一种网络化管理燃气用户的管理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种网络化管理燃气用户的管理系统，包括对使用燃气进行计量的燃气表，收集控制范围内燃气表信息的多个集中器，分别与各集中器连接并作为信息交换中心的管理中心，所述管理中心通过网络与远程服务器连接，所述管理中心为计算机、路由器、交换机或网络管理集中器。本实用新型通过集中器收集燃气提供方管理的辖区内的用户燃气使用状态，再上传到第三方的远程服务器上，燃气提供方通过能够上网的设备可以在任何地方登陆其管理平台，对其辖区内的燃气使用情况进行了解和控制。
【专利说明】一种网络化管理燃气用户的管理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通信领域，具体涉及一种通过网络收集并管理相应辖区内燃气使用状态的管理系统。
【背景技术】
[0002]目前很多城市都已经在使用管道燃气，包括居民、工厂、饭店等各种场所，其中燃气的使用量一般通过机械表、IC表实现计量，此类表每月数据统计需要抄表人员挨家挨户的去查询，或是需要用户去相关地方购买充值，相对燃气公司和用户都很麻烦。针对上述情况，现在许多地方已经在使用无线燃气表，无线燃气表中带有无线发射模块，其可以将燃气表中的相关数据发送到拿着无线手持抄表机的工作人员处，这样工作人员可以实现户外抄表，也避免了原机械表必须屋内有人才能抄表的弊端。
[0003]如申请号为201110114322.5的专利文件公开一种无线燃气表抄表系统，其利用无线燃气表自身作为一个片区中的中转点，以减少抄表人来回跑的负担。这种方法虽然能够提高收集效率并减少工作人员的劳动强度，但是其增加了燃气表的成本，而且这种不间断的信号收集与发射，需要消耗电力，而无线燃气表上的无线模块驱动一般是通过蓄电池提供电力，这样就提高了电池更换频率，增加了用户成本。
[0004]在申请号为201210560353.8的专利申请文件中，公开一种燃气远程抄表方法，其利用线路分别与多个燃气表连接的信号集约收发器来接收收集各表的信号，在信号集约收发器中设置相应的无线模块，用于接收远程无线信号及传输相关数据，这种方式减少了各燃气表的设备，不需要考虑燃气表的用电情况，但是需要针对每个用户铺设相应的线路，增加了成本，此外采用这种有线检测燃气表数据的方式，存在安全漏洞并易于被用户规避。
[0005]此外现有的燃气提供方需要从燃气表的安装、网络铺设、数据统计及后期的技术支持等各个方面都需要自己完成，这相对一个仅涉及燃气数量的公司来说，对相关技术的掌握能力提出了更高的要求，使其需要常备一支用于解决上述问题的技术队伍，无形中增加了负担。
实用新型内容
[0006]针对现有技术中燃气表的抄表及检测不能形成规模化管理及控制方法只能局限于本地的问题，本实用新型提供一种通过网络管理辖区内各用户燃气使用状态的管理系统。具体方案如下:一种网络化管理燃气用户的管理系统，包括对使用燃气进行计量的燃气表，收集控制范围内燃气表信息的多个集中器，分别与各集中器连接并作为信息交换中心的管理中心，其特征在于，所述管理中心通过网络与远程服务器连接，所述管理中心为计算机、路由器、交换机或网络管理集中器。
[0007]为方便数据传送:所述集中器通过直接或相互之间转接的方式与管理中心连接。
[0008]为提高数据传送效率:所述集中器与燃气表之间以及各集中器之间通过有线和/或无线方式连接。[0009]为提高信息传递的精确性:所述集中器包括中央控制单元，以及分别与中央控制单元连接的时钟芯片、显示模块、数据处理模块、电源模块和通信模块，其中时钟芯片为中央控制单元提供日期支持，显示模块用于显示集中器的状态，数据处理模块包括存储往来数据的存储单元以及对往来数据进行校验的校验单元，通信模块包括与其它设备进行通信的无线网络模块和有线网络模块，电源模块为集中器提供电力，电源模块的电力供应包括市电和利用太阳能充电的太阳能蓄电池。
[0010]为减少抄表人员的劳动强度:所述燃气表包括壳体、安装在壳体内的微处理器，分别与微处理器连接的无线收发模块、时钟模块、计数模块和供电模块，其中时钟模块为微处理器提供时间信息，无线收发模块在微处理器的控制下接收外部无线信号和发送内部数据、计数模块用于统计燃气用量，关断模块在微处理器的控制下开关燃气通道。
