【正文】 人員現場判斷表具狀態(tài)，返回燃氣公司后將數據上傳到中心管理信息系統(tǒng)，完成數據報表的打印和歷史數據統(tǒng)計。 3)覆蓋范圍(Coverage)對于本無線抄表系統(tǒng)，無線的覆蓋范圍大意味著無線模塊的功率也就非常大，而覆蓋范圍小從抄表工的角度來講，就會增加它的工作量。本章通過描述系統(tǒng)需求，定義了中心管理信息系統(tǒng)的功能模塊，并采用UML對進行對系統(tǒng)的功能模塊進行了詳細描述。本章分析目前抄表行業(yè)面臨的問題，對國內外自動抄表發(fā)展歷程及發(fā)展現狀進行了回顧，并分析了目前有線自動抄表技術、無線抄表技術和電力載波技術三種主流抄表方式的優(yōu)缺點，得出了無線抄表技術將取代其它技術的結論。 4)衛(wèi)星抄表 衛(wèi)星通信技術的迅猛發(fā)展使衛(wèi)星通信的成本與價格不斷下降，例如移動衛(wèi)星手機輕便小巧，性能先進，便宜的只有數百元到數千元，很可能在未來10年內取代目前的蜂窩手機。綜上所述Wavenis無線技術非常適合于在自動抄表中應用[28]。ZigBee的一些應用包括建筑自動化網絡、建筑安防系統(tǒng)、工業(yè)控制網絡、遠程抄表以及PC外設等。藍牙技術可以提供最高720Kbps速率的數據傳輸，可以讓距離1 Om以內的電子設備共享信息，如果功率足夠，這個范圍可以擴大到1OOm。 2)無線射頻傳輸 無線射頻(RF Radio Frequency)方式抄表運用在抄表行業(yè)大體上分為兩種:一是使用小功率無線發(fā)射裝置的現場手持無線抄表；二是使用大功率無線電臺的遠程無線抄表兩種方式[12][19][24]。m 為中紅外區(qū)；30~1000181。其產品的共同特點是：通用的電力線載波擴頻通信芯片；按照純擴展頻譜原理，硬件電路實現信號的調擴與解擴。 電力載波(PLC ， Power Line Carrier)的基本原理是把水、電、氣表的數據通過采集終端設備將數據調制后，通過電力線路傳送，在接收端解調還原成數據信號[17]。但是租用電話線方式進行數據通信時，線路續(xù)接(包括呼叫應答等)時間較長，通常需幾秒到幾十秒，這一方面使得管理中心無法對用戶實時監(jiān)控；另一方面由于采用公網傳輸其可靠性和安全性也比較差[12]。 我國從90年代初期開始有廠商研發(fā)自動抄表系統(tǒng)，目前從事自動抄表系統(tǒng)研發(fā)的廠家近300家，全國實施自動抄表系統(tǒng)的小區(qū)有上千個[6]。住戶采集器和物業(yè)管理主機通過雙方約定的通信協(xié)議進行通信，確保傳輸過程數據的正確性。因此，采用自動抄表系統(tǒng)也是水、電、氣公司提高企業(yè)自身經濟效益和服務質量的需要。建設部公布小康住宅的十大標準第六條規(guī)定:“對現代化住宅使用的水表、電表、煤氣表等各種計量器具要求信息出戶”[1]。 本文首先針對現有脈沖表具計數不準、需要復雜布線和可靠性差等問題，對于不同無線抄表方案設計了兩種新型具有無線遠傳接口的表具。其次專門針對基于無線采集器方案設計了一種具有無線接口的數據采集終端，它具有獨立存儲空間，能完成對無線單向燃氣表數據采集，也能響應手持式抄表機指令，完成數據通訊任務。在2003年公布的《物業(yè)管理條例》第四十五條中明確規(guī)定:“物業(yè)管理區(qū)域內，供水、供電、供氣、供熱、通訊、有線電視等單位應當向最終用戶收取有關費用。 本文研究是基于南京某公司現有抄表系統(tǒng)進行改進和創(chuàng)新，該公司現有抄表系統(tǒng)采用RS485總線作為通信線路，采用分布式結構。