專利名稱：無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及短距離低功耗無(wú)線通信技術(shù)和嵌入式圖像處理技術(shù)，特別涉及一 種無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
遠(yuǎn)傳抄表是利用計(jì)量傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)等，將水表、電表、氣表的 用量數(shù)據(jù)自動(dòng)傳送到指定地點(diǎn)，在無(wú)需人工干預(yù)的情況下，實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)的抄收。由于資源 供需矛盾日益突出，水、電、氣市場(chǎng)化不斷深化以及人們對(duì)住宅私密性要求越來(lái)越高，使得 對(duì)遠(yuǎn)傳抄表的需求愈來(lái)愈迫切。現(xiàn)有的遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)，主要采用有線方式，也有部分采用無(wú)線方式。有線方式可以 支持各種數(shù)字表(脈沖、光電直讀和攝像直讀)。有線方式傳輸穩(wěn)定可靠，但安裝時(shí)需要打 孔布線，以及外接電源。即使是新樓盤在設(shè)計(jì)時(shí)考慮布線，也要花不少的代價(jià)。無(wú)線方式種 類繁多，如GSM、GPRS、CDMA、WIFI等等，但只有短距離微功耗這種方式才最適合遠(yuǎn)傳抄表。 而短距離微功耗又分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)兩種方式。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式仍然需要工作人員手持設(shè)備近 距離進(jìn)行抄收。網(wǎng)絡(luò)方式可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)遠(yuǎn)程抄收。由于攝像直讀數(shù)據(jù)量較大，現(xiàn)有系統(tǒng) 中，攝像頭采集一次表頭讀數(shù)，進(jìn)行圖像壓縮處理后大約有4k字節(jié)的視頻數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)方式 由于功耗等原因現(xiàn)有系統(tǒng)不支持?jǐn)z像直讀，只支持脈沖和光電直讀。但是，除了攝像直讀不 需要改變機(jī)械表內(nèi)部結(jié)構(gòu)外，脈沖和光電直讀都需要改造原機(jī)械表，在其內(nèi)部嵌入光電傳 感器或電磁傳感器，這樣使得表具變得更加復(fù)雜，往往還需外接電源，從而易用性和可靠性 下降、成本居高不下。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是針對(duì)現(xiàn)有的抄表系統(tǒng)成本高、安裝難的缺 點(diǎn)，提供一種無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是，無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系 統(tǒng)，包括由η個(gè)抄表終端、k個(gè)中繼站、i個(gè)基站以及1個(gè)匯聚點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線通信網(wǎng) 絡(luò)；匯聚點(diǎn)為該無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的父節(jié)點(diǎn)，基站為匯聚點(diǎn)或另一基站的子節(jié)點(diǎn)，抄表終端和中 繼站可以是任意節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)；其特征在于，所述抄表終端包括圖像傳感器、圖像處理模塊 和無(wú)線通信模塊；所述圖像傳感器與圖像處理模塊連接，定時(shí)采集表頭讀數(shù)；所述圖像處 理模塊與無(wú)線通信模塊連接，通過(guò)所述無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)；所述抄表終端采用電池供 電；其中n，k，i均為自然數(shù)，且η > 2。進(jìn)一步的，還包括管理中心，所述管理中心與匯聚點(diǎn)連接。具體的，所述管理中心通過(guò)無(wú)線通信與匯聚點(diǎn)連接。或者，所述管理中心通過(guò)串口與匯聚點(diǎn)進(jìn)行有線連接。更進(jìn)一步的，還包括手持終端，所述手持終端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采集抄表終端和/或 匯聚點(diǎn)的數(shù)據(jù)。[0010]優(yōu)選的，所述無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)工作于470MHz頻段。具體的，所述無(wú)線通信模塊采用TI公司型號(hào)為CC1100E射頻收發(fā)芯片。進(jìn)一步的，所述圖像處理模塊采集一次表頭讀數(shù)傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)< 200字節(jié)。具體的，所述圖像處理模塊采用8位微處理器。具體的，所述微處理器采用atmel公司型號(hào)為ATmegal28L的微處理器。本實(shí)用新型的有益效果是，將無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)和攝像直讀方式結(jié)合起來(lái)，采用高效 的圖像壓縮，以及對(duì)功耗的嚴(yán)格控制，抄表終端電池供電，抄表終端無(wú)需布線，無(wú)需外接電 源，系統(tǒng)安裝十分便捷。由于采用攝像直讀，可以適用于各種機(jī)械表，如水表、電表、燃?xì)獗?等，不需要對(duì)原表進(jìn)行任何改造，整個(gè)系統(tǒng)成本低、可靠性高。