[0011]本实用新型通过集中器收集燃气提供方管理的辖区内的用户燃气使用状态，再上传到第三方的远程服务器上，燃气提供方通过能够上网的设备可以在任何地方登陆其管理平台，对其辖区内的燃气使用情况进行了解和控制。通过上述方式，本实用新型减少了燃气提供方对技术方面的投资，仅需要管理自己燃气数据即可，抛开了中间的安装、维护环节，同时也减少了其对管理方面的投入，通过远程服务器即可在任意地方实现其辖区的管理，脱离了必须在辖区内设立管理点的现状。
[0012]本实用新型通过集中器收集一定范围内的燃气数据，再通过集中器进行汇聚后上传到远程服务器，减少了抄表人员的工作量，而且能够合理分配集中器的数量，利用集中器进行后续信息的传输能够减少燃气表电力的损耗。集中器通过无线与燃气表连接通过有线与其它集中器连接，能够最大限度的减少燃气表的电量消耗。本实用新型使得本地不需要设置各种管理设备和管理人员，减少了燃气提供方的成本支出。集中器采用两种供电方式，在节省电力的同时实现了集中器的正常工作，利用太阳能为蓄电池充电，减少了对市电的依赖。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1本实用新型的连接示意图；
[0014]图2本实用新型中集中器的结构示意图；
[0015]图3本实用新型中燃气表的结构示意图；
[0016]图4本实用新型中远程服务器的功能示意图；
[0017]附图中标号说明:1_燃气表、101-微处理器、102-关断模块、103-无线收发模块104-计数模块、105-时钟模块、106-供电模块、2-集中器、201-中央控制单元、202-显示模块、203-数据处理模块、204-通信模块、205-时钟芯片、206-电源模块、3-管理中心、4-远程服务器。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，本实用新型的网络化管理燃气用户的管理系统，包括对使用燃气进行计量的燃气表1，收集控制范围内燃气表I信息的多个集中器2，分别与各集中器连接并作为信息交换中心的管理中心3，所述管理中心3通过网络与远程服务器4连接，所述管理中心为计算机、路由器、交换机或网络管理集中器。[0019]本实用新型通过集中器采集其控制范围内的所有燃气用户燃气表I的使用数据，具体的集中器2数量根据区域的大小和其控制范围大小设置，各集中器2将其接收的燃气表数据传送到管理中心3，管理中心3可以是能够上网的网络管理集中器，也可以是具有上网能力的计算机、路由器、交换机等设备，根据采用设备的不同，管理中心3在接收相关数据后，采取汇总、压缩、加密等方式后通过网络传送到指定远程服务器上，同时管理中心3也是接收针对此区域内各种控制指令的中转中心；管理中心3如果采用仅具有转接功能的路由器一类设备时，可直接将接收的数据传送到远程服务器4，由远程服务器4处理所有的信息，这样能够尽量减少对本地设备的依赖和维护。本实用新型中的远程服务器4是由第三方提供的专用管理平台，能够针对同一行业的所有业务提供服务，减少燃气提供方的抄表人员、维护人员的数量，同于使其对技术方面的需要降到最低，所有设备的故障、维护、技术支持等全部由第三方完成，燃气提供方只需要掌握其区域内各用户的燃气用量，并查看各燃气用户是否正常使用及交纳费用等事项即可，对于其它与硬件设备有关的技术问题，可向第三方提出而由其解决。本实用新型能够使燃气提供方处于管理地位，而不用去关心其中的具体动作，减少了其技术支出及人员支出，使术业有攻。
[0020]本实用新型的方案避免了现有技术中燃气提供方从购表、安装到管理、维护中间的所有步骤，由其委托给更具有相关技术能力的第三方后，由第三方按燃气提供方的要求组建相应的采集系统、管理模式，因为燃气提供方最终的目的就是掌握燃气用户的具体使用量并按量收取相应费用，其中的设备采购、搭建、管理、维护等对其来说都是负担，也不是其应有的职能，而第三方常规上是具备相应资质的技术团体，其对设备的采购、搭建、管理和维护更加专业，能够提供更好的方案，同时第三方作为其提供的技术、设备的维护方，燃气提供方更易于联系和沟通，在燃气提供方使用或管理的过程中，出现任何问题都能够得到方便、及时的解决。
