无线远程自动抄表系统

2024-12-07

无线远程自动抄表系统(共12篇)

无线远程自动抄表系统 篇1

近年来随着我国人民生活水平的不断改善, 使得各行各业环保意识得到了质的提高, 从最原始的树木、煤矿生产加工方式转为如今的煤气及天然气生产加工方式。为方便燃气公司了解燃气使用数据, 燃气使用表就成为了各大燃气公司至关重要的设备, 传统的入户抄表方式费时耗力, 并且对于数据的准确性无法保障, 为满足时代的发展需求, 对于燃气抄表方式的更新已经迫在眉睫。

1 燃气无线抄表系统设计

1.1 拓扑结构设计

为实现整个系统的功能, 数据收集层所配置的无线路由器自建网部分就成为了整个系统的核心。实现数据的收集和传输必须通过不同的路由器来完成。图1为无线路由器的树枝状拓扑组织, 其拓扑更加便于信息的补充。最重要的优势就是每个环节所设置的硬件及功能连接电源后可以自行建网, 其中若任何一个路由器出现状况, 无需人员介入其下层的路由及燃气表可以自行通过相近的路由实现通讯连接。

图1中若路由2出现故障, 其下层路由就会出现图2或图3两种连接方式。

1.2 路由协议设计

无线路由的自行组网及数据传递的功能就是路由协议的首要目标, 设计时必须遵循以下规则: (1) 为减轻路由压力建网时只用考虑各节点与集中器所存在的数据交换。 (2) 集中器作为数据传输的目的节点与源节点, 必须拥有最高权限, 其它路由的权限均相等。 (3) 自行计算最佳路径选取最佳联网方法。 (4) 规避信息的单一循环。

由此, 为所有路由设计一张路由网络表, 此表由8个项目构成一个条目, 条目内容详见表1。

表1中IP为路由地址;ID为识别号;Next hop为下一跳;Level为级别;Type为类型;State为状态;Inactive timer为脱离定时;Jreply timer为备用定时器设置。参照数据层特征, 完善数据传递规则, 用帧为单位实现数据传递, 一帧数据所包含的长度在二百五十六字节以内。

2 线路由硬件电路设计

无线收发模块、电源模块、RS485接口电路、STM32主控芯片、显示模块就成了无线路由硬件电路。详见图4。

2.1 发送模块选择

本文采用CC1101作为无线收发器模块, 其优点是: (1) 在空旷空间传输距离可达到三百至五百米。 (2) 具有自行清洁功能。 (3) 具有无线唤醒休眠设备功能。 (4) 该模块可自行设定软件地址, 编程便捷。

字节

2.2 路由主控芯片

运用STM32F103微处理器作为路由主控芯片, 能够满足系统所要求的低耗能高效率的条件。CC1101自身支持多种跳频, 给应用系统的处理方式带来很大的便捷。

3 结语

本文针对燃气所研发的燃气无线远程抄表系统是目前功耗最低、体积最小、成本较低、可靠性非常高的一款系统, 能够便捷的实现对燃气表数据进行收集的功能, 很大方面的降低了原始抄表所耗费的人力物力, 为燃气公司提供了全新的数据收集方式。

参考文献

[1]谭江英.云冈矿GPRS无线电力远程抄表的实施[J].同煤科技, 2014 (4) .

[2]卢华忠.智能远程抄表系统文献综述[J].科技与企业.2012 (15) .

无线远程自动抄表系统 篇2

摘要:无线远程监控系统是在原有嵌入式产品的基础上,结合当前蓬勃发展的无线通信技术而形成的新型监测控制系统。本文比较系统地讨论无线远程监控系统设计开始采用的一些核心技术,包括硬件电路的设计,芯片选择、嵌入式操作系统的选择,实时软件的设计,无线通信网的组建,控制中心应用软件的设计等。

关键词:无线远程监控系统实现方式操作系统选择无线通信网

无线远程监控系统是在传统监测监控系统的基础上,结合当前无线通信技术和信息处理技术而发展起来的新型测控系统。

一般而言,现有的无线远程监控系统,大都符合“控制中心―监测站”的构建模式。控制中心是整个系统运作的核心,负责收集各监测站上传的监测信息,发送各种操作命令以控制监测站的行业。监测站被布放于远离控制中心的各监测点处,负责完成信息的采集和响应控制中心发出的控制命令。控制中心可用普通微机、工作站或工控机实现,软件开发可靠基于现有的Windows或Unix操作系统。监测站的设计实现可根据不同的应用目的和应用环境,采用特定的技术形式,比如单片机、DSP或者IntelX86系列的微处理器等。无线远程监控系统的组网方式也很灵活,可利用现有的无线通信网,如GSM/GPRS网络,CDMA移动网络等,也可单独搭建专门的无线局域网。下面系统地讨论无线远程监控系统设计开发时涉及到的一些核心技术,主要包括三个方面:监测站的设计开发、无线网络的组建和控制中心的软件设计。