管理系統(tǒng)負責計量數據的采集、計費、統(tǒng)計、查詢和打印等，以及根據需要將收費結果發(fā)送到相應部門的管理計算機中[4][5][6]。 自動抄表系統(tǒng)中要解決的關鍵問題是數據通訊和數據采集的問題，因而根據自動抄表通訊介質的不同，總體上把它們分為有線抄表、無線抄表系統(tǒng)和電力載波抄表系統(tǒng)。 3)光纖通信網 光纖通信具有很多優(yōu)點，如頻帶寬、傳輸速率高、通信穩(wěn)定可靠、傳輸距離遠以及高抗干擾性等特點，非常適合上層通信網的要求。 由于電力線遍布各處，從發(fā)電廠到各個居民小區(qū)無所不至，利用現有的電力網絡作為信道，不需要重新布線，系統(tǒng)后續(xù)運行維護比較少，可以適用于不同場合，特別是布線比較困難的場合，由于電力線路既是信號傳輸通道又是電力傳輸載體，其設計時不可能兼顧高頻通信的技術要求，因此本文把電力載波單獨列為一種自動抄表方式。應用方式面向家庭內部自動化控制，針對北美和歐洲地區(qū)的電網特性和結構而設計[17][18]。m 為遠紅外區(qū)。（1）大功率無線方式 該方式使用自己建設的無線電臺，在200~400MHz的頻點上通過散射通信的方式進行無線電通信。藍牙技術不像紅外傳輸協(xié)議那樣要求進行傳輸的設備之間必須對準，它使用全方位的無線微波進行傳輸，可以穿透墻壁和其它非金屬的障礙[25]。這種低成本、商業(yè)型的應用技術，其無線裝置減少了傳統(tǒng)電氣工程施工費用，解決了現場安裝困難的問題，消除了傳統(tǒng)無線接入技術的不可靠性及其它技術問題，將ZigBee應用于無線抄表將是將來的一個趨勢[26][27]。 目前全球領先的幾大表具制造商和建筑商選擇了Wavenis技術方案，英國ELSTER、法國最大的水表廠之一WATEAU、歐洲的最大的智能建筑承建商CIS等都采用Wavenis技術推出抄表方案。衛(wèi)星通信具有覆蓋面廣、不受地形地貌影響、誤碼率低、保密性好等優(yōu)點。第二章:無線抄表系統(tǒng)總體設計。第六章:系統(tǒng)運行測試。無線的覆蓋范圍不能太大也不能太小，選擇合適的發(fā)射功率，對于覆蓋范圍內的表具數量進行優(yōu)化，得到最優(yōu)解決方案。 無線抄表系統(tǒng)，是指將無線傳輸作為抄表通信方式的抄表系統(tǒng)。 在本系統(tǒng)設想之初，根據住宅和表具的密集程度，比如高層居民樓表具相對集中，而別墅區(qū)和農村的表具則相對分散，因此考慮到適應不同客戶以及各個小區(qū)的管理結構，采用了兩種不同的開發(fā)方案:1)基于無線雙向燃氣表具方案 。手持機通過RS232將燃氣表數據上傳給計算機管理系統(tǒng)進行統(tǒng)計和數據分析，并生成各類數據報表。在該方案中一個采集器理論上可以管理512個單向表具，該方案的特點是抄表集中，管理的表具更多、傳輸的距離遠、抄表效率高，適合用戶集中的區(qū)域，諸如高層公寓樓和城市老城區(qū)居民抄表。脈沖表具產生脈沖的傳感器可分為:霍爾元件型、干簧管型和光電轉換型，其基本原理如下[24][35]：(1)霍爾元件型:在普通轉盤計數的水表(或燃氣表)中加裝霍爾元件和磁鐵，即可構成基于磁電轉換技術的傳感器。2)新型專用表具—無源直讀式表具 針對有源脈沖表存在的以上缺陷，提出了一種新型的無源抄表系統(tǒng)，突破了上述技術瓶頸，使得無源自動抄表系統(tǒng)在工作可靠、抄送準確、免維護等三大核心技術問題上取得了重大突破。