微功率无线热量表抄表系统设计与实现

摘要

在热量表行业，随着一户一表和分户计量工程的推行，使得远程自动抄表通信系统应运而生。远程自动抄表通信系统是目前热力运营商通过远程监控、热量采集、热量分析、信息挖掘的远程实时监控系统;避免了人工抄表的诸多弊端，解决了热力运营商收费难等问题。目前，热量表远程抄表系统大多采用结合GPRS设备的采集终端向网络服务器传输数据，从而实现远程供热信息的实时获取。由于每个采集终端的负载能力有限，导致每栋楼必须配置一台采集终端或者更多，鉴于GPRS设备的成本相对较高，使得这种方案在设备成本上不具备优势;另外，在用户相对分散的区域，为了节省设备成本，允许多栋楼之间只配置一台具备GPRS设备的采集终端，这样又使得该方案在施工布线成本上不具备优势。随着无线通信技术的发展，微功率无线技术越来越成熟，价格相对GPRS设备较低，能够同时解决上述系统的诸多问题。
　　本课题结合已经分析出的系统问题，借助成本相对较低的微功率无线通信设备，设计开发了嵌入了微功率无线模块的数据采集终端和数据集中单元，在此基础上通过添加用于计量的热量表和用于展示的管理软件就构成了微功率无线热量表抄表系统。该系统由3层构成，自底至顶依次为:热计量层，热量信息传输层，用热信息统计分析及展示层。采用这种架构设计的系统适用场景广泛，尤其适合现在规模日益增大的居民小区。而且本文方案中，由于采集终端不含有GPRS设备，因而有效地控制了方案中设备的成本;同时采集终端与数据集中单元之间通过无线技术通信，也不需要进行布线施工改造，有效地节约了实施成本。
　　对于热量表和管理软件为既有技术，在本课题中只做简单介绍。本文重点介绍了数据采集终端和数据集中单元的设计与开发，其中包括电路原理图的设计、硬件电路的调试、嵌入式程序的编写、通讯协议的制定、功能单元测试及系统整体测试等工作。
　　经过实验证明，该方案在设备成本上具有一定优势，实施上具备较好的可操作性，具有广阔的应用前景和推广价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 微功率无线路由热量表抄表系统开发背景及意义

1．2 自动抄表通信系统国内外研究现状

1．3 现有抄表方式及其比较

1．4 本课题的主要内容及章节安排

第2章 系统总体介绍

2．1 系统需求分析

2．2 系统架构介绍

2．2．1 系统总体架构

2．2．2 数据采集终端架构

2．2．3 数据集中单元架构

第3章 无线技术及热量表技术基础

3．1 几种无线技术的应用及对比

3．2 热量表介绍

3．2．1 热量表性能指标及技术参数

3．2．2 M-BUS总线原理及应用

第4章 硬件设计

4．1 数据采集终端硬件设计

4．1．1 数据采集终端硬件架构

4．1．2 各单元模块电路设计

4．2 数据集中单元硬件设计

4．2．1 数据集中单元硬件架构

4．2．2 备单元模块电路设计

第5章 软件设计

5．1 通讯协议规则设计

5．1．1 数据采集终端与热量表间通讯协议

5．1．2 采集终端与数据集中单元间通讯协议

5．1．3 数据集中单元与管理中心间通讯协议

5．2 通讯协议实现

5．2．1 数据采集终端协议实现

5．2．2 数据集中单元协议实现

第6章 系统测试

6．1 微功率无线模块通讯测试

6．2 数据采集终端负载能力测试

6．3 数据采集终端协议测试

6．4 数据集中单元协议测试

6．5 系统整体测试

第7章 总结与展望

参考文献

致谢