【正文】 人員現(xiàn)場判斷表具狀態(tài)，返回燃?xì)夤竞髮?shù)據(jù)上傳到中心管理信息系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)報表的打印和歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。 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(jìn)行對系統(tǒng)的功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)描述。本章分析目前抄表行業(yè)面臨的問題，對國內(nèi)外自動抄表發(fā)展歷程及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了回顧，并分析了目前有線自動抄表技術(shù)、無線抄表技術(shù)和電力載波技術(shù)三種主流抄表方式的優(yōu)缺點(diǎn)，得出了無線抄表技術(shù)將取代其它技術(shù)的結(jié)論。 4)衛(wèi)星抄表 衛(wèi)星通信技術(shù)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(jī)輕便小巧，性能先進(jìn)，便宜的只有數(shù)百元到數(shù)千元，很可能在未來10年內(nèi)取代目前的蜂窩手機(jī)。綜上所述Wavenis無線技術(shù)非常適合于在自動抄表中應(yīng)用[28]。ZigBee的一些應(yīng)用包括建筑自動化網(wǎng)絡(luò)、建筑安防系統(tǒng)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程抄表以及PC外設(shè)等。藍(lán)牙技術(shù)可以提供最高720Kbps速率的數(shù)據(jù)傳輸，可以讓距離1 Om以內(nèi)的電子設(shè)備共享信息，如果功率足夠，這個范圍可以擴(kuò)大到1OOm。 2)無線射頻傳輸 無線射頻(RF Radio Frequency)方式抄表運(yùn)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(xiàn)場手持無線抄表；二是使用大功率無線電臺的遠(yuǎn)程無線抄表兩種方式[12][19][24]。m 為中紅外區(qū)；30~1000181。其產(chǎn)品的共同特點(diǎn)是：通用的電力線載波擴(kuò)頻通信芯片；按照純擴(kuò)展頻譜原理，硬件電路實(shí)現(xiàn)信號的調(diào)擴(kuò)與解擴(kuò)。 電力載波(PLC ， Power Line Carrier)的基本原理是把水、電、氣表的數(shù)據(jù)通過采集終端設(shè)備將數(shù)據(jù)調(diào)制后，通過電力線路傳送，在接收端解調(diào)還原成數(shù)據(jù)信號[17]。但是租用電話線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時，線路續(xù)接(包括呼叫應(yīng)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(shí)時監(jiān)控；另一方面由于采用公網(wǎng)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(shí)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(jī)通過雙方約定的通信協(xié)議進(jìn)行通信，確保傳輸過程數(shù)據(jù)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(jīng)濟(jì)效益和服務(wù)質(zhì)量的需要。建設(shè)部公布小康住宅的十大標(biāo)準(zhǔn)第六條規(guī)定:“對現(xiàn)代化住宅使用的水表、電表、煤氣表等各種計(jì)量器具要求信息出戶”[1]。 本文首先針對現(xiàn)有脈沖表具計(jì)數(shù)不準(zhǔn)、需要復(fù)雜布線和可靠性差等問題，對于不同無線抄表方案設(shè)計(jì)了兩種新型具有無線遠(yuǎn)傳接口的表具。其次專門針對基于無線采集器方案設(shè)計(jì)了一種具有無線接口的數(shù)據(jù)采集終端，它具有獨(dú)立存儲空間，能完成對無線單向燃?xì)獗頂?shù)據(jù)采集，也能響應(yīng)手持式抄表機(jī)指令，完成數(shù)據(jù)通訊任務(wù)。在2003年公布的《物業(yè)管理?xiàng)l例》第四十五條中明確規(guī)定:“物業(yè)管理區(qū)域內(nèi)，供水、供電、供氣、供熱、通訊、有線電視等單位應(yīng)當(dāng)向最終用戶收取有關(guān)費(fèi)用。 本文研究是基于南京某公司現(xiàn)有抄表系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，該公司現(xiàn)有抄表系統(tǒng)采用RS485總線作為通信線路，采用分布式結(jié)構(gòu)。管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)計(jì)量數(shù)據(jù)的采集、計(jì)費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、查詢和打印等，以及根據(jù)需要將收費(fèi)結(jié)果發(fā)送到相應(yīng)部門的管理計(jì)算機(jī)中[4][5][6]。 自動抄表系統(tǒng)中要解決的關(guān)鍵問題是數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)采集的問題，因而根據(jù)自動抄表通訊介質(zhì)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(wǎng) 光纖通信具有很多優(yōu)點(diǎn)，如頻帶寬、傳輸速率高、通信穩(wěn)定可靠、傳輸距離遠(yuǎn)以及高抗干擾性等特點(diǎn)，非常適合上層通信網(wǎng)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(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò)作為信道，不需要重新布線，系統(tǒng)后續(xù)運(yùn)行維護(hù)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(shè)計(jì)時不可能兼顧高頻通信的技術(shù)要求，因此本文把電力載波單獨(dú)列為一種自動抄表方式。