基于gprs的智能仪表数据采集传输系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及仪表数据采集传输技术领域，尤其是设及一种基于GPRS的智能仪表 数据采集传输系统及方法。
【背景技术】
[0002] 国内外对智能仪表数据采集和传输该方面已经做了很多的研究，并且也衍生出了 很多系统产品。在国内，随着人民生活水平的提高，人们对居住环境的安静、方便和安全也 提出了更高的要求。抄表扰民和用气安全问题越来越受到大家的重视。我国大连从1998 年开始就在新建住宅小区推广水、电、燃气远程抄表和燃气泄漏监控系统，迄今为止已经有 超过300万户居民住宅配置了该些系统。从监控情况来看，系统运行良好，远程抄表基本准 确，且避免了多起燃气泄漏事故，有效保障了居民人身财产安全。而在国外，智能抄表、车辆 监控、火灾报警等智能仪表系统也得到了普遍的运用。
[0003] 随着物联网的发展，智能仪表在越来越多的场合得到应用，它与各类模拟量输出 的传感器、变送器配合，完成温度、压力等物理量的测量、变换、显示等。数据采集是物联网 中重要的组成都分，为测试管理与控制实时提供数据，为实验人员进行产品性能分析提供 重要依据。随着物联网技术的进步，W有线传输作为通信媒介已慢慢淘汰，目前需要采集 的各种数据有时环境比较特殊，无法采取传统的人工采集方式，并且人工采集耗时耗力又 不够准确，所W需要通过传感器对现场的温度、压力、湿度等进行数据获取，并利用无线通 信网络将该些数据传输到数据服务器，用户可W到数据服务器端获取数据，并对该些数据 进行分析处理。无线传输方式有很多，比如像红外、藍牙、3G、GPRS、Zi浊ee等等，其中基于 GPRS无线数据采集与传输W其资费低、传输速度快、永远在线等优点有着非常广泛的应用。
[0004] 相比传统的人工测量、采集、计算、录入数据的方式，本发明提供一种基于GPRS的 智能仪表数据采集传输系统及方法，通过传感器和GPRS无线技术来进行数据的智能采集、 传输、处理和显示。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于GPRS的智 能仪表数据采集传输系统及方法，通过传感器和GPRS无线技术来进行数据的智能采集、传 输、处理和显示，具有提高数据采集和传输的实时性、人机界面良好、操作简单方便、低成 本、高性能、扩展方便等优点。
[0006] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0007] 一种基于GPRS的智能仪表数据采集传输系统，该系统包括计算机和智能仪表，所 述智能仪表包括：
[000引恒流源发生模块，提供直流电；
[0009] 恒流选档单元，连接恒流源发生模块，根据恒流档位的选择提供不同大小的直流 电；
[0010] 量程选档单元，分别连接恒流源发生模块和恒流选档单元，根据不同的电阻测量 范围确定量程档位的选择；
[0011] 电流换向单元，连接量程选档单元，向导体提供正或负方向的直流电；
[0012] 电阻传感器，用于测量导体的电阻值；
[0013] 24位A/D转换器，分别连接恒流源发生模块和电阻传感器，将电阻传感器采集的 数据进行24位模数转换；
[0014] 量程比较单元，连接恒流源发生模块，用于自适应调节量程档位；
[0015] 温度传感器，连接电流换向单元，测量导体的实时温度；
[0016] 处理器，分别连接恒流源发生模块、24位A/D转换器、量程选档单元、量程比较单 元、温度传感器和电流换向单元，接收并处理电阻值和温度数据；
[0017] 键盘，连接处理器，包括数据输入键和功能键；
[0018] 液晶显示器，连接处理器，提供交互界面和显示测量结果；
[0019] USB接口，分别连接处理器和计算机；
[0020] GPRS通讯器，分别连接处理器和计算机，利用ICP^P协议进行数据的远程传输。
[0021] 所述恒流源发生模块包括：
[0022] 电源接口，提供220V交流电；
[0023] 变压器，连接电源接口，将220V交流电降压；
[0024] AC/DC电源单元，分别连接恒流选档单元、量程选档单元、24位A/D转换器、量程比 较单元和处理器，将降压后的交流电转换为直流电，提供不同的直流电输出。
[0025] 所述24位A/D转换器为AD7710巧片，AD7710巧片与处理器进行读写操作。
[0026] 所述AD7710巧片读操作的步骤为：
[0027] A ;初始化AD7710巧片的微处理器和串行接口，置引脚面^巧引脚兩为高电 平；