圖1是無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是抄表終端結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是中繼站結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是基站結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是匯聚點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。本實(shí)用新型的無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括由η個(gè)抄表終 端、k個(gè)中繼站、i個(gè)基站以及1個(gè)匯聚點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，其中n，k，i均為自 然數(shù)，且η >2。匯聚點(diǎn)為該無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的父節(jié)點(diǎn)，基站為匯聚點(diǎn)或另一基站的子節(jié)點(diǎn)，抄 表終端和中繼站可以是任意節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)。該無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)按分級(jí)的方式構(gòu)成，匯聚點(diǎn)及 其連接的節(jié)點(diǎn)為第1級(jí)，與第1級(jí)相連的為第2級(jí)，等等。該無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)由匯聚點(diǎn) 發(fā)喚醒幀發(fā)起，其它節(jié)點(diǎn)在之前處于無(wú)線喚醒狀態(tài)，被喚醒的節(jié)點(diǎn)就可以加入網(wǎng)絡(luò)。被喚醒 節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)后，可以繼續(xù)喚醒其它處于無(wú)線喚醒狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，被喚醒節(jié)點(diǎn)就成為喚 醒它的節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，而喚醒它的節(jié)點(diǎn)就是其父節(jié)點(diǎn)。這是本實(shí)用新型的基本組網(wǎng)單元，該 基本組網(wǎng)單元中，可以不需要僅完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹欣^站和基站(即k、i = 0)。根據(jù)具體配 置情況，如果抄表終端配置分散或數(shù)量眾多，也可以適當(dāng)配置一定數(shù)量的中繼站和/或基 站，完善網(wǎng)絡(luò)鏈接，保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。中繼站、基站一股配置在戶外開(kāi)放空間，便于安裝 和采集數(shù)據(jù)。對(duì)于通信數(shù)據(jù)量大的中繼站、基站，可以采用電網(wǎng)供電。本實(shí)用新型的抄表終端由圖像傳感器、圖像處理模塊和無(wú)線通信模塊構(gòu)成，抄表 終端置于用戶的計(jì)量表(水表、電表、燃?xì)獗?上。圖像傳感器定時(shí)拍照采集表頭讀數(shù)，將數(shù) 據(jù)傳輸?shù)綀D像處理模塊進(jìn)行編碼、壓縮處理，使每次采集的讀數(shù)壓縮到200字節(jié)以內(nèi)。圖像 處理模塊將壓縮后的視頻數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信模塊傳輸?shù)綗o(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。本實(shí)用 新型的抄表終端采用電池供電，數(shù)據(jù)傳輸采用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，不需要布置傳輸線和電源線， 便于安裝使用，降低系統(tǒng)配置成本。本實(shí)用新型的抄表終端除了完成表頭讀數(shù)采集、傳輸采集數(shù)據(jù)外，作為無(wú)線通信 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，還擔(dān)負(fù)著傳輸其他抄表終端數(shù)據(jù)的任務(wù)，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡涓腹?jié)點(diǎn)上，最后到達(dá)匯聚點(diǎn)。數(shù)據(jù)達(dá)到匯聚點(diǎn)后，還可以通過(guò)無(wú)線或有線傳輸方 式(如GPRS、RS232/485串口通信等)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫^(qū)物管或水電氣公司的管理中心，也 可以由工作人員采用手持終端接入無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，采集匯聚點(diǎn)和/或抄表終端的數(shù)據(jù)。