應(yīng)用方式面向家庭內(nèi)部自動化控制，針對北美和歐洲地區(qū)的電網(wǎng)特性和結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)[17][18]。m 為遠(yuǎn)紅外區(qū)。（1）大功率無線方式 該方式使用自己建設(shè)的無線電臺，在200~400MHz的頻點(diǎn)上通過散射通信的方式進(jìn)行無線電通信。藍(lán)牙技術(shù)不像紅外傳輸協(xié)議那樣要求進(jìn)行傳輸?shù)脑O(shè)備之間必須對準(zhǔn)，它使用全方位的無線微波進(jìn)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(yīng)用技術(shù)，其無線裝置減少了傳統(tǒng)電氣工程施工費(fèi)用，解決了現(xiàn)場安裝困難的問題，消除了傳統(tǒng)無線接入技術(shù)的不可靠性及其它技術(shù)問題，將ZigBee應(yīng)用于無線抄表將是將來的一個趨勢[26][27]。 目前全球領(lǐng)先的幾大表具制造商和建筑商選擇了Wavenis技術(shù)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(shù)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(diǎn)。第二章:無線抄表系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。第六章:系統(tǒng)運(yùn)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(nèi)的表具數(shù)量進(jìn)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(shè)想之初，根據(jù)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(nóng)村的表具則相對分散，因此考慮到適應(yīng)不同客戶以及各個小區(qū)的管理結(jié)構(gòu)，采用了兩種不同的開發(fā)方案:1)基于無線雙向燃?xì)獗砭叻桨?。手持機(jī)通過RS232將燃?xì)獗頂?shù)據(jù)上傳給計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，并生成各類數(shù)據(jù)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(diǎn)是抄表集中，管理的表具更多、傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)、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(chǎn)生脈沖的傳感器可分為:霍爾元件型、干簧管型和光電轉(zhuǎn)換型，其基本原理如下[24][35]：(1)霍爾元件型:在普通轉(zhuǎn)盤計(jì)數(shù)的水表(或燃?xì)獗?中加裝霍爾元件和磁鐵，即可構(gòu)成基于磁電轉(zhuǎn)換技術(shù)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(shù)瓶頸，使得無源自動抄表系統(tǒng)在工作可靠、抄送準(zhǔn)確、免維護(hù)等三大核心技術(shù)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(zhì)量，還要考慮運(yùn)作成本，因此選用小功率無線發(fā)射通信模塊。手持微機(jī)通過電話線和主計(jì)算機(jī)以9600bit/s通信，當(dāng)時傳送6000個讀表數(shù)據(jù)需約30min。具體到本文的無線抄表系統(tǒng)中，手持機(jī)主要具備以下功能:1)安裝新燃?xì)獗頃r，設(shè)置新表的表常數(shù)、表底數(shù)等。一般使用有以下幾種:標(biāo)準(zhǔn)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(lán)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(shù)據(jù)等信息。 6)可擴(kuò)展性 選擇手持機(jī)時必須注意其是否具有很好的可擴(kuò)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(wù)需要。本文第五章將對中心管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。 4)無線模塊設(shè)計(jì) 。 無線采集器只在本方案中出現(xiàn)，它的主要功能是負(fù)責(zé)底層表具信息的收集處理，并且接收手持機(jī)指令信息，返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。 由于上述特點(diǎn)，該芯片非常適合與本文中無線數(shù)據(jù)采集器的時鐘校驗(yàn)。 根據(jù)上述無線抄表方案，手持機(jī)的角色是作為管理中心和底層表具之間信息傳輸?shù)妮d體，因此手持機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮到手持機(jī)數(shù)據(jù)管理和通訊管理，主要包括以下三個方面:與中心管理計(jì)算機(jī)的通信、與無線表具的通訊以及自身數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3)抄表統(tǒng)計(jì):系統(tǒng)能自動統(tǒng)計(jì)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(shí)現(xiàn)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(jī)指向手持機(jī)。命令D9，該指令由PC機(jī)發(fā)送到手持機(jī)，該命令的作用是對手持機(jī)中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行清理，清除上次的任務(wù)。不同的內(nèi)容對應(yīng)不同的命令代碼，大小占一個字節(jié)；4）正文:報文實(shí)際要傳輸內(nèi)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(yàn)碼:本系統(tǒng)采用累加和校驗(yàn)，即對報頭、報文長度、報文命令和正文四個重要字段進(jìn)行字節(jié)累加，結(jié)果取一個字節(jié)長度。 