1监测站的设计实现

监测站的设计与实现是整个无线远程监控系统研制开发的重点,监测站对信息数据处理的能力和精度将影响整个系统的最终性能。在整个开发过程中,监测站的设计是工作量最大、所需时间最长的一部分。监测站处于工作现场,只完成数据的采集、处理和控制,任务相对单一、固定,无须用y大的台式机来完成;考虑到节能和布放方便,监测站多为嵌入式系统。根据整个无线远程监控系统所要实现的功能,和对数据处理与对传感器控制能力的要求,监测站设计的复杂程度和采用的具体技术是不一样的。

1.1基于单片机的设计实现方式

采用单片机是大多数嵌入式系统设计时的首选方案。由于在片上集成有丰富的外设,具有良好的控制能力,单片机天生就是为嵌放式系统度身定做的,在嵌入式市场上占据了最大的份额。

基于单片机的设计方案一般适用于对数据处理要求不高,运算量不大的远程监控系统。根据需要,单片机可以选用较为低端的4位机或8位机,如8051等,也可选用功能较强的专用芯片,如MSP430FE42X系列。单片机主要用于监测站端的系统控制。片外存储器一般为RAM、EEPROM和Flash等存储器;I/O设备一般为键盘、LCD等供设计调试用的人机交互接口;传感器一般为话筒、摄像头、扬声器和伺服马达一类的设备。无线通信接口实现相对较为复杂。编解码器是可取舍的,对于低速率数据一般没有必要。根据系统的处理任务和信息的类别,编解码器可选用不同的芯生,如CMX639(用于音频)或LD9320等,也可用编程逻辑器件实现。监测站软件可直接通过C或汇编语言实现,也可在实时操作系统上开发应用软件。对于低档的4位或8位单片机,控制能力较低,系统简单,一般采用直接编写控制程序的方法。对于功能较强大,各设备间交互复杂的系统而言,大多数是利用操作系统来进行任务管理、设备交互,应用软件只是完成上层的数据处理等工作。

1.2基于DSP的设计实现方式

众所周知,DSP的数字处理方面能力较强,技术已经很成熟,能处理各种运算的通用、专用芯片也很多。以DSP为核心设计开发的监测站,可以完成高速率数据处理,保证系统实时性方面的要求。

这类设计方案一般适用于数据处理运算量比较大,实时性要求高而对控制能力要求相对较低的监控系统。与以单片机为基础的监控系统不同的是,DSP除了作控制器以外,还可兼作数据计算、编/解码之用。对于较复杂的编/解码以及压缩解压运算(比如对图像视频数据的处理等)是否仍由DSP完成,须综合考虑。若DSP在系统控制和实现传输协议方面负担太重,则这部分运算需要由专门的处理芯片完成;若系统控制和传输协议较简单,或根本没有到上层协议栈,则这部分复杂的运算可由DSP完成。

1.3基于MCU+DSP的设计实现方式

显然,这种设计方式吸取了单片机和DSP各自的优点:单片机的特点决定其擅长于控制,DSP的内部结构保证较强的数据处理能力。两者的组合可实现一些相当复杂的系统功能,但由于系统中采用了两个处理器,其间的信息交互是设计这类监测站时须着重考虑的问题。只有单片机和DSP之间较好地协同工作,才能充分发挥各自的优点;否则,由于两者间的协调而耗费了大量资源,整体性能未必高于采用单一处理器的系统。实现单片机和DSP间通信协调的常用方法是采用双口RAM。

目前,有些DSP或单片机厂家为了扩大芯片的适用范围,在原有基础上进行扩展,相互间容入了对方的特点,使同一芯片在数据处理和控制方面同时具有较好的性能。比如Microchip公司推出的dsPIC,使客户能方便地将单片机的功能转移到DSP上,目前推出的产品有dsPIC30FXXX系列。由于DSP和MCU两个功能模块在

同一芯片内实现,提高了系统的可靠性、降低了监测站的设计难度并节省印制板空间。这类芯片得到广大用户的青睐。

1.4基于MPU的设计实现方式

设计嵌入式产品的另一可选方案是采用基于微处理器的设计方式。与工业控制计算机相比,嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点;同时,在该领域技术成熟、产品类型多、选择空间大,满足各种性能需求的处理器比较容易获得。随着采用RISC体系的高性能MPU(比如采用ARM构架的处理器芯片等)的出现,MPU在嵌入式领域中的地位经久不衰;但是,由于在设计监测站时,电路板上必须包括ROM、RAM、Flash、总线接口和各种外设等器件,系统的可靠性将有所下降,技术保密性差,实现难度也较大。