采 用手持終端進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)采集，可以在一些特殊情況下，如某些抄表終端數(shù)據(jù)傳輸中斷時(shí)， 進(jìn)行不入戶的數(shù)據(jù)采集。本實(shí)用新型的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)工作于470MHz抄表專用開(kāi)放頻段，信 號(hào)具有很強(qiáng)的穿透能力，非常適合用于樓宇建筑的抄表組網(wǎng)。實(shí)施例圖2是實(shí)施例的抄表終端結(jié)構(gòu)示意圖，本例抄表終端由圖像處理模塊、無(wú)線通信 模塊和圖像傳感器組成。其中圖像處理模塊包括微處理器、時(shí)鐘模塊、SRAM(靜態(tài)存儲(chǔ)器)。 無(wú)線通信模塊的工作頻段為470MHz抄表專用開(kāi)放頻段。圖3是實(shí)施例的中繼站結(jié)構(gòu)示意圖，本例中繼站由微處理器、無(wú)線通信模塊、時(shí)鐘 模塊、SRAM組成。無(wú)線通信模塊的工作頻段為470MHz抄表專用開(kāi)放頻段。圖4是實(shí)施例的基站結(jié)構(gòu)示意圖，本例基站由微處理器、無(wú)線通信模塊、時(shí)鐘模 塊、SRAM、外部存儲(chǔ)器組成。無(wú)線通信模塊的工作頻段為470MHz抄表專用開(kāi)放頻段。圖5是實(shí)施例的匯聚點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖，本例匯聚點(diǎn)由微處理器、無(wú)線通信模塊、時(shí)鐘 模塊、SRAM、外部存儲(chǔ)器、通信模塊組成。通信模塊用于連接外部設(shè)備如管理中心等，可以為 串口模塊或GPRS無(wú)線模塊等。無(wú)線通信模塊的工作頻段為470MHz抄表專用開(kāi)放頻段。上述微處理器均采用atmel公司的ATmegal28L，該芯片為8位微處理器，采用先進(jìn) 的RISC結(jié)構(gòu)，大多數(shù)指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，并且采用低功耗CMOS工藝生產(chǎn)，功 耗很低。該芯片主要性能如下速度可達(dá)8MIPS;128K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash ；4K 字節(jié)的 EEPROM ；4K字節(jié)的內(nèi)部SRAM;可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)軟件加密；可以通過(guò)SPI實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程；6種睡眠模式空閑模式、ADC噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby模式以 及擴(kuò)展的Standby模式；64引腳TQFP與64引腳MLF封裝。采用該微處理器的抄表終端，配合先進(jìn)的圖像壓縮算法，采集一次表頭讀數(shù)，可以 將視頻數(shù)據(jù)壓縮到200字節(jié)內(nèi)，為系統(tǒng)的的功耗運(yùn)行奠定了接觸。抄表終端裝置一塊1安 時(shí)電池，可以使用6年。上述無(wú)線模塊均采用TI公司專為中國(guó)和日本推出的CC1100E射頻收發(fā)芯片，無(wú)線 頻段為470MHz。該芯片是一款高性能射頻收發(fā)器，適用于極低功耗射頻應(yīng)用。可提供對(duì)數(shù) 據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)傳輸、空閑信道評(píng)估、鏈路質(zhì)量指示以及無(wú)線喚醒的廣泛硬件支持。上述時(shí)鐘模塊均采用精工電子的S35390時(shí)鐘芯片。該芯片是一款可以在超低消 耗電流、寬工作電壓范圍內(nèi)工作的2線CMOS實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成電路?？梢栽诤軐挼姆秶鷥?nèi)校正 石英振蕩器的頻率偏差，能以最小分解能力=Ippm來(lái)進(jìn)行校正。[0042]SRAM 采用 Chiplus 公司的 CS18LV02563B 或 CS18LV10243E，其特點(diǎn)是功耗極低。圖像傳感器采用OmniVision公司的0V7670外部存儲(chǔ)器采用Microchip公司的24FC256，其特點(diǎn)是待機(jī)功耗極低，僅IOOnA本實(shí)用新型系統(tǒng)安裝時(shí)，先對(duì)基站和中繼站進(jìn)行初始化。然后在計(jì)量表具上加裝抄表終端，在小區(qū)恰當(dāng)位置安裝基站和中繼站，并同過(guò)手持機(jī)對(duì)其進(jìn)行安裝參數(shù)設(shè)置。匯聚 點(diǎn)和管理中心安裝于小區(qū)物管。抄表終端在規(guī)定的時(shí)間對(duì)表具讀數(shù)進(jìn)行照相，經(jīng)過(guò)壓縮處理后，存于本地。系統(tǒng)組網(wǎng)時(shí)，抄表終端、基站和中繼站先是處于無(wú)線喚醒狀態(tài)，匯聚點(diǎn)發(fā)出喚醒 幀，節(jié)點(diǎn)收到喚醒幀后進(jìn)行判斷，如果喚醒幀非法，則回到無(wú)線喚醒狀態(tài)。如果喚醒幀合法， 被喚醒的節(jié)點(diǎn)就會(huì)到一公共信道進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，在其收到正確的信標(biāo)幀后，就會(huì)嘗試加入到網(wǎng) 絡(luò)中。