一种利用虚拟表计实现对自身状态监控的采集器集中器的制作方法

本发明涉及集中供热分户热计量领域领域，一种利用虚拟表计实现对自身状态监控的无线数据采集器/集中器。
背景技术：
：我国北方地区城市居民采暖方法中，集中供热是一种主要方法。在对热量进行计量时需要用到热量表，而实现热量表抄表则需要使用无线数据采集系统，包括采集器、集中器。在采集器/集中器的长期运行过程中，数据管理中心需要知道采集器和集中器能否正常工作。这样当无线数据采集系统异常时，管理中心能够方便、及时的远程诊断出问题的来源，进而解决问题。传统上的透传采集器/集中器，是通过成功发送下位表计的计量信息到管理中心，证明自身工作正常的，当下位表计均出现故障、或是下位总线发生故障时，采集器/集中器无法抄取下位表计，这时管理中心无法知道采集器/集中器是否正常。这位排查解决问题和有效衡量采集器/集中器的工作质量带来了困难。技术实现要素：在集中供热领域，为了实现对热量表的自动抄表，通常会配套安装热量表数据采集系统，主要包括热量表数据采集器和集中器。热量表远传数据采集系统可以将分户供热流量、供热功率、供热累积热量、进水口温度、出水口温度等信息从热量表采集并远传到数据中心，加强了热力公司对于系统运行状态的掌控，并且有利于对数据进行分析，为以后的供热系统的优化运行提供一定的依据。典型的热量表远传采集系统如图1所示。如图1所示，每台采集器会通过MBUS连接一定数量表计，而采集器与与集中器之间会通过无线的方式进行通信。在采集器安装后需要对进行调试，以保证设备、链路处于正常的状态。此时，可以使用工具进行现场调试，同时可以进行服务器端的验证：保证可以正常抄表。在系统正常运行时，无法对采集器的状态进行监控；并且假如在运行一段时间后系统出现问题，很难直观地确定是采集器的问题还是表计或者链路的问题，给问题的排查带来不便。根据前文所述问题，本发明提出一种新的采集器/集中器软件方案，其逻辑框图如图2所示，该方案是在不对原有数据传输方式、控制流程进行大的改动的同时，实现了对于采集器、通信链路状态的判断。如图2所示，本发明是在原有的集中器、采集器的控制逻辑中加入一个虚拟表计，也就是利用软件来实现表计的功能：接收符合相关协议格式的命令，返回一定格式的表计应答数据。这样就在软件的层面实现了表计的功能，在集中器、采集器或者管理中心看来，这样的虚拟表计与真实表计并没有什么不同。这里所说的协议是包括但不限于CJ/T188-2004。在集中器、采集器内部利用软件实现的虚拟表计的构成如图3所示，主要包括如下几部分：地址配置、命令解析、数据应答以及逻辑控制。其中，地址配置是对虚拟表计的地址进行配置，它利用电路板上的交互元件来实现并且将其设置数据保存，以此来保证不同集中器、采集器中虚拟表计地址的唯一性。也可以将该配置地址视为采集器的地址，这样每一个采集器均有一个唯一的地址，利用这个唯一的地址来对集中器、采集器进行状态判断。地址配置包括状态设置与存储。状态设置可以利用电路板上的交互元器件来完成，比如拨码开关、按钮等，以此来完成地址的设置。考虑到集中器的实际情况，集中器、采集器的数量可能会超过拨码开关的状态范围，而其它一些设置方式可能不太便捷，所以在这种情况下使用远程配置的方式，即集中器的上位机通过通信链路来对集中器的地址装填进行设置。存储则是将控制逻辑读取的地址状态进行保存，在命令解析及应答时，需要使用到该地址。命令解析，是对采集器、集中器的抄表命令进行解析，得到其操作内容。数据应答，是对采集器、集中器抄表命令的应答，是通过对命令的判断，做出相应的数据应答。逻辑控制，是对虚拟表计流程的控制，包括地址状态设置的读取、抄表命令的接收与数据应答的发送等。系统描述在采集器/集中器内部通过软件的方式，增加一个虚拟的表计，该虚拟表计可以接收符合相关协议的命令，之后返回应答数据，以实现表计的功能。虚拟表计存在于采集器数据传输及控制逻辑之外，其地位与外部的真实表计相当，同样有地址等信息，只是这些信息不是真实的热量表数据，需要采用特殊的值来对表计进行标识。在对虚拟表计应答数据填充时，可以考虑一些其它方面的数据，比如使用集中器本地的温度进行填充，这样在方便对集中器、采集器状态进行判断时，也可以得到一些其它方面的数据，增强系统对数据的分析能力。当然数据的填充需要符合相关的协议规则。由于热量表厂商众多，各家对协议的理解不大相同，造成实际的热量表通信协议存在一些小的差异，为应对这种情况，可以对虚拟表计的具体协议进行配置，使虚拟表计的实际数据通信协议与该集中器所连接的热量表通信协议相同。一方面使得虚拟表计与实际表计的区分更加模糊，另一方面也减少了上位平台数据处理的复杂性。当集中器连接多种数据通信协议存在差异的表计时，使虚拟表计的协议类型为其中一种即可。在安装完成后，系统运行时采集器会首先读取虚拟表计，然后将其应答数据向上传输，在数据平台上，可以查看该虚拟表计的数据。这样就会将问题分解，配合真实表计的数据，可以更加快速的判断故障位置。在具体的操作时，首先管理中心会抄取虚拟表计的数据，如果有应答，那么此时认为采集器及采集器与集中器之间的通信链路是正常的；否则需要对其进行检查。之后对真实的表计进行抄表，如果有应答，则一切正常；否则认为表计（包括表计）到采集器之间的通信链路存在问题。图4是判断的流程图。