[0021]在远程服务器4上针对不同的燃气提供方设置相应的管理平台，每个管理平台的用户通过口令、加密盘等方式登陆自己的管理平台，对其辖区内燃气用户的使用量进行监控，并能够通过管理平台-管理中心-集中器去控制辖区具体某个燃气用户的燃气使用。采用远程服务器使得燃气提供方能够在任何地方查看和控制其辖区内的燃气情况，即只要有相应权限就可在任何能够上网的地方登陆管理平台，大大方便了燃气提供方，这一点也与现有技术中只能在固定辖区内管理的方式不同，本实用新型更易于集团管理遍布各地的下属辖区，易于掌控第一手资料，而且中间的环节少，易于资源调配和管理。
[0022]为了方便数据的传送，本实用新型中所述集中器2通过直接或相互之间转接的方式与管理中心3连接。为适应不同场所的实际情况，本实用新型的所述集中器2与燃气表I之间以及各集中器2之间通过有线和/或无线方式连接。通过集中器2互联可以减少传输线路的长度，减少传输过程中信号的损失，集中器2 —般安装在楼房或线杆上并不入户，方便有线的方式连接，而燃气表I有线连接涉及到用户房屋改造，不宜施行，利用有线还方便电力输送，使集中器2有充足的电力供应。燃气表2的户外数据采集方式可以通过有线或无线的方式实现，由于有线安装方式需要涉及燃气用户房屋的改动，因此多出现在一些新建楼上，其与室内其它管线同时设计和铺设，而后期改造或更换的燃气表一般是采用无线方式进行数据采集，无线燃气表的数据通过户外抄表人员或集中器进行收集，这种无线数据发送的电力支持主要靠安装在无线燃气表内的蓄电池提供(有线的燃气表可由线路直接供电)，其电力有限，因此在一般情况下，都属于被动启动，即只有在接收集中器2的触发信号后才会发送相应数据，以减少耗电并延长蓄电池的使用时间。本实用新型优选的方式是集中器2与燃气表I之间通过无线方式连接，集中器2与集中器2之间通过有线方式连接，集中器2根据燃气表内无线模块传输距离设置在相应地点，尽量使一个集中器控制更多的燃气表，各集中器将接收的数据传送到管理中心或通过相反的方式将管理中心的控制指令传送到每个燃气表上。
[0023]如图2所示，为方便数据的收集，本实用新型的所述集中器包括中央控制单元201，以及分别与中央控制单元201连接的时钟芯片205、显示模块202、数据处理模块203、电源模块206和通信模块204，其中时钟芯片205为中央控制单元201提供日期支持，显示模块202用于显示集中器2的状态，数据处理模块203包括存储往来数据的存储单元以及对往来数据进行校验的校验单元，通信模块204包括与其它设备进行通信的无线网络模块和有线网络模块，电源模块206为集中器2提供电力，电源模块2的电力供应包括市电和利用太阳能充电的太阳能蓄电池。
[0024]其中，电源模块206选用工作电压范围较宽的二路输出开关电源,其中一路为市电有线输入，转换为5.3V后给中央控制单元供电，另一路13.2V由太阳能蓄电池提供，电源模块提供两路直流模拟量输入，分别为4?20mA直流电流模拟量输入和O?5V直流电压模拟量输入。
[0025]中央控制单元201的型号采用ATMEL ARM9系列芯片中的AT91SAM9260，其外带32MSDRAM.32M Nand-Flash，并采用嵌入式操作系统Linux2.6.21。中央控制单元通过SPIO接口连接电源模块，中央控制单元通过IIC总线连接数据处理模块，时钟芯片选用PHILIPS生产的实时时钟芯片PCF8563。有线网络模块采用RS485通讯模块，无线网络模块采用低功耗的JTT-433-UDI，中央控制单元通过DBUG接口连接RS485通讯模块和无线网络模块以实现本地燃气表和集中器之间的通讯，通过UART接口连接以太网通讯模块和RS485网络接口。JTT-433-UDI能够提供多个频道选择，可在线修改串口速率，空中速率，发射功率等各种参数，而且具有很强的抗干扰能力，在使用上具有灵敏度高、体积小、功耗低、传输距离远的特点，客户使用时不需要编写复杂的传输与设置程序。