本實用新型涉及水表領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Zigbee的戶用水表抄表系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來越多的新技術(shù)應(yīng)用于自動抄表系統(tǒng)，特別是無線低功耗傳輸技術(shù)的發(fā)展。近年來發(fā)展起來的無線抄表系統(tǒng)，工作效率高、數(shù)據(jù)抄收準(zhǔn)確和實時性強、安裝方便以及無需入戶抄表等優(yōu)點逐步成為抄表系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢。主要的代表無線方式有紅外、藍牙、GPRS和在Zigbee。由于無線抄表網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)點數(shù)目多、數(shù)據(jù)流量小以及實時性強等特點，因此在選擇無線通信技術(shù)時必須要考慮成本、功耗以及網(wǎng)絡(luò)的可擴展性等因素。與其它幾種無線通信技術(shù)相比，Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的免頻段使用費、低速率、短距離傳輸?shù)臒o線通信技術(shù)，其突出優(yōu)點是近距離、低功耗和低成本，并且具有較高的可靠性、安全性和自組織能力、支持超大網(wǎng)絡(luò)容量。技術(shù)實現(xiàn)要素：本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：本實用新型提供一種基于Zigbee的戶用水表抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)可定時采集大范圍內(nèi)的水表數(shù)據(jù)。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為：本實用新型提供一種基于Zigbee的戶用水表抄表系統(tǒng)，包括水表、采集器、中繼器、集中器、遠程服務(wù)器；所述采集器包括微控制器、第一存儲裝置、第一Zigbee通訊模塊、第一射頻模塊、RS485接口、紅外接口和第一電源模塊；所述第一存儲裝置與所述微控制器連接；所述微控制器與所述第一Zigbee通訊模塊連接；所述第一Zigbee通訊模塊通過所述第一射頻模塊與所述中繼器連接；所述微控制器通過所述RS485接口或所述紅外接口與所述水表連接；所述微控制器通過所述第一電源模塊與市電連接；所述中繼器包括第二Zigbee通訊模塊、第二射頻模塊、第二電源模塊；所述第二Zigbee通訊模塊與所述第二射頻模塊連接；所述第二射頻模塊與一個以上所述采集器連接；所述第二電源模塊與市電連接；所述集中器包括PIC單片機、第二存儲裝置、第三Zigbee通訊模塊、第三射頻模塊、GPRS模塊、電源模塊；所述PIC單片機與所述第二存儲裝置連接；通過所述第三Zigbee通訊模塊與一個以上所述中繼器連接；所述PIC單片機通過所述GPRS模塊與遠程服務(wù)器連接；所述PIC單片機與所述第三Zigbee通訊模塊連接；所述第三Zigbee通訊模塊通過所述第三射頻模塊與一個以上所述采集器連接。本實用新型的有益效果在于：本實用新型提供的抄表系統(tǒng)兼具分布式和集中式的特點，可以完成各個水表單元的數(shù)據(jù)定時采集，并具有單播、組播、廣播等多種集抄方式。該抄表系統(tǒng)由遠程服務(wù)器、Zigbee網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)和智能水表構(gòu)成，總體形成數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、水表監(jiān)控管理層三層分布式結(jié)構(gòu)。利用Zigbee和GPRS結(jié)合設(shè)計的遠程無線抄表系統(tǒng)給用戶和企業(yè)帶來效益和便利，主要優(yōu)點有減輕人工勞動強度，降低抄表工作的成本；克服人工抄表的不確定性，解決了由于抄表不同造成的統(tǒng)計困難的問題，提高管理系統(tǒng)水平和經(jīng)濟效益；通過遠程服務(wù)器，對水表節(jié)點情況進行及時監(jiān)管并隨時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。