专利名称：基于Zigbee与GPRS的无线水表抄表系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线传输系统技术领域，具体涉及基于Zigbee与GPRS的无线水表抄表系统。
背景技术：
目前，全世界水资源正在不断减少，我国甚至国外的很多城市都面临严重缺少可饮用水的情况，城市自来水供给与有效管理显得十分重要。另外我国最近几年正在大力进行旧城改造，建设智能化小区以提升人均舒适度，这些都对现有的传统水表及人工抄表方式提出了挑战。长期以来，我国城镇居民普遍使用的是性能稳定价格低廉的机械水表，然而随着社会不断的发展，现代化高层建筑和智能小区的不断增加，传统人工抄表方式以及目前市场存在的一些其它抄表方式的缺点逐渐暴露出来。一、传统的人工抄表方式:抄表人员入户读取用户用水数据，然后进行统计计费，再到用户家中收费。这种方法存在很多弊端:1.抄表工作劳动强度大、效率低；2.漏抄误抄不可避免；3.从抄表到收费的周期长；4.管理费用高；5.易被犯罪分子冒充,存在安全隐患。但是我国大部分地区仍以传统人工抄表方式为主。二、IC卡式预付费方式:抄表人员无需到用户处，用户通过银行划拨费用或者到自来水管理部门购买磁卡、IC卡等，按购买额提供用量，完成收费工作。它具有限量用水，用水付费方便快捷的功能，并且不需要重新铺设线管，安装使用方便。但是国外很多发达国家不提倡这种付费方式，原因是他们认为不应该让居民因为一时未缴水费而失去使用最基本水资源的权利。三、远传抄表方式:它是利用集中器将智能水表采集到的数据进行保存、处理，通过网络总线与计算机相连，可根据要求与计算机之间进行信息交换。主要包括有线和无线两种传输方式，这种抄表方式方便可靠，其中有线抄表的投入成本大，需要铺设大量的通信线路与建设大型的数据中心进行数据维护。支持这种抄表方式的水表主要包括GPRS无线抄表、电力线载波水表和摄像直读式远传水表等。(I) GPRS无线抄表:水表具有数据计量和处理功能，数据通过无线方式(GPRS/CDMA)实现接收和发送。此类水表无需敷设线路，维护与安装方便，大多数使用国际标准业余无线频率和自制的专用通信协议。但由于单表加装无线收发装置，成本相应提高，并且经常需要更换电池，更因为占用收费的无线频点，还需交纳一定的租金和管理费；此外存在数据通信的安全问题，所以目前家用水表市场上应用很少。(2)电力线载波水表:在国外电力线载波水表广泛应用的影响下，我国也不断在低压载波技术上力争取得进一步发展，很多机构着力研究出利用低压电力线作为通信载体的智能远传水表。但是关键的电力线载波专用芯片大都由国外的公司生产，加上我国电网的干扰比较大，所以这种水表能否可靠使用也仍在讨论，要使这种远传水表广泛应用还需
要进一步研究。(3)摄像直读式远传水表:在智能水表上安装针孔摄像头，实时拍摄水表使用水量的图像，由于水表的电流很小，所以布线方便、使用的时间长。可以通过手持机或者有线方式将用水数据的图片传输给远方的控制室。但是这种摄像直读式远传水表的成本较大，在实际应用中受发展条件制约。综上所述，上述几种水表方案都存在以下问题:(I)使用成本较高GPRS/CDMA数据传输需要付费，对于家庭水表抄表来说，系统的运行成本很高；(2)网络的自管理能力有限采用无线数传模块，除了数据轮询时间随节点数增加而线形增加外，所组建的无线网络的自管理功能非常有限，增加或者减少节点，都需要人工去修改相应的数据库配置；节点出现故障，也常常需要人工去诊断等等；(3)抄表终端的供电问题难以很好地解决，由于抄表终端难以做到极低功耗，所以供电问题始终是一个瓶颈。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供基于Zigbee与GPRS的无线水表抄表系统，本实用新型有效解决了目前现有水表的抄表方式，存在使用成本高、网络管理能力差以及功耗高的问题，本实用新型结构简单、设计合理，便于产业化推广应用。本实用新型通过以下技术方案实现:基于Zigbee与GPRS的无线水表抄表系统,包括智能水表,其特征在于:所述系统包括数据采集端、数据集中端以及数据处理端，数据采集端、数据集中端、数据处理端之间无线数据传输；所述数据采集端包括多个数据采集节点，所述数据采集节点集成单片机、无线传输模块、数据接口 A以及工作电源，智能水表通过数据接口与单片机连接；所述数据集中端集成单片机、无线传输模块、GPRS芯片以及工作电源；所述数据处理端包括上位机以及上位机数据采集节点，上位机数据采集节点集成单片机、GPRS芯片、数据接口 B以及工作电源，上位机数据采集节点通过数据接口 B与上位机连接。本实用新型进一步技术改进方案是:所述数据采集端、数据集中端以及数据处理端均集成设置有SMA天线。