一种房间多功能数据采集系统的制作方法

本发明涉及数据采集和网络通信领域，特别是一种房间多功能数据采集系统。

背景技术：

现有技术中，性能数据的采集方法主要有以下两种方式：SNMP（SimpleNetworkMan agementProtocol，简单网络管理协议）采集和批量性采集。

SNMP 采集是网络通过SNMP 向网元查询性能数据，网元完成查询后，以SNMP 报文的方式逐一反馈给网管。此方法的缺点是：当网元上有大量数据需要获取时，逐一查询数据会消耗大量的时间，造成性能数据采集的实时性下降且采集的性能数据不准确。

批量性采集是通过预先配置的性能采集指标和性能采集规则，在网元上自主采集，定时生成性能数据文件，将性能数据文件通过预先定义的规则主动或被动上传到网管。此方法是为了解决SNMP 采集不能支持网元上大量数据实时采集的缺点而提出的，可以提高性能数据采集的准确性和实时性。

而且在网络层级设定好以后，不容易修改，比较麻烦。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种可实时的、灵活使用的房间多功能数据采集系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种房间多功能数据采集系统，其中：所述的系统有MCU，所述MCU分别连接有电能计量模块、开关电源、用电切换开关、IC读卡模块、GSM远程通信模块、SI4438无线通信模块、扩展接口及现场调试串口；所述开关电源与外界电源连接；其中：

MCU：控制中枢，负责数据采集处理、通信、控制；

电能计量模块：负责计量交流输出端用电设备的有功电能使用情况；

开关电源：将220单相交流电转换为直流电压，分别为其他模块提供5V、3.3V及4V的电压；

用电切换开关：由继电器组成，通过MCU控制继电器的闭合，实现交流输出的控制功能；

现场调试串口：为RS232通信，通过PC对设备现场配置参数信息、查看设备运行状态、读取设备日志；

IC卡读卡模块：支持13.56MHz的IC卡的数据读取，用于读取用户房卡的卡号及卡配置信息；

扩展接口：为MCU的IO端口的预留扩展口，用于后续功能扩展升级；

SI4438无线通信模块：实现430MHz~470MHz频段的无线通信，采集器通过这个无线通道与其他采集器进行无线数据通信；

GSM远程通信模块：实现GPRS无线远程通信，采集器通过GPRS与后台服务器进行数据交互。

一种房间多功能数据采集的方法，其中：多功能数据采集系统为三层结构，从上到下依次分为顶层的后台服务器、中层的集中器模式采集器和下层的节点模式采集器；所述后台服务器通过GPRS无线网络与集中器模式采集器进行通信连接；所述的集中器模式采集器与节点模式采集器通信连接；采集方法如下：

所述的集中器模式采集器具备插卡取电及电能计量功能，单独作为一个设备与后台服务器进行通信，或者兼做数据集中器功能，通过433MHz无线通信，将其管理下的节点模式采集器的数据抄收上来，通过GPRS发送到后台服务器，完成数据传输；

所述的节点模式采集器为带433MHz无线通信模块的采控器，具备插卡取电及电能计量功能，所述的节点模式采集器与某个集中器模式采集器通信上，组成网络，则通过主动上报的方式，将节点模式采集器的数据发送到集中器模式采集器上；所述集中器模式采集器将数据通过GPRS发送到后台服务器；完成数据传输。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有能够快速完成数据的采集，提高性能数据采集的效率，可灵活使用集中器模式采集器，改变系统层级结构，节省运营商的投资成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的集中器模式采集器工作示意图；

图4为本发明的节点模式采集器工作示意图；

图5为本发明的集中器模式采集器升级流程工作示意图。

具体实施方式

现结合附图说明与实施例对本发明进一步说明：

参考图1，一种房间多功能数据采集系统，其中：所述的系统有MCU，所述MCU分别连接有电能计量模块、开关电源、用电切换开关、IC读卡模块、GSM远程通信模块、SI4438无线通信模块、扩展接口及现场调试串口；所述开关电源与外界电源连接；其中：