附圖說明圖1為本實用新型提供的一種基于Zigbee的戶用水表抄表系統(tǒng)的具體實施方式的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型提供的采集器的具體實施方式的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實用新型提供的中繼器的具體實施方式的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本實用新型提供的集中器的具體實施方式的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本實用新型提供的三層分布式抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖6為本實用新型提供的采集器與水表的連接圖；標(biāo)號說明：1、水表；2、采集器；21、微控制器；22、第一存儲裝置；23、第一Zigbee通訊模塊；24、第一射頻模塊；25、RS485接口；26、紅外接口；27第一電源模塊；28、第一USB接口；3、中繼器；31第二Zigbee通訊模塊；32、第二射頻模塊；33、第二電源模塊；4、集中器；41、PIC單片機；42、第二存儲裝置；43、第三Zigbee通訊模塊；44、第三射頻模塊；45、GPRS模塊；46、第三電源模塊；47、第二USB接口；5、遠程服務(wù)器。具體實施方式為詳細說明本實用新型的技術(shù)內(nèi)容、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖予以說明。本實用新型最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：抄表系統(tǒng)由遠程服務(wù)器、Zigbee網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)和智能水表構(gòu)成，總體形成數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、水表監(jiān)控管理層三層分布式結(jié)構(gòu)。名詞解釋：采集器用于獲取水表的數(shù)據(jù)集中器用于獲取采集器的存儲模塊中存儲的水表數(shù)據(jù)中繼器用于將采集器發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至集中器請參照圖1至圖6，本實用新型提供一種基于Zigbee的戶用水表抄表系統(tǒng)，包括水表1、采集器2、中繼器3、集中器4、遠程服務(wù)器5；所述采集器2包括微控制器21、第一存儲裝置22、第一Zigbee通訊模塊23、第一射頻模塊24、RS485接口25、紅外接口26和第一電源模塊27；所述第一存儲裝置22與所述微控制器21連接；所述微控制器21與所述第一Zigbee通訊模塊23連接；所述第一Zigbee通訊模塊23通過所述第一射頻模塊24與所述中繼器3連接；所述微控制器21通過所述RS485接口25或所述紅外接口26與所述水表1連接；所述微控制器21通過所述第一電源模塊27與市電連接；所述中繼器3包括第二Zigbee通訊模塊31、第二射頻模塊32、第二電源模塊33；所述第二Zigbee通訊模塊與所述第二射頻模塊連接；所述第二射頻模塊與一個以上所述采集器連接；所述第二電源模塊與市電連接；所述集中器4包括PIC單片機41、第二存儲裝置42、第三Zigbee通訊模塊43、第三射頻模塊44、GPRS模塊45、第三電源模塊46；所述PIC單片機41與所述第二存儲裝置42連接；所述PIC單片機41通過所述GPRS模塊45與遠程服務(wù)器5連接；所述PIC單片機41與所述第三Zigbee通訊模塊43連接；所述第三Zigbee通訊模塊43通過所述第三射頻模塊44與一個以上所述中繼器3連接；所述PIC單片機41通過所述第二電源模46塊與市電連接。進一步地，所述采集器2還包括第一USB接口28；所述第一USB接口28與所述微控制器21連接。由上述描述可知，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備出現(xiàn)故障時，集中器無法獲取到采集器中的數(shù)據(jù)，此時，可將U盤、移動硬盤等存儲裝置通過第一USB接口與采集器連接，并從采集器的第一存儲裝置中獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)便捷地拷貝水表數(shù)據(jù)。進一步地，所述集中器4還包括第二USB接口47；所述第二USB接口47與所述PIC單片機41。由上述描述可知，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備出現(xiàn)故障時，遠程服務(wù)器無法獲取到集中器中的數(shù)據(jù)，此時，可將U盤、移動硬盤等存儲裝置通過第二USB接口與集中器連接，并從集中器的第二存儲裝置中獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)便捷地拷貝水表數(shù)據(jù)。進一步地，所述第一Zigbee通訊模塊、所述第二Zigbee通訊模塊和所述第三Zigbee通訊模塊的型號為CC2530。