本实用新型更进一步技术改进方案是:所述单片机采用型号为STC12C5A60S2的芯片；所述无线传输模块采用型号为CC2530的无线传感模块；所述GPRS芯片型号为SM300。本实用新型更进一步技术改进方案是:所述数据采集端设置有JTAG调试接口，数据接口 A为485串行通信接口 ；所述数据集中端设置有RS232调试接口，或为USB调试接口 ；所述数据接口 B为RS232串行通信接口，或为USB接口。本实用新型与现有技术相比，具有以下明显优点，本实用新型结合结合Zigbee及GPRS技术的相互优点，Zigbee技术功耗低、发射功率低，水表上加装Zigbee通讯模块，则可以实现水表数据的无线传输，这种抄表节点极易被用户所接受，自来水管理中心维护起来也比较容易，所以容易推广，而GPRS技术，是在现有的GSM网上升级，可充分利用全国范围的电信网络，可以使用户数据终端方便、快速、低成本的远程接入网络，综上所述，本系统使用成本、功耗低、网络管理能力和组网灵活等优点。
图1为本实用新型的系统结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述系统包括数据采集端、数据集中端以及数据处理端，数据采集端、数据集中端、数据处理端之间通过无线网络采用无线数据传输；，所述数据采集端包括多个数据采集节点，所述数据采集节点集成单片机、无线传输模块、数据接口 A以及工作电源，智能水表通过数据接口与单片机连接；所述数据集中端集成单片机、无线传输模块、GPRS芯片以及工作电源；所述数据处理端包括上位机以及上位机数据采集节点，上位机数据采集节点集成单片机、GPRS芯片、数据接口 B以及工作电源，上位机数据采集节点通过数据接口 B与上位机连接，所述数据采集端、数据集中端以及数据处理端均集成设置有SMA天线，所述单片机采用型号为STC12C5A60S2的芯片；所述无线传输模块采用型号为CC2530的无线传感模块；所述GPRS芯片型号为SM300，所述数据采集端设置有JTAG调试接口，数据接口 A为485串行通信接口，所述数据集中端设置有RS232调试接口，或为USB调试接口，所述数据接口 B为RS232串行通信接口，或为USB接口。综上所述本实用新型达到了上述发明目的。
权利要求1.基于Zigbee与GPRS的无线水表抄表系统,包括智能水表,其特征在于:所述系统包括数据采集端、数据集中端以及数据处理端，数据采集端、数据集中端、数据处理端之间采用无线数据传输；所述数据采集端包括多个数据采集节点，所述数据采集节点集成单片机、无线传输模块、数据接口 A以及工作电源，智能水表通过数据接口与单片机连接；所述数据集中端集成单片机、无线传输模块、GPRS芯片以及工作电源；所述数据处理端包括上位机以及上位机数据采集节点，上位机数据采集节点集成单片机、GPRS芯片、数据接口 B以及工作电源，上位机数据采集节点通过数据接口 B与上位机连接。
2.根据权利要求1所述的基于Zigbee与GPRS的无线水表抄表系统，其特征在于:所述数据采集端、数据集中端以及数据处理端均集成设置有SMA天线。
3.根据权利要求1或2所述的基于Zigbee与GPRS的无线水表抄表系统，其特征在于:所述单片机采用型号为STC12C5A60S2的芯片；所述无线传输模块采用型号为CC2530的无线传感模块；所述GPRS芯片型号为SM300。
4.根据权利要求1或2所述的基于Zigbee与GPRS的无线水表抄表系统,其特征在于:所述数据采集端设置有JTAG调试接口，数据接口 A为485串行通信接口。
5.根据权利要求1或2所述的基于Zigbee与GPRS的无线水表抄表系统,其特征在于:所述数据集中端设置有RS232调试接口，或为USB调试接口。
6.根据权利要求1所述的基于Zigbee与GPRS的无线水表抄表系统,其特征在于:所述数据接口 B为RS232串行通信接口，或为USB接口。
专利摘要本实用新型公开了基于Zigbee与GPRS的无线水表抄表系统，所述系统包括数据采集端、数据集中端以及数据处理端，数据采集端、数据集中端、数据处理端之间采用无线数据传输；所述数据采集端包括多个数据采集节点，所述数据采集节点集成单片机、无线传输模块、数据接口A以及工作电源，智能水表通过数据接口与单片机连接；所述数据集中端集成单片机、无线传输模块、GPRS芯片以及工作电源；所述数据处理端包括上位机以及上位机数据采集节点，上位机数据采集节点集成单片机、GPRS芯片、数据接口B以及工作电源，上位机数据采集节点通过数据接口B与上位机连接。本实用新型有效解决了目前现有水表的抄表方式，存在使用成本高、网络管理能力差以及功耗高的问题。
文档编号G08C17/02GK202996002SQ20132001668
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者魏东旭, 冯小勤, 宋毅 申请人:淮阴师范学院