MCU：控制中枢，负责数据采集处理、通信、控制；

电能计量模块：负责计量交流输出端用电设备的有功电能使用情况；

开关电源：将220单相交流电转换为直流电压，分别为其他模块提供5V、3.3V及4V的电压；

用电切换开关：由继电器组成，通过MCU控制继电器的闭合，实现交流输出的控制功能；

现场调试串口：为RS232通信，通过PC对设备现场配置参数信息、查看设备运行状态、读取设备日志；

IC卡读卡模块：支持13.56MHz的IC卡的数据读取，用于读取用户房卡的卡号及卡配置信息；

扩展接口：为MCU的IO端口的预留扩展口，用于后续功能扩展升级；

SI4438无线通信模块：实现430MHz~470MHz频段的无线通信，采集器通过这个无线通道与其他采集器进行无线数据通信；

GSM远程通信模块：实现GPRS无线远程通信，采集器通过GPRS与后台服务器进行数据交互。

上述IC卡读卡模块、SI4438无线通信模块、GSM远程通信模块、电能计量模块为常规的模块，模块的本身结构不列入本发明的保护范围内。

参考图2，一种房间多功能数据采集的方法，其中：多功能数据采集系统为三层结构，从上到下依次分为顶层的后台服务器、中层的集中器模式采集器和下层的节点模式采集器；所述后台服务器通过GPRS无线网络与集中器模式采集器进行通信连接；所述的集中器模式采集器与节点模式采集器通信连接；采集方法如下：

所述的集中器模式采集器具备插卡取电及电能计量功能，单独作为一个设备与后台服务器进行通信，或者兼做数据集中器功能，通过433MHz无线通信，将其管理下的节点模式采集器的数据抄收上来，通过GPRS发送到后台服务器，完成数据传输；

所述的节点模式采集器为带433MHz无线通信模块的采控器，具备插卡取电及电能计量功能，所述的节点模式采集器与某个集中器模式采集器通信上，组成网络，则通过主动上报的方式，将节点模式采集器的数据发送到集中器模式采集器上；所述集中器模式采集器将数据通过GPRS发送到后台服务器；完成数据传输。

