾頇C(jī)上，使三表數(shù)據(jù)能夠長期穩(wěn)定存儲(chǔ)。為了便于三表數(shù)據(jù)的管理和報(bào)表輸出，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在企業(yè)級SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。
權(quán)利要求1. 一種基于CAN總線技術(shù)和GPRS技術(shù)的智能小區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，其特征在于，主要由用戶終端控制箱、CAN總線通信網(wǎng)、中繼站、通用無線分組通信網(wǎng)的GPRS通信模塊、SQL數(shù)據(jù)庫、各能源管理部門PC機(jī)組成，在每棟樓內(nèi)設(shè)置中繼站，通過CAN總線與每戶的用戶終端控制箱進(jìn)行指令的傳輸和數(shù)據(jù)的交換，通過GPRS無線通信網(wǎng)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫里。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線技術(shù)和GPRS技術(shù)的智能小區(qū)遠(yuǎn)程抄 表系統(tǒng)，其特征在于，所述的中繼站主要由微控制器、程序存儲(chǔ)器、鐵電存儲(chǔ) 器、智能顯示終端、復(fù)位電路、驅(qū)動(dòng)電路、光電隔離、數(shù)據(jù)通信部分組成；其 中中繼站通過GPRS無線通信網(wǎng)與因特網(wǎng)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線技術(shù)和GPRS技術(shù)的智能小區(qū)遠(yuǎn)程抄 表系統(tǒng)，其特征在于，所述的用戶終端控制箱主要由AT90CAN128微控制器、 數(shù)據(jù)采集接口、反控電路、JTAG接口、鐵電存儲(chǔ)器、CAN總線驅(qū)動(dòng)器、復(fù)位 電路部分組成，其中數(shù)據(jù)采集接口、反控電路、JTAG接口、鐵電存儲(chǔ)器、CAN 總線驅(qū)動(dòng)器、復(fù)位電路各部分分別與AT90CAN128微控制器相聯(lián)接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于CAN總線技術(shù)和GPRS技術(shù)的智能小區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，屬于信息處理技術(shù)領(lǐng)域，主要由用戶終端控制箱、CAN總線通信網(wǎng)、中繼站、通用無線分組通信網(wǎng)的GPRS通信模塊、SQL數(shù)據(jù)庫、各能源管理部門PC機(jī)組成；在小區(qū)的每一棟樓內(nèi)設(shè)置中繼站，其負(fù)責(zé)采集用戶的耗能量，并將數(shù)據(jù)分門別類保存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中。中繼站和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集器之間的數(shù)據(jù)通信是利用CAN總線技術(shù)，和自來水公司、煤氣公司、電業(yè)局等能源管理部門之間的數(shù)據(jù)通信采用了GPRS技術(shù)。將CAN總線技術(shù)和GPRS無線傳輸技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集、傳輸、保存和打印等功能的系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，推進(jìn)了三表遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)的發(fā)展。
文檔編號G08C17/00GK201307330SQ20082007290
公開日2009年9月9日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者王琮澤, 博 董, 陳偉利, 韓成浩 申請人:吉林建筑工程學(xué)院