進一步地，所述微控制器的型號為8051MCU。進一步地，所述第一存儲裝置包括8KRAM和256KBFlash。進一步地，所述第一射頻模塊、所述第二射頻模塊和所述第三射頻模塊的型號為CC2591。由上述描述可知，通過CC2591射頻放大集成電路對信號進行放大以拓展通信范圍，從而擴充了Zigbee網(wǎng)絡(luò)的無線應(yīng)用距離。進一步地，所述PIC單片機的型號為PIC24FJ128GA308。由上述描述可知，PIC24FJ128GA308芯片采用16位的改進型哈佛架構(gòu)，最高運行速度可達32MHz。芯片自帶128K閃存、8K的SRAM、RTCC、2個SPI模塊、4個uart模塊、32位CRC發(fā)生器、24通道AD轉(zhuǎn)換器、深度休眠的超低功耗電流消耗。進一步地，所述GPRS模塊的型號為M35。由上述描述可知，M35模塊待機電流低至0.9mA，內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議棧，支持多個IP地址。單片機通過AT命令完成對M35模塊的控制，M35模塊基于TCP/IP協(xié)議把水表走量數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程服務(wù)器。進一步地，所述第二存儲裝置為AT45DB161D串行接口閃存芯片。由上述描述可知，AT45DB161D串行接口閃存芯片，存儲空間為2M字節(jié)，SPI接口，速度可達66Mhz。實施例：一種基于Zigbee的戶用水表抄表系統(tǒng)，包括水表、采集器、中繼器、集中器、遠程服務(wù)器；所述采集器包括微控制器8051MCU、第一存儲裝置8KRAM和256KBFlash、第一USB接口、第一Zigbee通訊模塊CC2530、第一射頻模塊CC2591、RS485接口、紅外接口和第一電源模塊；所述第一存儲裝置8KRAM和256KBFlash、所述第一USB接口分別與所述微控制器8051MCU連接；所述微控制器8051MCU與所述第一Zigbee通訊模塊CC2530連接；所述第一Zigbee通訊模塊CC2530通過所述第一射頻模塊CC2591與所述中繼器連接；所述微控制器8051MCU通過所述RS485接口或所述紅外接口與所述水表連接；所述微控制器8051MCU通過所述第一電源模塊與市電連接；所述中繼器包括第二Zigbee通訊模塊CC2530、第二射頻模塊CC2591、第二電源模塊；所述第二Zigbee通訊模塊與所述第二射頻模塊CC2591連接；所述第二射頻模塊CC2591與一個以上所述采集器連接；所述第二電源模塊與市電連接；所述集中器包括PIC單片機PIC24FJ128GA308、第二存儲裝置AT45DB161D串行接口閃存芯片、第二USB接口、第三Zigbee通訊模塊CC2530、第三射頻模塊CC2591、GPRS模塊M35、電源模塊；所述第二存儲裝置AT45DB161D串行接口閃存芯片和所述第二USB接口分別與所述PIC單片機PIC24FJ128GA308連接；通過所述第三Zigbee通訊模塊CC2530與一個以上所述中繼器連接；所述PIC單片機PIC24FJ128GA308通過所述GPRS模塊M35與遠程服務(wù)器連接；所述PIC單片機PIC24FJ128GA308與所述第三Zigbee通訊模塊CC2530連接；所述第三Zigbee通訊模塊通過所述第三射頻模塊CC2591與一個以上所述采集器連接。三層分布式抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5和圖6所示，數(shù)據(jù)采集層的采集器通過RS485或者紅外實現(xiàn)對戶用水表的數(shù)據(jù)及其它表具信息的采集，為降低功耗，采集器采用呼吸方式進行工作。數(shù)據(jù)傳輸層中繼器負責(zé)對收集到的各個采集器水表信息進行轉(zhuǎn)發(fā)，最終匯總至集中器；集中器完成Zigee網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，收集到中繼器轉(zhuǎn)發(fā)的信息進行匯總并通過GPRS公網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程服務(wù)器。整個抄表系統(tǒng)的下行鏈路和上行鏈路基本類似。數(shù)據(jù)采集器在抄表系統(tǒng)中，上行和中繼器通信，下行和水表通信。采集器可以采集多個智能戶用水表數(shù)據(jù)，它把數(shù)據(jù)上行傳給數(shù)據(jù)中繼器，并從數(shù)據(jù)中繼器接收數(shù)據(jù)和指令下發(fā)給智能戶用水表。采集器Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)采用TI公司推出的高性能、低功耗芯片CC2530。