成功加入后，該節(jié)點(diǎn)就會(huì)有父節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)也會(huì)喚醒其它節(jié)點(diǎn)，讓更多的節(jié)點(diǎn)加入到 網(wǎng)絡(luò)中來(lái)。已經(jīng)加入到網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，如果自身有抄表數(shù)據(jù)，就將數(shù)據(jù)發(fā)給父節(jié)點(diǎn)；另外，還 會(huì)將子節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給父節(jié)點(diǎn)。最終，所有的數(shù)據(jù)都會(huì)匯聚在匯聚點(diǎn)處。然后，匯聚 點(diǎn)將數(shù)據(jù)上報(bào)給管理中心。通訊工作完成后，各設(shè)備會(huì)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，從而節(jié)約能量。
權(quán)利要求無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)，包括由n個(gè)抄表終端、k個(gè)中繼站、i個(gè)基站以及1個(gè)匯聚點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)；匯聚點(diǎn)為該無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的父節(jié)點(diǎn)，基站為匯聚點(diǎn)或另一基站的子節(jié)點(diǎn)，抄表終端和中繼站可以是任意節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)；其特征在于，所述抄表終端包括圖像傳感器、圖像處理模塊和無(wú)線通信模塊；所述圖像傳感器與圖像處理模塊連接，定時(shí)采集表頭讀數(shù)；所述圖像處理模塊與無(wú)線通信模塊連接，通過(guò)所述無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)；所述抄表終端采用電池供電；其中n，k，i均為自然數(shù)，且n≥2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)，其特征在于，還包括管理中 心，所述管理中心與匯聚點(diǎn)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述管理中心 通過(guò)無(wú)線通信與匯聚點(diǎn)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述管理中心 通過(guò)串口與匯聚點(diǎn)進(jìn)行有線連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)，其特征在于，還包括手持終端，所述 手持終端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采集抄表終端和/或匯聚點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線通信 網(wǎng)絡(luò)工作于470MHz頻段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線通信 模塊采用TI公司型號(hào)為CC1100E射頻收發(fā)芯片。
8.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)，其特征在于，所 述圖像處理模塊采集一次表頭讀數(shù)傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)< 200字節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理 模塊采用8位微處理器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器 采用atmel公司型號(hào)為ATmegal28L的微處理器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及短距離低功耗無(wú)線通信技術(shù)和嵌入式圖像處理技術(shù)。本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有的抄表系統(tǒng)成本高、安裝難的缺點(diǎn)，公開(kāi)了一種無(wú)線自組網(wǎng)攝像直讀抄表系統(tǒng)。其技術(shù)方案包括由n個(gè)抄表終端、k個(gè)中繼站、i個(gè)基站以及1個(gè)匯聚點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)；所述抄表終端包括圖像傳感器、圖像處理模塊和無(wú)線通信模塊；所述圖像傳感器與圖像處理模塊連接，定時(shí)采集表頭讀數(shù)；所述圖像處理模塊與無(wú)線通信模塊連接，通過(guò)所述無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)；所述抄表終端采用電池供電；其中n，k，i均為自然數(shù)，且n≥2。本實(shí)用新型可以適用于各種機(jī)械表，如水表、電表、燃?xì)獗淼?，不需要?duì)原表進(jìn)行任何改造，整個(gè)系統(tǒng)成本低、可靠性高。
文檔編號(hào)G01D5/39GK201628554SQ20102014242
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者周映春 申請(qǐng)人:成都技高科技有限公司