[002引B ;检测引脚M5?，若为低电平，则置引脚廊为低电平；
[0029] C ;连续S次读取串行接口的数据；
[0030] D ;颠倒数据的高低位顺序；
[003U E;判断是否继续进行读操作，若是，跳转步骤B，若否，置引脚屏^为高电平，结束 读操作；
[003引所述AD7710巧片写操作的步骤为：
[003引 a;初始化AD7710巧片的微处理器和串行接口，置引脚屏S、引脚雨和引脚A。为 高电平；
[0034] b ;将数据从RAM中读到累加器，并颠倒数据的高低位顺序；
[003引 C ;置引脚雨和引脚A。为低电平；
[0036] d ;从累加器连续S次写入串行接口数据；
[0037] e ;置引脚雨和引脚A。为高电平，结束写操作。
[003引 所述处理器为Atmel AT91RM9200处理器。
[0039] 所述GPRS通讯器为MC35巧片或MC52i巧片。
[0040] 一种上述的基于GPRS的智能仪表数据采集传输系统的方法，该方法包括：
[0041] 步骤S1 ;系统上电后，选择恒流档位、量程档位和电流流向；
[0042] 步骤S2 ;采集导体的电阻值和温度数据后模数转换；
[0043] 步骤S3 ;将模数转换后的电阻值数据放大，整形滤波后与选择的量程档位中的标 准电阻比较，进行自适应调节量程档位，获得在合适量程下的电阻值数据；
[0044] 步骤S4 ;显示处理后的电阻值和温度数据，同时通过USB连接线传输到计算机，或 利用TCP^P协议构建基于GPRS的网络协议层，通过GPRS通讯器远程传输数据；
[0045] 步骤S5 ;将接收到的数据保留存储在计算机的数据库中，对数据库进行查询、统 计和分析形成报表，并打印输出。
[0046] 所述自适应调节量程档位的步骤包括：
[0047] 301 ;判断是否已选择相应的量程档位，若是，获取量程档位对应的电流和分辨率， 执行步骤302,若否，采用二分法，选择量程中间档位对应的电流和分辨率，执行步骤302 ;
[0048] 302 ;采集n次二进制电阻值，去掉n次中电阻值的最高值和最低值后求其平均值， 并转换成十进制；
[0049] 303 ;判断选择的量程档位是否符合实测的电阻值，若是，输出电阻值，若否，提示 量程不符合，再根据实测的电阻值进行判断，向上或向下调节量程档位，跳转步骤302。 [0化0] 所述向上或向下调节量程档位的方法为；如果实测的电阻值小于所选量程阻值的 15%，则下调一个量程档位；如果实测的电阻值大于所选量程阻值的15%，则上调一个量 程档位。
[0化1] 所述GPRS通讯器远程传输数据的步骤包括：
[0化2] 401 ;通过IGT信号控制GPRS通讯器上电复位启动；
[005引 402 ;通过AT指令分别创建GPRS服务和连接；
[0化4] 403 ;根据系统的发送和接收状态，分别通过AT指令控制GPRS通讯器执行GPRS发 送和接收功能，若GPRS通讯器在发送过程中发送失败，则跳转步骤402,重新创建GPRS服务 和连接。
[0化5] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0化6] 1)本发明采用自适应调节量程档位，能够根据不同型号的电缆自动选择测试电 流，W最快的速度显示测试结果。
[0化7] 2)本发明配有USB接口及GPRS无线技术与计算机通讯，不仅大大提高了数据采集 和传输的实时性，通过MC35巧片或MC52i巧片实现无线通讯网络，而且计算机可实现报表 打印，加强了数据的分析功能。
[005引 3)本发明采用大屏幕液晶显示器，人机界面良好，操作简单方便，是直流电阻测试 工作中的首选设备。
[0059] 4)本发明通过Atmel AT91RM9200处理器实现数据的处理，同时AD7710巧片适合 于低频小信号测量的模数转换，克服了 W人工方式在对各种数据进行实时采集时存在的工 作量大、易于出错、难W管理和效率低下等缺点，采用传感器自动采集可W很好地解决上述 问题，同时，具有低成本、高性能、扩展方便等优点。
【附图说明】
[0060] 图1为本发明系统结构图；
[00川 图2为AT91RM9200电路图；
[006引图3为本发明系统中AD7710读操作流程图；
[006引 图4为本发明系统中AD7710写操作流程图；
[0064] 图5为本发明系统中MC35巧片核屯、电路接口图；
[00化]图6为本发明方法中自适应档位调节算法流程图；
[0066] 图7为本发明方法中基于GPRS的网络协议层示意图；
[0067] 图8为本发