1.5实时操作系统选择和嵌入式实时软件开发

目前已有的实时操作系统(RTOS)种类繁多,软件结构各异,可适用于复杂程度不同的各种环境,包括循环查询系统、前后台系统、实时多任务系统和多处理机系统等。具体实例有VxWorks、pSOS、QNX、PalmOS、WindowsCE、lynxOS和嵌入式Linux等。选择适合监测站乃至整个无线远程监控系统的RTOS的重要性是不言而喻的,它可能关系到整个系统研制的成败。选择过程杂而又需要耐心:要了解各RTOS的特点和适用范围,比较其间的区别,才能找到最为合适的一种。选择比较时,需要考虑的因素主要有:

①RTOS能否支持在项目中使用的语言和微处理器;

②RTOS能否与ICE、编译器、汇编器、连接器及源代码调制器共同工作;

③RTOS是否支持设计中要用到的服务,如消息队列、定时和信号量等;

④RTOS能否达到应用产品的性能需求,比如实时性需求;

⑤能否获得产品开发时必要的组件,比如协议栈、能信服务、实时数据库、Web服务等;

⑥RTOS是否能为公开出售的硬件提供设备驱动程序;

⑦使用RTOS是否免费;

⑧能否获得目标代码;

⑨获得的技术支持有多少;

⑩对于需要授权的RTOS,授权方式是怎样的。

嵌入式实时软件的开发与传统软件的开发有许多相似之处,继承了许多传统软件的开发习惯;但由于嵌入式实时软件的功能和运行环境特殊,决定其与传统软件的开发有所区别。嵌入式实时软件的开发使用交叉开发方式。所谓交叉开发是指,程序代码的实现、编译和连接的环境与对其进行调试和运行的环境不同。前者基于普通微机平台,后者则基于嵌入式系统的硬件平台。调试过程多是在有通信连接的宿主机与目标机的配合下进行的,开发完成后需要进行固化和固化测试。另外,开发过程还需要相应的开发工具,包括交叉编译器、交叉调试器和一些仿真软件。嵌入式应用系统以任务为基本执行单元,用多个并发的任务代替通用软件的多个模块,并定义了应用软件任务间的接口。由于整个无线远程监控系统的实时性能受RTOS和应用软件的影响,所以,在软件的需求分析阶段就充分考虑其实时性要求。再加之嵌入式应用软件对稳定性、可靠性、抗干扰等性能的要求都比较严格,所以嵌入式实时软件的开发难度较大。

2无线通信的设计实现

无线通信的设计相对于监测站而言较简单,有许多现有的产品和通信系统可以利用,重点只是在于从多种实现方式中作出最优的选择。

常用的实现方式有:利用现有的通信网络(GSM/GPRS、CDMA移动网等)和相应的无线通信产品;通过无线收发设备,如无线Modem,无线网桥等专门的无线局域网;利用收发集成芯片在监测站端实现电路板级与监控中心的无线通信。

2.1利用现有网络实现监测站与监控中心的无线通信

现有的通信网络较多,按业务建网是3G以前通信网络的特点,无线网络也不例外。设计无线远程监控系统可以借用的无线网络主要有:全球数字移动电话系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、采用码分多址(CDMA)技术的移动网、蜂窝式数字分组数据(CDPD)系统。

GSM(GlobemSystemforMobile)是全球最主要的2G标准,能够在低服务成本、低终端成本条件下提供较高的`通信质量。就其业务而言,GSM是一个能够提供多种业务的移动ISDN(IntegratedServicesDigitalNetwork,综合业务数字网络)。

GPRS(GeneralPacketPacketRadioService)在现有的GSM网络基础上增加一些硬件设备和软件升级,形成一个新的网络逻辑实体。它以分组交换技术为基础,采用IP数据网络协议,提高了现有的GSM网的数据业务传输速率,最高可达170kb/s。GPRS把分组交换技术引入现有GSM系统,使得移动通信和数据网络合二为一,具有“极速传送”、“永远在线”、“价格实惠”等特点。

CDMA(CodeDivisionMult

ipleAccess)网络采用扩展频谱技术,使用多种分集接收方式,使其具有容量大、通信质量好、保密性高和抗干扰能力强等特点。

CDPD(CellularDigitalData)无线移动数据通信基于数字分组数据通信技术,以蜂窝移动通信为组网形式,是数据E与移动通信的结合物。这种通信方式基于TCP/IP,系统结构为开放式,提供同层网络无缝连接和多协议网络服务。CDPD网络具有速度快、数据安全性高等特点,可与公用有线数据网络互联互通,非常适合传输实时、突发性和在线数据。