在本文中由于通信距離要求不少于200米，安裝環(huán)境為城市居民小區(qū)，同時還需要保證通信的質量，還要考慮運作成本，因此選用小功率無線發(fā)射通信模塊。手持微機通過電話線和主計算機以9600bit/s通信，當時傳送6000個讀表數據需約30min。具體到本文的無線抄表系統(tǒng)中，手持機主要具備以下功能:1)安裝新燃氣表時，設置新表的表常數、表底數等。一般使用有以下幾種:標準的RS232C通信接口，RS485通信接口，USB接口，GPRS接口，無線射頻接口，紅外通信、藍牙通信，Zigbee等。 6)存儲模塊 存儲模塊的存儲器主要存儲程序代碼、字庫和其它操作數據等信息。 6)可擴展性 選擇手持機時必須注意其是否具有很好的可擴展性，能否靈活地滿足不同時期不同地區(qū)抄表的各種業(yè)務需要。本文第五章將對中心管理信息系統(tǒng)的設計進行詳細介紹。 4)無線模塊設計 。 無線采集器只在本方案中出現，它的主要功能是負責底層表具信息的收集處理，并且接收手持機指令信息，返回相應的數據信息。 由于上述特點，該芯片非常適合與本文中無線數據采集器的時鐘校驗。 根據上述無線抄表方案，手持機的角色是作為管理中心和底層表具之間信息傳輸的載體，因此手持機系統(tǒng)的設計主要考慮到手持機數據管理和通訊管理，主要包括以下三個方面:與中心管理計算機的通信、與無線表具的通訊以及自身數據管理系統(tǒng)的設計。3)抄表統(tǒng)計:系統(tǒng)能自動統(tǒng)計己抄及表具異常情況，使抄表員能全面掌握抄表的情況。 返回值: 0事件退出； ≥0正常選擇退出，其值為選中的菜單序號。 為了實現不同功能，制定了不同的通信指令，具體定義如下:命令D1由PC機指向手持機。命令D9，該指令由PC機發(fā)送到手持機，該命令的作用是對手持機中的數據庫進行清理，清除上次的任務。不同的內容對應不同的命令代碼，大小占一個字節(jié)；4）正文:報文實際要傳輸內容，對于不同命令有不同的長的，總的說來大小在280字節(jié)之間；5）校驗碼:本系統(tǒng)采用累加和校驗，即對報頭、報文長度、報文命令和正文四個重要字段進行字節(jié)累加，結果取一個字節(jié)長度。 C4是C3的返回數據幀，C4幀每幀數據包含5個表具數據。 2)添加記錄函數，函數DB_add_record()用來在指定的數據庫中添加一條記 錄，具體如下: unsigned long DB_add_record( unsigned short db_index,void*pRec)； 參數定義:db_index:數據庫的索引號。體現在手持機程序里，主要通過如下函數實現: Modify_date()； //日期設置函數 modify_time()；//時間設置}I數 LCD Regulate()；//對比度調節(jié)函數 keybeep_set()；//按鍵聲音設計函數 backlight_set()；//自動背光函數 AutoClose_set()；//自動關機函數 Pwd_set()；//密碼設置2)系統(tǒng)程序更新模塊設計該功能必須配合中心管理計算機協(xié)同進行，中心管理計算機調rs232 ，該函數定義為: int WINAPI Send_Receive( int No, int baud, char *binfile)； 參數說明:No:串口號； baud:波特率； binfile:指向二進制文件名的字符指針。 