C4是C3的返回?cái)?shù)據(jù)幀，C4幀每幀數(shù)據(jù)包含5個表具數(shù)據(jù)。 2)添加記錄函數(shù)，函數(shù)DB_add_record()用來在指定的數(shù)據(jù)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(shù)定義:db_index:數(shù)據(jù)庫的索引號。體現(xiàn)在手持機(jī)程序里，主要通過如下函數(shù)實(shí)現(xiàn): Modify_date()； //日期設(shè)置函數(shù) modify_time()；//時間設(shè)置}I數(shù) LCD Regulate()；//對比度調(diào)節(jié)函數(shù) keybeep_set()；//按鍵聲音設(shè)計(jì)函數(shù) backlight_set()；//自動背光函數(shù) AutoClose_set()；//自動關(guān)機(jī)函數(shù) Pwd_set()；//密碼設(shè)置2)系統(tǒng)程序更新模塊設(shè)計(jì)該功能必須配合中心管理計(jì)算機(jī)協(xié)同進(jìn)行，中心管理計(jì)算機(jī)調(diào)rs232 ，該函數(shù)定義為: int WINAPI Send_Receive( int No, int baud, char *binfile)； 參數(shù)說明:No:串口號； baud:波特率； binfile:指向二進(jìn)制文件名的字符指針。 本章介紹了手持機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)各個功能模塊的設(shè)計(jì)，著重介紹了手持機(jī)軟設(shè)計(jì)的兩大關(guān)鍵技術(shù):一是手持機(jī)通信模塊設(shè)計(jì)，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(guān)通信函數(shù)的工作流程，二是手持機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)管理功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，著重介紹了手持機(jī)數(shù)據(jù)存儲格式和相關(guān)數(shù)據(jù)庫操作函數(shù)。業(yè)務(wù)需求描述了為什么要實(shí)現(xiàn)這個系統(tǒng)，希望通過該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)達(dá)到什么目標(biāo)。2)基本業(yè)務(wù)模塊。4)單元信息管理:對單元信息進(jìn)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(jìn)行管理，增加，刪除，修改抄表工信息。3)數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是一個軟件工程的開發(fā)過程，任何一個軟件工程項(xiàng)目都有一個過程，通常稱為軟件生存周期。3)手持機(jī)查詢功能模塊設(shè)計(jì)該功能模塊主要同過brodataU函數(shù)實(shí)現(xiàn)抄表數(shù)據(jù)信息瀏覽，該函數(shù)有三個個菜單選項(xiàng)分別是按表地址搜索、信息遍歷和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(jī)發(fā)送到手持機(jī)中，該命令目的是斷開連接，結(jié)束通信，關(guān)閉手持機(jī)的串口，以便節(jié)省用電，同時對手持機(jī)進(jìn)行重啟。D1的返回指令D2，如果線路和手持機(jī)己經(jīng)進(jìn)入下載狀態(tài)則手持機(jī)發(fā)出應(yīng)答指令D2。手持機(jī)與中心管理計(jì)算機(jī)的通信主要目的有兩個:一是將手持機(jī)中抄表信息通過RS232串口導(dǎo)入中心管理計(jì)算機(jī)，中心計(jì)算機(jī)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從而得出這個抄表周期的用量，從而進(jìn)行報表打印，對用戶進(jìn)行收費(fèi)，進(jìn)而完成本周期的抄表任務(wù)；二是每次抄表之前由管理人員將本次抄表任務(wù)通過RS232串口下載到手持機(jī)中，進(jìn)行任務(wù)的分配。5)系統(tǒng)設(shè)置:進(jìn)行手持機(jī)的時間、密碼、對比度調(diào)節(jié)、自動背光和自動關(guān)機(jī)等設(shè)置。它作為專用的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，具有一般計(jì)算機(jī)的共性，也是由硬件和軟件組成，同時，手持機(jī)作為嵌入式系產(chǎn)品又具有嵌入式系統(tǒng)的特性，是軟硬件的結(jié)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(jīng)過變壓后接入采集器。無線雙向燃?xì)獗砻扛粢欢螘r間喚醒一次，檢測系統(tǒng)是否需要進(jìn)行表具流量檢測，所謂表具流量檢測就是單片機(jī)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(zhuǎn)動一周，計(jì)數(shù)器加一。3無線抄表系統(tǒng)底層硬件平臺設(shè)計(jì)底層硬件的設(shè)計(jì)主要包括:基于雙向燃?xì)獗矸桨傅讓佑布O(shè)計(jì)和基于采集器方案的硬件設(shè)計(jì)。在選購抄表機(jī)時要兼顧價格的高低、產(chǎn)品的性能質(zhì)量以及各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)承受能力，從而全面綜合評價后選擇性能價格比最佳的產(chǎn)品。 在本文的無線抄表系統(tǒng)中，選擇手持機(jī)時結(jié)合上述手持機(jī)的構(gòu)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(jī)存儲容量的要求就越來越高，因此手持機(jī)容量應(yīng)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(guān)注點(diǎn)。根據(jù)上述功能需求描述及結(jié)合現(xiàn)有的手持機(jī)結(jié)構(gòu)列出手持機(jī)硬件