对使监控中心与监测站间的无线通信能利用现有的网络,对于特定的无线网需用相应的接入设备。这类设备市面上有现成的产品可供选择。接入GSM网络的通信模块有西门子的SIEMENSTC35i,接入GPRS可用西门子的MC35GPRS模块,接入CDMA网络的有华立H110CDMA模块和AnyDATA公司的CDMAModem(DTS-800/1800),遵循CDPD方式的无线调制解调器(Modem)有OmniSky和NovatelMinstrel。

利用现有的网络组建无线远程监控系统,网络连接如图1所示。其中无线接入模块产品一般都提供有RS232作为外通信接口,有些天线是内置的。利用现有的网络覆盖面广和可漫游等特点,使监测站和控制中心的位置不受距离的限制;但由于利用公网,安全性会有所降低。

2.2通过专用无线收发设备建立无线局域网

这种设计实现方式结构简单,且无须向网络运营商付费;利用专网,安全性高。无线传输以微波作传输媒体,根据调制方式的不同,可分为扩展频谱方式和窄带调制方式两种。扩展频谱方式系统的抗干扰能力和安全性高,对其它电子设备的干扰小。窄带调制方式占用频带少,频带利用率高;通常选择专用频段,需要申请;相邻频道间影响大,通信质量、通信可靠性无法保障。

采用专用无线收发设备建立无线局域网的拓扑结构如图2所示。无线收发设备包括无线Modem和无线网桥等。无线Modem与监测站和控制中心之间采用RS232通信。若采用网桥为网络组建设备,网络拓扑结构将更为灵活,如图3所示。其中在无线网两端的有线网络是可取舍的,可以是以太网、令牌环网或点对点网络等本地局域网。也可以城域网,甚至是因特网,但使用公网时须考虑安全性和费用问题。

2.3利用收发集成芯片在监测站端实现的无线通信

前两种组网方式的一个特点是采用现有的网络系统和产品,无线通信部分不须专门开发,实现较为容易。但由于所购买的产品均是独立器件,使整个系统特别是监测站一端结构复杂、体积庞大,往往在系统推广时会带来不利,且外购产品会增加系统的成本。若能将外购产品的功能与监测站集成在一起,在电路板级实现,将可以避免上述不利因素;但这会增加系统开发的难度,延长研制周期。须权衡利弊,根据项目组的开发实力和系统生命周期作最有利的选择。

采用此方法设计监测站需要实现的部分只是图1、2和3中的无线通信接口(可参看本文的网络版全文)。这部分的硬件实时框图以及处理器、存储器的关系大致如图4所示。各个子模块都有多种芯片可供选择,比如射频前端可用ML2751和RTF6900,实现调制/解调的有ML2722,扩频、解扩可用LD9002DX2和Stel-A等。

3控制中心的设计实现

控制中心的设计相对于监测站的设计开发来讲较为简单,硬件设计少,除了普通微机(或工作站、工控机)外,还需要网络接入设备(若无线通信采用自行设计的模块实现,则须开发专用的无线网卡插入微机主板的预留总线插槽中)。控制中心的设计开发主要集中在应用软件的设计开发上,一般是基于Windows和Unix等常用操作系统的。当前用于此类软件开始、调试的工具较多,且功能强大,给控制中心软件的设计带来便利。

就软件的实现形式而言,一般除了界面模块外,其余各个功能模块均可设计成动态连接库文件(.dll)。人机接口界面模块可以为该无线远程监控系统的实际应用进行定制,以满足用户在界面美观、操作方便等方面的特殊要求。

电梯远程无线监测系统 篇3

摘要:随着城市化进程的加速,电梯已成为百姓出行必备的垂直交通工具,电梯安全问题不仅与每个公民的日常生活息息相关,更事关人们的健康发展和安全。为能够迅速准确地掌握电梯的日常运转情况、及时发现电梯故障、提高工作效率和经济效益,设计电梯远程安全监控系统,是集仪表检测、红外视频监控、无线网络通讯、计算机技术于一体的新一代远程智能管理控制系统,该系统可实现对电梯运转的数据采集、远程传输、计算机存储和处理、远程设备操控及远程视频监控,以便实时监控电梯的运行状态和各种随机状况。

关键词:电梯远程无线监控;安全监测;无线网络通讯;计算机系统管理

1、电梯监控现状

我国电梯已成为与居民联系紧密的一种公共交通工具。但是,作为一种复杂的机电设备,电梯的安全属性与人民群众日益增长的安全需求是有差距的。2011年7月5日,北京地铁4号线上行自动扶梯突然发生倒转,造成电梯上的乘客1死3重伤,27人轻伤的惨剧。事故发生后,北京市对地铁站内涉及事故的OTIS电梯同型号电梯177台自动扶梯停运整改,期间乘客只能步行进出车站,涉及人次以百万计,其影响甚至直到2012年春运。虽然过去10年间我国万台电梯事故率由1.56起降至0.15起,但随着电梯保有量的上升,在用电梯的使用加剧,加之维护不及时、不规范的现象的存在,电梯运行的安全隐患必然将进一步加大。现今我国的电梯仍采用传统的人工报修方式。由于发现存在问题的以第三方维保居多,老旧电梯居多,居民使用的乘客电梯居多,其所有的电梯都处于一个较低的技术状态,真正发生安全事故无法及时阻止和处理。