集中器模式采集器的用途为：

l 支持13.56MHz的IC卡数据读写的FM1702SL芯片；

l 带卡ID及功能ID的插拔卡信息存储，上报。最多可存储自身及节点模式采集器上报的插拔卡信息100条；

l 带卡ID及功能ID的房态、出电异常、入电异常信息存储、上报。最多可存储自身及节点模式采集器上报的房态信息150条；

l 支持房间用电计量功能。可存储节点模式采集器上报的电量数据200条；

l 每间隔2分钟进行一次房态信息存储，一个存储条项最多可存储30个房态信息（即一个小时内的房态）；

l 433MHz 1Kbps无线通信，可管理（自动增加、删除）存储到该节点网络内的节点模式采集器节点，可分析各个节点模式采集器节点的无线通信质量；

l 可通过向后台主站查询方式，获取到该节点网络内的节点模式采集器节点所对应的房间号，并将房间号下发到相应节点模式采集器节点处；

l 支持调试端口的调试命令，支持通过RF远程调试命令；

l 支持bootloader程序的串口升级、flash升级；

l 支持应用程序的串口升级、RF无线跳频升级、后台主站GPRS远程升级；

l 支持将后台主站通过GPRS发过来的远程升级程序版本对该节点网络内的节点模式采集器进行RF远程升级，保证该节点网络内所有设备程序版本一致；

l 支持SIM800C GSM模块，可通过TCP或者UDP方式与后台服务器进行通信，每隔30秒发送一个心跳包；

l 可存储该节点网络内的节点模式采集器上报的信息，通过GSM发送到后台服务器；

l 每隔30秒与后台进行对时，每隔1个小时向RF无线网络广播校时一次，保证节点模式采集器时间正确；

参考图3，集中器模式采集器的工作原理为：

步骤S01：通过PC端对现场调试串口进行配置；

步骤S02：集中器模式采集器判断自身是作为采集器工作还是兼做集中器功能；如果是采集器，则进入步骤S04，如果是集中器，则进入步骤S03；

步骤S03：如果采集器运行在集中器功能下，则将下层的节点模式采集器主动上报上来的数据通过GPRS发送到后台服务器；

步骤S04：如果采集器运行在采集功能下，则将采集到的数据直接发送到后台服务器。

参考图5，集中器模式采集器的升级的工作原理为：

步骤S11：集中器模式采集器FLASH中存储有节点模式采集器的升级包；

步骤S12：对节点发送跳频命令，指明跳转频率及通信速率；节点有应答时进入步骤S13，节点无应答时，进入步骤S14；

步骤S13：接收到节点的跳频应答后，按照事先约定跳频，与节点进行通信，并进入步骤S15；

步骤S14：尝试三次均无应答，放弃该节点升级，结束该升级流程。

步骤S15：接收到节点的应答报文，进入步骤S17；如果没有接收到报文，则进入步骤S16；

步骤S16：尝试三次均无应答，放弃该节点软件升级，集中器模式采集器更改为初始无线工作频率及通信速率；

步骤S17：按顺序发送升级报文，进入步骤S18；

步骤S18：询问节点有哪些序号的报文未正常接收到，对该报文进行重发；进入步骤S19；

步骤S19：确认节点报文是否接收完成，如果接收完成，则进入步骤S10；如果没有接收完成，则返回步骤S18；

步骤S10：结束升级。

节点模式采集器的用途为：

l 支持13.56MHz的IC卡数据读写的FM1702SL芯片；

l 带卡ID及功能ID的插拔卡信息存储，上报。最多可存储插拔卡信息100条；

l 带卡ID及功能ID的房态、出电异常、入电异常信息存储、上报。最多可存储房态信息150条；

l 支持房间用电计量功能；

l 每间隔2分钟进行一次房态信息存储，一个存储条项最多可存储30个房态信息（即一个小时内的房态）；

l 433MHz 1Kbps无线通信，可自动申请加入集中器模式采集器的无线网络中，如果与该网络的集中器模式采集器超过3个小时没有通信上，则脱离该网络，重新进行广播入网申请；

l 支持多集中器模式，节点模式采集器会监控无线链路上的集中器模式采集器地址，并分析信号强度，如果当前报文发送不成功次数超过3次，则会将报文发送到信号最强的集中器模式采集器上—本功能暂未实现，其中“节点模式采集器会监控无线链路上的集中器模式采集器地址”功能已实现；

l 可通集中器模式采集器获取到本设备的房间号，支持后续的房号开门取电功能；

l 支持调试端口的调试命令，支持通过RF远程调试命令；

l 支持bootloader程序的串口升级、flash升级；

l 支持应用程序的串口升级、RF无线跳频升级；

l 根据集中器模式采集器广播校时命令进行时间校正。

节点模式采集器的工作原理为：

与集中器模式采集器通信连接，形成网络，然后将采集器终端采集到的数据主动上报给集中器模式采集器。

参考图4，节点模式采集器自动加入网络的工作流程：

步骤S20：采集器未加入网络；进入步骤S21；

步骤S21：监听网络，如果有发现集中器模式采集器发送的报文，记录该采集器通信地址及信号强度；进入步骤S22；

步骤S22：根据一段时间内的检测结果，取通信质量较好的集中器模式采集器作为上行节点，加入其网络中；进入步骤S23；

步骤S23：节点模式采集器根据需要上报数据；进入步骤S24；

步骤S24：是否接收到集中器的数据应答；如果接收到，进入步骤S28；如果没有接收到，则进入步骤S25；

步骤S25：如果连续通信失败次数大于5次，删除上行节点地址，进入步骤S26；

步骤S26：是否还能检测到其它集中器；如果检测到，则进入步骤S27；如果没有检测到，则返回步骤S21;

步骤S27：取该集中器模式采集器作为上行节点，加入其网络中, 进入步骤S28；

步骤S28：完成数据发送，并返回步骤S21。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。