网络通讯模块采用西门子公司的CP343-1型号，其能够以100Mbit/S的数据传输速率，设置有两个RJ45接口，用于和其它集中器或设备连接。数据处理模块包括Flash存储模块和外部RAM存储模块，其中Flash存储模块用来存储各燃气表的数据，具体的型号采用SST39VFI60FLASH存储器，存储容量为2M,16位带宽，具有高可靠性，低功耗等优点；外部RAM存储模块选用IS61LV24664AL作为外部存储设备，由于AT91SAM9260是高速的32位MCU，为了提高系统性能，本实用新型采用两片32位带宽的芯片组成32位双通道，一片作为高地址使用另一片作为低地址使用。数据处理模块的数据校验通过定制的软件实现。为方便给集中器供电，本实用新型的蓄电池采用太阳能充电，集中器2并不需要每时每刻的工作，即使工作时也仅是进行相应数据的传送，对于电量的需求不大，因此可以采用太阳能板这种充电转化慢但持续时间长的充电方式，在电源模块206上设置相应的转换电路，在集中器2正常工作时主要由太阳能蓄电池供电，当太阳能蓄电池电量不足或异常时，再切换到市电供电。此外为了方便观察，在集中器上还设置有显示集中器工作状态的显示屏，包括发送和接收数据，故障报警的显示等，以及操作集中器程序的控制按键。[0026]如图3所示，为方便燃气用量的数据发送，本实用新型所述燃气表I包括壳体、安装在壳体内的微处理器101，分别与微处理器101连接的无线收发模块103、时钟模块105、计数模块104和供电模块106，其中时钟模块105为微处理器101提供时间信息，无线收发模块103在微处理器101的控制下接收外部无线信号和发送内部数据、计数模块104用于统计燃气用量，关断模块102在微处理器101的控制下开关燃气通道。
[0027]本实用新型燃气表I的供电模块106采用内置锂电池加外置碱性电池的双电源供电方案，两种电源自动切换。当外置电池被取出时，关断模块102将控制关断阀将燃气供应通道关闭，燃气表自动转由内置锂电池供电，此时，即使用户未装外置电池，集中器2仍然可以读取燃气表的状态或发出控制指令。此时锂电池仅提供无线通讯、液晶显示等用电(不负责关断阀等)。在完全没有外置电池时，锂电池也能至少保证五年以上的可靠运行。当外置电池安装后，内置锂电池自动切断，不再耗电。同时，关断阀将燃气供应管道打开，恢复供气。如锂电池故障时(开路、短路、电量不足等)，电路自动隔离，不影响整燃气表的功能。无线收发模块W0R(Wake On Radio)指不需要单片机参与，无线收发模块自动周期性监听来自外界的无线电唤醒信号，一旦获取有效信号即产生中断唤醒单片机进入通讯处理程序。提高了抄表响应速度，减少了电池能量的消耗。
[0028]无线收发模块103主要由WLAN芯片、晶振、电擦除存储器、低压差线性稳压器、驱动及功率放大器、滤波器、不平衡变压器和单刀双掷开关组成；低压差线性稳压器、WLAN芯片和驱动及功率放大器均与直流电源连接；低压差线性稳压器的输出端连接在WLAN芯片上；WLAN芯片的输入输出端与嵌入式处理器相连；WLAN芯片上接有晶振和电擦除存储器；WLAN芯片的发送端依次经过驱动及功率放大器和滤波器与单刀双掷开关的I个动端相连，WLAN芯片的接收端经过不平衡变压器与单刀双掷开关的另I个动端相连；单刀双掷开关的不动端上接内置收发天线。上述WLAN芯片具有SDIO和SPI两种外接主机接口 ；而在本实用新型优选实施例中，所述WIFI模块的WLAN芯片通过SPI总线与嵌入式处理器相连。上述结构的WIFI模块采用直流电源3.3V供电，其工作电压为直流3.3V。该WIFI模块能够适合标准的WLAN802.llb/g无线模式；其频率从24_2.5GHz ;主机接口电压为直流1.8或者
3.3V ;射频功率在+15dBm的速率下为IMbps?54Mbps ;接收灵敏度在54Mbps下可达_70dBmtyp，在I IMbps下可达-91 dBm typ ;掉电电流为180uA ;接收工作电流为175Ma ;发送电流为300mA。
