[發(fā)明專利]一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能遠(yuǎn)傳水表

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710056239.0
• 申請日: 2007-10-29
• 公開（公告）號: CN101425218A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉東;李寶華;安寶玉;楊沫涵
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林市曼博科技有限公司
• 主分類號: G08C17/00
• 分類號: G08C17/00;G08C17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能水量計量和遠(yuǎn)程抄表設(shè)備。

背景技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless?Sensor?Network，簡稱WSN)被認(rèn)為是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一，是眾多的傳感器通過無線通信的方式，相互聯(lián)系，處理、傳遞信息的網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，可以實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進(jìn)行處理，傳送給所需用戶。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、工業(yè)、交通、安全、醫(yī)療、探測以及家庭和辦公環(huán)境等很多方面都有著廣泛的用途，其研究、開發(fā)和應(yīng)用，關(guān)系到國家安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等各個重大方面，近年來在國際上引起了廣泛的重視和投入。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless?Sensor?Network，WSN)結(jié)構(gòu)如圖1所示。傳感器節(jié)點分布于網(wǎng)絡(luò)的各個部分，用于收集數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)路由至基站(也稱信息收集節(jié)點)。基站與信息處理節(jié)點通過廣域網(wǎng)絡(luò)(如Internet網(wǎng)絡(luò)或者衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò))進(jìn)行通信，從而對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

遠(yuǎn)抄表是一種便民系統(tǒng)，系統(tǒng)包括了水、電、氣自動抄表和家庭防煤氣泄漏以及管理部門對用戶用水、用電、用氣進(jìn)行實時通斷控制等多種功能，作為現(xiàn)代化管理系統(tǒng)的重要組成部分，該系統(tǒng)發(fā)揮了相當(dāng)重要的作用。遠(yuǎn)傳抄表原理如圖2所示。目前遠(yuǎn)程抄表大多仍沿用有線傳輸方式。采用專線方式的遠(yuǎn)程抄表傳輸質(zhì)量好，但投資成本很高，且線路維護(hù)量很大。少數(shù)采用無線遠(yuǎn)程抄表的方案大都是集約式抄表，需要人工現(xiàn)場操作，由于基站數(shù)目較大，投入的成本較高，并且也不能夠?qū)崿F(xiàn)實時的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的問題和不足之處，提出了一個基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能遠(yuǎn)傳水表，以及實現(xiàn)對智能水表遠(yuǎn)程抄送和監(jiān)控的方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能遠(yuǎn)傳水表，該設(shè)備包括：無線收發(fā)模塊、微處理器模塊、電源管理模塊(含電源電壓檢測)、用水參數(shù)采集模塊、存儲模塊、通用外部接口模塊、液晶顯示模塊。這些單元構(gòu)成了智能遠(yuǎn)傳水表。

無線收發(fā)模塊，用于接收和發(fā)送射頻信號；

微處理器模塊，用于完成節(jié)點上的數(shù)據(jù)處理和邏輯運算；

電源管理模塊(含電源電壓檢測)，負(fù)責(zé)提供節(jié)點所需的能源，以及電壓檢測和預(yù)警；

用水參數(shù)采集模塊，用于采集用水量、水質(zhì)等參數(shù)；

存儲模塊，用于存儲采集所得數(shù)據(jù)及本地水表信息和狀態(tài)參數(shù)；

通用外部接口模塊，用于提供外部邏輯模塊與微處理器的接口；

液晶顯示模塊，用于顯示用戶用水量和其他信息。

優(yōu)選地，所述微處理器模塊采用MSP430F149。所述電源管理模塊采用MAX708S。所述存儲模塊采用EERPOM，是可擦寫的存儲器。所述液晶顯示模塊采用LCD，一個串行顯示模塊。所述無線收發(fā)模塊采用CC2420芯片。

如圖3所示，圖3為水表的結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)的中心處理單元是MSP430F149，首先通過串口向水表的基板上發(fā)送協(xié)議命令，讀回基表采集到的水表數(shù)據(jù)和水表地址和水表ID。同時，還可以實時通過MSP430F149內(nèi)置A/D采集電池電量。然后可以將采集到的水表數(shù)據(jù)，電池數(shù)據(jù)和閥門等各類狀態(tài)變量通過SPI總線發(fā)送到CC2420，各節(jié)點將數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)發(fā)至基站集中處理。

框圖中IMP809是一復(fù)位芯片，可為系統(tǒng)提供可靠的復(fù)位信號。MAX708S是一個電壓檢測芯片，保證當(dāng)電平低于某個值是產(chǎn)生一個中斷，由單片機(jī)進(jìn)行處理。EERPOM是一個可擦寫的存儲器，用于存放系統(tǒng)信息。LCD是一個串行顯示模塊，便于調(diào)試時使用。場效應(yīng)管用作與基表連通的電源開關(guān)，當(dāng)不需要采集水表數(shù)據(jù)時，將場效應(yīng)管關(guān)斷，要讀取數(shù)據(jù)時，讓場效應(yīng)管瞬時導(dǎo)通，這樣就保證了降低功耗的要求。

每個水表設(shè)備作為一個采集及監(jiān)控的終端節(jié)點。本發(fā)明綜合考慮系統(tǒng)面對的對象、用戶的分布、用戶的數(shù)量、地理條件、期望達(dá)到以的目標(biāo)以及系統(tǒng)的擴(kuò)展升級和與其他網(wǎng)絡(luò)的兼容等因素，優(yōu)選地，采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸并支持ZigBee協(xié)議。設(shè)計了一種支持遠(yuǎn)程代碼更新的機(jī)制，可以遠(yuǎn)程更換水表的程序。

優(yōu)選地，采用了一種支持光電直讀的水量采集方法，保證了采集數(shù)據(jù)的一致性。用水參數(shù)數(shù)據(jù)可以支持主動和被動兩種方式發(fā)送。