附图说明图1为热量表远传采集系统通信链路示意图；图2为采集器逻辑框图；图3为虚拟表计组成；图4为故障判断流程；图5为拨码开关与STM32F103VET6芯片的连接关系图；图6为地址远程配置数据帧结构（示例）；图7为本地调试故障判断实例。具体实施方式下面根据附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明：在本实施例中，虚拟表计是在单片机内部利用软件实现的。单片机采用STM32F103VET6，拨码开关与STM32F103VET6芯片的PE8-PE15管脚连接（但不限于这几个管脚）相连，如图5所示。在本装置中，只使用了拨码开关中的3位，与之相对应的STM32F103VET6芯片的引脚为PE9-PE11引脚，这样可以设置8个不同的地址，对应到拨码开关并且从高位到低的标号依次是5、6、7。1、地址配置（1）拨码开关地址配置使用拨码开关来完成地址状态的配置，通过设定若干位拨码开关的状态，可以达到设定不同地址的目的。本实例中，使用3位拨码开关来完成地址的配置，这样可以产生8个不同的地址。由于在一个小区内存在的采集器、集中器数量一般不超过8个，所以这个数量可以满足要求。当采集器、集中器数量超过8个时，可以考虑更多的拨码开关位来设定地址。（2）远程地址配置通过上位机来实现对集中器、采集器地址的配置，上位机可以是计算机通过uart等接口与集中器、采集器连接，也可以是上位机通过无线网络的方式进行。由于上位机与集中器通信过程中，配置过程并不对数据协议有依赖性，所以为简化说明，上位机直接将配置信息发送给集中器，如图6所示。集中器、采集器接收到虚拟表计配置地址数据后，将其保存在flash中，以便在断点或者重启之后仍然可以有正确的虚拟表计地址，同时将虚拟表计数据结构中的地址进行修改。（3）协议配置用来对虚拟表计所遵循的协议进行配置，其数据帧如图6所示。将其与虚拟表计地址数据放在一起，简化操作流程，在虚拟表计记性地址配置的同时进行协议的配置。不同协议之间的差异在于个别数据字节的顺序，所以可以根据该差异来实现不同的协议。下面的实例中以某具体的协议来进行说明。2、帧格式按照协议，命令以及表计应答的帧格式应该符合下面的表格。其中帧起始字符固定为0x68，结束符固定为0x16。仪表类型随着表计类型的不同而不同，在本实例中，将仪表类型T设为0x20，即热量表（计热量），当然也可以设置为其它类型的表计，这里是为了保持与采集器的实际工作环境相一致（对热量表进行数据采集）。以下数据除非特别说明，均是16进制数据。表1帧格式3、读取表计数据对数据进行读取时，需要对表1中相应的数据进行修改，包括控制码、数据标识等。读取表计数据的帧结构实例如表2所示。表2读数据帧实例字节顺序012-891011-12131415说明起始TA0-A6控制码L数据标识SERCS16H实例6820123456780011110103901F007116当虚拟表计接收到上述命令后，按照命令格式，对其进行解析。如果命令中的表计地址与虚拟表计的地址相同并且校验正确，那么应该按照如表3所示的实例格式返回数据。对于本实例来说，读取的数据是预先设定的，所以可以在读取该数据后进一步判断其与预设值是否一致，以此来确认采集器的工作状态是否正常。表3读数据应答实例字节顺序012-891011-121314-565758说明起始TA0-A6控制码L数据标识SERDATACS结束实例682012345678001111812E901F00(*)8316(*)7856341205785634120578563412147856341232785634122C7856003412005634123747210806102000044、虚拟表计应答数据的填充为了提高虚拟表计应答数据的利用率，应答帧的数据域可以进行定制，也就是按照实际的需求在数据域中填充相应的数据，可以包括设备的自身状态、环境温度等数据，为上位机的数据分析提供依据。这其实也就为上位机与集中器之间的通信提供了一种数据接口，并且按需传输数据。在本实例中，虚拟表计应答帧中的数据域是固定的，这主要是由于实际中的一些其它因素限制造成的，与本方法无关。5、协议配置几种表计厂商的协议存在一些小的区别，主要集中在数据标识以及表计地址的字节顺序方面。通过调整虚拟表计的相关字节顺序，达到匹配不同协议的目的。在本实例中，采用的字节顺序可以参考表2、表3。在故障排查中的实例实际安装时，可以通过对采集器内部虚拟表计的读取，来增加对问题的判断。以采集器本地调试为例，故障点判断如图7所示。在调试的时候，可以通过读取采集器内部的虚拟表计，来对采集器的状态进行判断。如果读取的虚拟表计的数据有问题，那么采集器存在故障；如果读取的虚拟表计数据没有问题，那么再读取连接在采集器上的表计。如果读取的外部表计的数据没有问题，即可通过调试；否则可以断定故障所在：采集器与外部表计的链路和/或外部表计。这些工作可以利用本地工具进行现场调试，也可以在全部安装完毕后，通过管理中心进行查看，或者用于系统对集中器、采集器状态的监视。结果或者成效本发明的有益效果是，通过在采集器/集中器内部的虚拟表计，可以实现管理中心对采集器状态的查询，并且在故障排查中将各种可能的问题进行分解，可以更快的找到问题所在。当前第1页1 2 3