2、电梯远程无线监控

电梯远程无线监控系统已摆脱了传统的监控模式,电梯采用远程控制智能管理,信息采集准确、快捷;为电梯日常管理运行提供保障;可及时发现故障隐患,确保人员安全。针对电梯的特点,电梯处于楼宇井道内,环境恶劣,该系统前端传感器如位移、压力、电量等传感器均为防爆壳体、卡装或强磁吸附安装,安装拆卸便捷;现场控制柜内装有控制和数据处理单元,接线、安装均符合电梯行业相关标准要求。北方地区全年温差较大,该系统前端传感器、网络红外摄像机、现场主控柜内设备均选用宽温产品可适应-40℃~+65℃温度范围,保证系统可全天候稳定运行。

3、电梯远程无线监控系统主要构成

现场数据采集部分:根据电梯的实际情况,可采用载荷位移传感器、压力传感器、网络红外摄像机等设备。无线设备内部使用高能电池,在井道只进行一次性安装,没有任何外接电源,不仅简化了现场安装,减少了干扰,后期维护更简单方便。

控制柜:柜内配有电量模块、三相电参数检测传感器、启停控制器和数据采集控制器,进行现场所需数据的采集、处理,及电梯的启停控制等,并为相关设备提供现场电源。

无线通讯:如数据采用有线传输方式则耗费巨大,且由于距离遥远现场情况复杂布线难度很大,采用其他如GPRS/CDMA等传输方式需要高昂的使用费,而无线网桥接入方式使用民用自由辐射频段,不用申请也无需另行付费,更不必担心与其他无线信号发生干扰。接入方式灵活方便、性能稳定、可靠、高速,可满足实时视频传输要求。

终端服务器:在远程中控室内设有终端服务器,配有终端组态软件,用于数据接收、处理和显示。软件包括数据采集模块、数据转换模块、网络管理模块、显示模块、控制模块、数据库等多个模块,具有良好的人机交互界面,操作人员可以在计算机上远程监控现场设备的各项数据、控制电梯远程启停等。

4.电梯远程无线监控系统主要功能

可远程对电机等重要设备运行数据进行实时监控,如三相电流、电压、功率;可给出上电流、下电流、电流平衡度及冲次时间,便于操作人员掌控电梯前端信息采集与上报,然后通过网络将数据和视频信息上传至市级监测平台进行分析、应用,并可以和其他政府部门互联互通。电梯远程无线监控系统的实施,有利于加强电梯安全性能的监管,能够解决长期以来电梯安全监察工作中存在的电梯管理被动后置、专业管理部门职责不明、缺乏有效的监控和安全评价的手段的问题,实现风险关口前移,提高监管的前瞻性,保证电梯安全监察的动态性和时效性。

采用网络红外摄像机进行井道内视频监控,可直观的监控传动部位发热烧伤和抱轴,造成滚动或滑动部位的零部件损坏。可通过远程视频方式观看电梯情况,判断现场故障问题,减少人工工作量,降低劳动强度,增加工作效率。

5、电梯远程无线监控系统发展前景

若想大幅降低国内电梯的故障,就一定要在继续加强电梯可靠性设计和制造技术的同时,加强管理和及时维修,保证维保资金的到位,是使电梯在整个使用寿命中一直处于良好的工作状态。在加强改进电梯可靠性设计的同时,加强使用的维护保养和建立可靠性管理系统也是很重要的。实践证明,很多故障是可以在日常工作的检查和维护保养时消除的。电梯的远程无线监控系统前端传感器与控制柜内的数据采集控制器间采用短程无线数据传输方式,无需挖沟排管布线,不会对现场的环境产生大的改动;一个数据采集控制器可对相邻距离较近的几台电梯传感器数据进行采集处理,综合成本较低,性价比较高。前端传感器采用卡夹等方式,安装方便,在维修和作业时便于拆卸和重新安装。该系统不仅减少事故的发生率,降低事故的严重程度,使事故的损失大大降低,而且减少了设备的磨损,延长设备的寿命,同时还降低设备的能耗,降低设备的维修率,节省人力资源。这样就大大的提高了电梯的使用寿命。为保障使用者的人身安全提供了有力的技术支持,采用无线的传输方式可以远程监控,大大提高管理水平和效率。这种技术在交通安全日益提高重视的今天,显得尤为主要和突出,在以后的电梯安装使用中一定会非常的受欢迎。

6. 结束语

以上所有论述都围绕一个论点,电梯远程无线监控系统的使用必然成为趋势,将成為电梯科学管理维护不可缺少的保护系统。在电梯频繁出现安全事故等情况的今天,准确有效的事故预报警保护系统对电梯安全运行将起到重要的支持作用。

参考文献:

[1]郭伟.省级电网互联网信息安全关键技术研究与应用[J].电力信息化,2012,06:82-86.