本章介紹了手持機系統(tǒng)設計各個功能模塊的設計，著重介紹了手持機軟設計的兩大關鍵技術:一是手持機通信模塊設計，包括與中心管理PC的通信以及與無線表具和無線采集器的通信，著重介紹了相關通信函數的工作流程，二是手持機內部數據管理功能的設計與實現，著重介紹了手持機數據存儲格式和相關數據庫操作函數。業(yè)務需求描述了為什么要實現這個系統(tǒng)，希望通過該系統(tǒng)的實現達到什么目標。2)基本業(yè)務模塊。4)單元信息管理:對單元信息進行管理，增加，刪除，修改單元信息。6)抄表工信息管理:對抄表工信息進行管理，增加，刪除，修改抄表工信息。3)數據庫模塊。因此用戶需求定義了用戶可以使用系統(tǒng)做什么。管理信息系統(tǒng)的設計與實現是一個軟件工程的開發(fā)過程，任何一個軟件工程項目都有一個過程，通常稱為軟件生存周期。3)手持機查詢功能模塊設計該功能模塊主要同過brodataU函數實現抄表數據信息瀏覽，該函數有三個個菜單選項分別是按表地址搜索、信息遍歷和數據格式化。 返回值:0一操作成功； 非0一操作失敗。 采用串口通信初始化 void UARTMode_ON() { UART_init(UART_MODEM_ON|UART_ON|UART_8_DATA_BITS|UART_BAUD_1200)； } 2)無線通信流程圖與無線模塊的通信主要包括兩個部分:雙向表具的通信和采集器通信，下面將對各個不同方式逐一討論。本文中所涉及的底層系統(tǒng)方案是兩個: 1)無線雙向表具 2)無線數據采集器 對于上述兩種方案本文將分別具體介紹。命令DB由PC機發(fā)送到手持機中，該命令目的是斷開連接，結束通信，關閉手持機的串口，以便節(jié)省用電，同時對手持機進行重啟。D1的返回指令D2，如果線路和手持機己經進入下載狀態(tài)則手持機發(fā)出應答指令D2。手持機與中心管理計算機的通信主要目的有兩個:一是將手持機中抄表信息通過RS232串口導入中心管理計算機，中心計算機將這些數據進行分析處理，從而得出這個抄表周期的用量，從而進行報表打印，對用戶進行收費，進而完成本周期的抄表任務；二是每次抄表之前由管理人員將本次抄表任務通過RS232串口下載到手持機中，進行任務的分配。5)系統(tǒng)設置:進行手持機的時間、密碼、對比度調節(jié)、自動背光和自動關機等設置。它作為專用的計算機應用系統(tǒng)，具有一般計算機的共性，也是由硬件和軟件組成，同時，手持機作為嵌入式系產品又具有嵌入式系統(tǒng)的特性，是軟硬件的結合體[40]。AT24C64是一種串行EEPROM芯片，容量為8KB，I2C總線接口。其中電源模塊采用市供電電路供電，經過變壓后接入采集器。無線雙向燃氣表每隔一段時間喚醒一次，檢測系統(tǒng)是否需要進行表具流量檢測，所謂表具流量檢測就是單片機主動發(fā)送一個脈沖信號給光電信號掃描模塊，如果返回一個高電平則表示表盤轉動一周，計數器加一。3無線抄表系統(tǒng)底層硬件平臺設計底層硬件的設計主要包括:基于雙向燃氣表方案底層硬件設計和基于采集器方案的硬件設計。在選購抄表機時要兼顧價格的高低、產品的性能質量以及各地區(qū)的經濟承受能力，從而全面綜合評價后選擇性能價格比最佳的產品。 在本文的無線抄表系統(tǒng)中，選擇手持機時結合上述手持機的構成，考慮的主要因素有: 1)存儲容量 隨著“一戶一表”改造工程的全面展開，用戶量正在大幅度增加，因此對于手持機存儲容量的要求就越來越高，因此手持機容量應大于8M。隨著市場對個性化輸入需求、和輸入的便利性要求越來越迫切，手寫輸入、語音輸入等成為新的關注點。根據上述功能需求描述及結合現有的手持機結構列出手持機硬件