[0029]无线收发模块103的通讯方式采用FEC(Forward Error Correction)前向纠错技术是增加数据通讯可信度的方法，在无线通讯过程中，一旦发现接收报文中有误码，接收方要么丢弃报文，要么请求重输，都将导致通讯失败或增加通讯时间。FEC是将报文编成具有一定纠错能力的编码，在接收端解码后不仅可以发现错误而且能够判断错误码元所在的位置并自动纠错。在无线抄表中引入前向纠错(FEC)技术，能有效地增加系统抗干扰能力，提高接收数据的可靠性，增大信号的传输距离。电子数据存储在ECU的存储芯片EEROM中，供集中器读取，内部时钟可记录历史数据，具体的时间根据具体的燃气表型号确认，同时还能够记录电池更换、控制准备工异常、外部磁场攻击等事件的发生时间。
[0030]如图4所示，为方便燃气提供方管理日常事务，本实用新型的所述远程服务器4上的管理平台包括区域接口，区域数据库，区域用户状态，区域管理功能，第三方服务，其中区域接口为拥有不同辖区的燃气提供方提供数据输入接口，并根据相应的燃气提供方需要定制相应的管理程序，各燃气提供方通过相应的口令或加密措施进入各自的管理平台；区域数据库包括暂存区(随机存储器)和永久保存区(硬盘)，用于接收其辖区内传送来的数据以及管理平台生成的各种数据；区域用户状态用于显示本辖区内所有燃气用户的信息，包括正常状态、异常状态、故障状态、欠费状态等与燃气使用有关所有信息。具体的显示方式可以是直观的数据、不同的颜色棒或不同颜色表示的圆等；区域管理功能包括针对管理平台的一些常规设置，如对一些异常进行报警时的警戒值修改，对发生紧急状态时需要通知的联系人电话、短信电话等；第三方服务包括为技术问题提供的咨询平台，燃气控制方需要增加或维护某个辖区的互动服务平台，第三方提供的服务项目内容等。
[0031]管理平台其它的功能包括对网关和设备进行管理，如添加，删除，更新的操作；对一定时期内的燃气情况进行统计分析并生成相应报表；生成历史走势分析图表；对不同辖区之间的数据进行统计对比；将需要或指定的数据以.CSV或Excel格式导出；为下级单位设定管理权限等。
[0032]以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。
【权利要求】
1.一种网络化管理燃气用户的管理系统，包括对使用燃气进行计量的燃气表(1)，收集控制范围内燃气表(I)信息的多个集中器(2)，分别与各集中器连接并作为信息交换中心的管理中心(3)，其特征在于，所述管理中心(3)通过网络与远程服务器(4)连接，所述管理中心为计算机、路由器、交换机或网络管理集中器，所述集中器(2)包括中央控制单元(201)，以及分别与中央控制单元(201)连接的时钟芯片(205)、显示模块(202)、数据处理模块(203)、电源模块(206)和通信模块(204)，其中时钟芯片(205)为中央控制单元(201)提供日期支持，显示模块(202)用于显示集中器(2)的状态，数据处理模块(203)包括存储往来数据的存储单元以及对往来数据进行校验的校验单元，通信模块(204)包括与其它设备进行通信的无线网络模块和有线网络模块，电源模块(206)为集中器提供电力，电源模块的电力供应包括市电和利用太阳能充电的太阳能蓄电池。
2.如权利要求1所述的管理系统，其特征在于，所述集中器(2)通过直接或相互之间转接的方式与管理中心(3)连接。
3.如权利要求1所述的管理系统，其特征在于，所述集中器(2)与燃气表(I)之间以及各集中器(2)之间通过有线和/或无线方式连接。
4.如权利要求1所述的管理系统，其特征在于，所述燃气表(I)包括壳体、安装在壳体内的微处理器(101)，分别与微处理器(101)连接的无线收发模块(103)、时钟模块(105)、计数模块(104 )和供电模块(106 )，其中时钟模块(105 )为微处理器(101)提供时间信息，无线收发模块(103)在微处理器(101)的控制下接收外部无线信号和发送内部数据、计数模块(104)用于统计燃气用量，关断模块(102)在微处理器(101)的控制下开关燃气通道。
【文档编号】G06Q50/06GK203480675SQ201320477740
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】孔祥吉 申请人:孔祥吉