无线远程自动抄表系统 篇4

随着无线通信技术的发展, 完全可以利用GPRS网络系统中提供的无线IP, 在GPRS服务网络平台上构建远程无线抄表系统[1]。系统具有传输速度快, 传输数据量大, 传输距离不受限制等优点, 非常适合采集点多、范围广、距离远的电力系统。鉴于目前我国供用电需求与经济状况, 并考虑自动抄表数据信息的可靠性、安全性、工程造价与施工周期、系统维护费用以及可扩展性等因素, 上层为GPRS通信信道、下层为低压电力线载波方式的双层结构是未来自动抄表系统的发展方向。

(一) 系统构成方案

系统由电能表、数据采集器、集中器和监控中心四个部分构成, 系统的结构示意图如图1所示。

(二) 系统硬件设计

1.电能表数据采集器

电能表数据采集器可以自动完成多个用户电量信息的采集并将这些数据通过220V电力线载波通信模块传送给集中器, 其硬件框图如图2所示。

系统采用Philips公司的双串口芯片P89C669作为主控MCU。它是基于PHILIPS半导体新51MX内核 (一种加速的80C51结构, 指令执行速度2倍于标准的80C51器件) 的首类Flash微控制器代表。该芯片有2个增强型UART, 分别用于和上位机及下位机通信, 一个字节型I2C总线串行接口。它包含96kB的Flash程序存储器、2kB的数据SRAM、1个可编程计数器阵列、可配置成不同时间范围的看门狗定时器 (通过SFR的位设置) 。存储器采用I2C总线接口的存储器24LC32, 具有读写速度快, 体积小, 接口简单, 使用寿命长的特点。时钟电路采用DS12887芯片, 具有万年历时钟, 实现时钟和定时报警的功能。采集器与集中器之间采用现有的电力线进行通讯, 不用额外布线。系统选用面向电力线载波通信市场而开发研制的专用扩频调制/解调器电路SC1128芯片[2]。该芯片功能强大、技术先进, 具有较强的抗干扰及抗衰减性能。接收数据时, 信号由电力线通过耦合器、带通滤波器和放大器送入SC1128芯片, 经过其处理后再传送给P89C669芯片;发送数据时, SC1128芯片将P89C669送来的数据经过处理后通过功率放大器和耦合器耦合到电力线上。

2.集中器

集中器可在一个变压器下设置一个[3], 一方面通过SC1128芯片接收采集器发送到电力线上的数据, 另一方面又要将这些数据进行处理后通过GPRS模块进行无线传输, GPRS模块以浮动IP地址的方式连接到Internet, 向监控中心传送抄表信息, 并接收控制命令, 其硬件框图如图3所示。考虑到集中器需要两个串口实现通信, MCU也以P89C669为核心, 配有电力线载波接口电路和GPRS无线模块电路。本系统的存储芯片选用24LC128, 该芯片是一种容量为16K×8的串行EERPOM。显示屏使用128×64的点阵式LCD, 可以显示多个电能表的数据。键盘设置采集数据、上传数据、查询、报警等按键以备紧急使用。[4]

3.监控中心

监控中心服务器通过自身固有的IP地址连入Internet, 这样就可以接收GPRS模块传送的抄表数据。监控中心安装有监控软件和数据库软件, 监控软件负责将服务器接收的数据进行校验、计算、存储、分析、管理等, 数据库文件可以将这些数据转化为EXCEL文件打印各用户当月用电清单。同时, 监控中心对用户用电情况实现实时监控, 可以对系统内的设备发出各种指令并对异常情况进行报警。

(三) GPRS的实现

数据的远程传输由GPRS无线通信模块实现, 它的性能直接关系到整个系统的稳定性和可靠性。GPRS模块通过RS232接口与集中器的MCU连接, 每个GPRS终端都具有一个浮动IP地址, 通过IP地址接入Internet, 从而将数据传输到Internet上。[5]系统的GPRS接口电路由G20模块和微处理器P89C669构成。

G20模块是MOTOROLA公司生产的GPRS模块, 它体积小、性能强, 数据传输质量高。芯片集成有完整的射频电路和GPRS的基带处理器, 内嵌TCP/IP协议, 同时具有四个通信接口:RS232、USB、SIM卡接口和一个SPI接口, 使用灵活。G20模块支持大部分AT指令, 也提供了专有的支持GPRS服务的AT指令。系统运行时, G20模块一方面通过RS-232总线以及相关的AT指令与集中器的MCU之间进行双机通信, 另一方面通过连接开通GPRS功能的SIM卡, 实现Internet连接。

