陳昱帆 金鑫

摘 要：近年來自動抄表系統(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日。自動抄表系統(tǒng)是家庭自動化工程的重要一環(huán)，它大大改善了以往人工上門抄表的種種不便，開創(chuàng)了能源自動化收費管理的新紀(jì)元。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；遠程；自動抄表

遠程自動抄表系統(tǒng)：是一種能夠自動捕捉并記錄用戶數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，并通過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)的計費和管理功能。

該設(shè)計的自動抄表系統(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)個計費表和相應(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)庫和查詢服務(wù)網(wǎng)站3部分。

此設(shè)計研究的遠程無線抄表系統(tǒng)把無線抄表系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的先進理論相結(jié)合，用物聯(lián)網(wǎng)的開放、分層、可擴展的體系結(jié)構(gòu)特點豐富無線抄表的應(yīng)用。實現(xiàn)以用戶為單位的綜合集成抄表系統(tǒng)。

采集模塊負責(zé)采集并轉(zhuǎn)化收費表數(shù)據(jù)為相應(yīng)的ASCII碼組成的電信號，供數(shù)據(jù)收集處理模塊收集并作簡單處理后，定時通過SIM卡通信模塊的GPRS傳輸功能傳輸?shù)街付↖P；接收和監(jiān)控模塊通過此IP監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸，并作相應(yīng)處理后存入綜合數(shù)據(jù)庫。通過訪問此數(shù)據(jù)庫可以計算收費表的計費，也可供用戶通過指定網(wǎng)站查詢自家各個收費表計費情況。

本設(shè)計采用GPRS數(shù)據(jù)傳輸形式，這是一種得到廣泛贊譽的無限數(shù)據(jù)傳輸方式。數(shù)據(jù)處理中心控制的接收和監(jiān)控模塊申請連接互聯(lián)網(wǎng)，并申請一個公網(wǎng)固定IP地址，通過Internet將用戶收費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AT指令實現(xiàn)對收發(fā)模塊的控制，把數(shù)據(jù)通過GPRS模式發(fā)送至數(shù)據(jù)處理中心，并通過接收到的控制字符采取相應(yīng)的控制動作。市場上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以及西門子的MC系列。鑒于普通的GPRS模塊在使用時有很大的局限性，也考慮到價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)計的GPRS傳輸模塊。

該設(shè)計數(shù)據(jù)收集處理模塊采用MSP430單片機作為數(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十分適合該設(shè)計中收集處理模塊的要求。如今，MSP430單片機應(yīng)用于工程控制的各個方面，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)的遠程自動抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，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)備無線接入Internet提供了一種先進的有效的手段。

用戶數(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存儲模塊和時鐘模塊，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和定時發(fā)送功能。

在充分考調(diào)查研究現(xiàn)有各數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特點的前提下，該設(shè)計采用SQL Server數(shù)據(jù)庫存儲收費表數(shù)據(jù)，并基于AJAX和C#利用ASP.NET開發(fā)了一個基于WEB的用戶數(shù)據(jù)庫資源管理系統(tǒng)，以方便用戶通過網(wǎng)絡(luò)查看自家收費表計費情況，同時也方便數(shù)據(jù)庫管理人員監(jiān)控SQL Server數(shù)據(jù)庫工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)庫資源使用情況。

該設(shè)計基本完成了遠程自動抄表系統(tǒng)的功能要求。收集處理模塊采用MSP430單片機，用RS485總線模式實現(xiàn)對采集模塊數(shù)據(jù)的采集，并通過RS232模式發(fā)送到SIM卡模塊，SIM卡模塊把數(shù)據(jù)通過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)處理中心把用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行收集處理再發(fā)送到指定用戶收費表信息數(shù)據(jù)庫中，從而實現(xiàn)資源供應(yīng)商的集中收費和用戶個人的查詢功能。

該設(shè)計通過模塊功能和軟硬件設(shè)計豐富了自動抄表系統(tǒng)的功能，完成了自動收集用戶收費表數(shù)據(jù)、方便供應(yīng)商收費和管理、方便用戶查詢自家收費數(shù)據(jù)的目的。

[參考文獻]

[1]楊瑞霞.基于GPRS電力無線抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究[J].電測與儀表.2007，44（9）：30-32.

[2]余海濤，張丹平.基于RS-232/RS-485接口轉(zhuǎn)換器的半雙工通信[J]. 工業(yè)控制計算機.2002，15（11）：53-54.

[3]朱兆優(yōu)，林剛勇，王耀南.智能住宅小區(qū)自動抄表系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機測量與控制.2003，11（8）：600-602.

[4]汪金積，孫自強.基于RS-485總線的多機通信在智能化小區(qū)的應(yīng)用[J]. 自動化儀表.2004，25（3）：57-60.

[5]工業(yè)和信息化部辦公廳.2010年ICT深度觀察[R].北京：人民郵電出版社.2010.

[6]工業(yè)和信息化部電信研究院.中國電信業(yè)發(fā)展指導(dǎo)（2010）[R].北京：人民郵電出版社.2010.