該芯片符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的2.4Ghz的射頻收發(fā)器，以及增強型的8051MCU、8KRAM和256KBFlash。采集器通過紅外和RS485采集戶用水表的水務(wù)信息。并通過CC2591射頻模塊發(fā)送給中繼器。本發(fā)明通過CC2591射頻放大集成電路對信號進行放大以拓展通信范圍。中繼器節(jié)點負責(zé)Zigbee網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點之間的路由建立和維護，是數(shù)據(jù)采集器和集中器之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置，把數(shù)據(jù)采集器中要上傳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)給集中器，同時把集中器發(fā)出的控制指令轉(zhuǎn)給采集器，在一定區(qū)域范圍安置一個中繼器，就可以保證信號覆蓋整個網(wǎng)絡(luò)。中繼器節(jié)點主要由CC2530芯片和CC2591射頻前端和電池模塊組成。CC2591射頻前端擴充了Zigbee網(wǎng)絡(luò)的無線應(yīng)用距離。集中器是Zigbee網(wǎng)絡(luò)中一定區(qū)域范圍內(nèi)所有數(shù)據(jù)的匯總器。抄表系統(tǒng)的一個小區(qū)只有一個集中器，理論上可以連接1000個智能水表。集中器收集中繼器轉(zhuǎn)發(fā)過來的水表信息并存儲，最多可以存儲一年的數(shù)據(jù)。定時通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給遠程服務(wù)器，通過接收遠程服務(wù)器的命令，并轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)采集器。集中器主要有CC2530、CC2591、PIC24單片機、GPRS模塊、數(shù)據(jù)存儲器等構(gòu)成。CC2530本身發(fā)射功率小，為了滿足實際應(yīng)用要求。擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，在CC2530芯片的基礎(chǔ)上增加射頻前端芯片CC2591,用來放大輸出功率。CC2591是TI一款高性能、低功耗的射頻前端芯片，加上CC2591，Zigbee網(wǎng)絡(luò)通信距離可達600m以上。PIC單片機采用PIC24FJ128GA308芯片，該芯片采用16位的改進型哈佛架構(gòu)，最高運行速度可達32MHz。芯片自帶128K閃存、8K的SRAM、RTCC、2個SPI模塊、4個uart模塊、32位CRC發(fā)生器、24通道AD轉(zhuǎn)換器、深度休眠的超低功耗電流消耗。GPRS模塊采用M35四頻GSM/GPRS模塊。待機電流低至0.9mA，內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議棧，支持多個IP地址。單片機通過AT命令完成對M35模塊的控制，M35模塊基于TCP/IP協(xié)議把水表走量數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程服務(wù)器。數(shù)據(jù)Flash采用AT45DB161D串行接口閃存芯片。存儲空間為2M字節(jié)，SPI接口，速度可達66Mhz。綜上所述，本實用新型提供的基于Zigbee的戶用水表抄表系統(tǒng)，兼具分布式和集中式的特點，可以完成各個水表單元的數(shù)據(jù)定時采集，并具有單播、組播、廣播等多種集抄方式。該抄表系統(tǒng)由遠程服務(wù)器、Zigbee網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)和智能水表構(gòu)成，總體形成數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、水表監(jiān)控管理層三層分布式結(jié)構(gòu)。利用Zigbee和GPRS結(jié)合設(shè)計的遠程無線抄表系統(tǒng)給用戶和企業(yè)帶來效益和便利，主要優(yōu)點有減輕人工勞動強度，降低抄表工作的成本；克服人工抄表的不確定性，解決了由于抄表不同造成的統(tǒng)計困難的問題，提高管理系統(tǒng)水平和經(jīng)濟效益；通過水表集抄中心管理，對水表節(jié)點情況進行及時監(jiān)管并隨時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關(guān)的
技術(shù)領(lǐng)域：
，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3