(四) 系统的软件设计

系统软件设计采用模块化, 能够完成如下功能:

1.自动抄表功能。系统可以按需要进行实时快速抄表外 (抄表时间一般不超过20分钟) , 还可以按照设置的抄表开始时间和抄表间隔自动抄表。对于抄不上的数据, 系统会自动补抄或发出报警以便值班人员进行人工补抄, 提高抄表的准确性。

2.统计分析功能。系统可对不同时段、不同区段的负荷、电能量等进行统计分析, 绘制功率、电压、电流曲线作平衡分析, 为决策者提供依据。收集线路各计量点的负荷数据, 为线损计算分析提供数据支持。系统记录日最高电压、最低电压、停电次数和累计停电时间, 可作为供电部门内部的供电质量考核。

3.远程和现场通断电控制及报警功能。供电部门可以根据用户交费情况通过切断/闭合用户电流负载回路来实现远程断/通电控制。系统具有实时断线检测和报警功能, 可以在监控中心会显示断线的具体表计所在的位置。

4.防窃电分析功能。系统一方面可采集用户电能表的相、零线电流不平衡等现场运行工况, 另一方面根据电力用户的历史值分析是电表发生故障还是该用户窃电并发出报警信号。

5.数据查询功能。可查询所有用户的表编号、表序列号、门牌号、用户姓名、电话号码及表常数等信息。

6.报表生成及打印功能。系统按用户要求提供各种统计分析报表, 包括:抄表月报表、故障分析报表、抄表数据清单、用户用电量分时段计费统计图表分析、损耗分析等并按需要打印各类报表。

7.校时功能。在系统中, 任何形式的信息交换都携带有时问信息, 因此系统时钟必须保证可靠且一致。系统校时以主站时间为基准, 由主站-集中器-采集器逐级进行。

(五) 结束语

基于GPRS和电力载波的无线远程抄表系统可以同时对多个分散用户节点数据进行采集、分析并实现数据采集的实时性、准确性和数据传输的可靠性。由于采用电力线和GPRS公网作为通信信道, 无需专门布线, 组网简单、建设维护成本低、覆盖范围广、抗干扰能力强, 并且系统传输容量大、速率高、费用低, 因而具有广阔的应用前景。

摘要:研究以GPRS网络和电力载波相结合作为传输方式的电力远程抄表系统, 给出了系统的结构功能以及软、硬件设计方案。通过电力载波通讯将各用户的电表数据汇总到集中器, 再由集中器通过GPRS无线模块发送到监控中心, 由监控软件对数据进行汇总处理。该方案经过测试, 计量准确、运行稳定可靠, 满足实际需求。

关键词:无线,GPRS,电力载波,集中器,单片机

参考文献

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[2]陈卫兵, 束慧.基于GPRS和电力载波的远程抄表系统[J].仪表技术, 2007 (11) :4-6.

[3]宋在勇, 赵莹, 危厚琴.低压电力线载波的远程电能抄表系统的设计[J].科技信息, 2007 (30) :291-292.

[4]杨瑞霞.基于GPRS电力无线抄表系统的设计实现[J].电测与仪表, 2007, 44 (12) :30-32.

无线远程自动抄表系统 篇5

-厦门四信通信科技

第一部分 概述

随着工业自动化的发展,在原有的人工手动抄表中已经发展到远程智能抄表,通过现有的网络智能化的从远端把需要的数据采集到一起,那么,在很多必须无人值守的设备或监测点,不适合搭建有线通讯网络。若采用光纤或电台的方式实现无线通讯,不仅设备投入耗资巨大,而且不适应移动的需要。

随着新一代移动通讯业务的产生和全面投入,无线移动数据通讯的应用也越来越广泛。安全的数据传输和永远在线特点,配合按流量收费的资费方式,使GPRS通讯在工业控制、环境保护、道路交通、商务金融、移动办公、零售服务等行业中的应用具有无可比拟的性价比优势。采用GPRS无线通讯网络的移动IP通讯,既可独立作为数传通道,也可作为已经架设光纤、数传电台等方式的辅助手段。

GPRS远程抄表系统是厦门四信通信科技有限公司和系统集成商合作开发的基于GPRS技术的用电管理自动抄表系统。它由电度表、F2103 GPRS IP MODEM(GPRS DTU)、采集器及中心服务器组成。采集器实时采集用户的用电数据,通过GPRS网络把数据汇集到服务器。具有采集数据快速准确,能快速生成用电统计分析,交费单据等特点,与传统的人工抄表、电话线抄表相比,极大地提高了效率。

本系统除了准确、实时抄表外,还提供了设备管理功能,如告警:开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警等;控制:对欠费用户进行拉闸等。并提供停电数据保护功能,在停电48--72小时内仍可抄表和监控。本系统结合联通公司的短信平台,在告警时,可根据具体内容发短信给相关的管理人员。

本系统提供丰富的接口,可与电业系统的MIS系统链接或进行二次开发。

抄表软件系统数据库为ORACLE数据库,运行于WIN98/2000/XP、NT的操作系统,易于使用。软件所能管理的用户数量没有限制。

第二部分 项目分析

本系统由电度表,采集器,F2103 GPRS IP MODEM传输终端,带系统软件的主站组成。手持终端是本系统的补充,在系统出现意外时进行人工抄表。2.1系统组成

2.1.1 电能表: A)三相有功无功多功能表,有功0.5级、无功2级,具有RS485通讯接口,电力部DL/T645通讯规约。或者使用:B)三相有功复费率表,有功1级,具有RS-485通讯接口,电力部DL/T645通讯规约。

2.1.2 采集器:采集器主要特征如下:采用24个I/O口,可带24户电度表,停电数据保护,带后备电源,停电后仍可抄表。

2.1.3 传输终端: 传输终端采用厦门四信的F2103,实时永久在线,内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈,透明传输,同时支持RS232和RS485,支持多种工作模式,支持虚拟数据专用网。2.1.4 中心软件系统:基于ORACLE数据库的抄表软件,用户数量无限制,安全可靠,运行和处理速度快,功能丰富完善。2.2 系统总架构

多个电表通过RS485通信接口把电表数据传到采集集中器上,采集集中器通过RS485通信接口和四信通信的IP modem(F2103)连接,远程数据中心服务器可以使用APN专线或普通ADSL等作为网络接入。当F2103通过GPRS网络连接到远程数据中心服务器主机,建立透明数据通道后,采集终端产生的数据只要送到串口,F2103就会把收到的数据原封不动地发送到数据中心服务器主机;同时服务器主机下发的命令通过通道传输到F2103后,F2103通过串口送到采集终端,从而实现了数据双向透明传输。系统拓扑图如下图所示:

2.3系统功能

(1)设置电能表的参数,读取各种计量和管理数据;(2)抄表数据的统计、查询、备份、报表、图表生成;(3)厂站管理;

(4)自动抄表、定时上报、实时查询等;(5)掉电数据保存;

(6)瞬时量数据的综合处理;

(7)系统数据备份、存档和向外输出数据;(8)历史数据事件记录功能;(9)实时报警;

(10)根据线路上的表计关系计算线路损耗;

(11)可提供多路模拟量、开关量输入,实现开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过压告警、过流告警、过载告警、倾斜或移动报警等其他功能;(12)远程控制断电功能;

(13)采集的参数丰富,如:a.当前、上月、正向有功、反向有功、无功四象限的总及尖、峰、平、谷四费率电量;b.正向、反向、有功、无功的最大需量及最大需量发生时间;c有功功率、无功功率、三相电压、三相电流、功率因数;d失压累计次数、失压累计时间、集抄器停电起止时间等;e单位时间负荷曲线、三相电流曲线、三相电压曲线、有功功率曲线、无功功率曲线、功率因数曲线。

第三部分 项目架构实施 3.1 传输模块与采集终端连接

四信的F2103无线传输模块同时支持RS232/485接口,可通过RS232/485与终端通讯。本系统采用的是485的接口方式。F2103和采集器的接线线序如下:

3.2 数据中心网络接入方式分析 1.APN专线接入

中心采用APN专线,所有点都采用内网固定IP,客户中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS网络,双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接,在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。

为客户分配专用的APN,普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡才能进入专网APN,防止其他非法用户的进入。

用户在内部建立RADIUS服务器,作为内部用户接入的远程认证服务器(或在APN路由器内,启用路由器本地认证功能)。只有通过认证的用户才允许接入,用以保证用户内部安全。

用户在内部建立DHCP服务器(或在APN路由器内,启用DHCP功能),为通过认证的用户分配用户内部地址。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密,避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离,并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。

中心采用APN专线接入的方式,在实时性,安全性和稳定性表现优异,适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。在资金允许的情况下之最佳组网方式。

2.ADSL拨号连接(动态公网IP地址)

中心采用ADSL等INTELNET公网连接,采用公网动态IP+DNS解析服务的。客户先与DNS服务商联系开通动态域名,IP MODEM先采用域名寻址方式连接DNS服务器,再由DNS服务器找到中心公网动态IP,建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用,但稳定性受制于DNS服务器的稳定,所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模应用。

3.通过固定公网IP连接

中心采用ADSL等INTELNET公网连接,采用公网固定IP服务的。此种方案先向INTERNET运营商申请ADSL等宽带业务,中心有公网固定IP的。IP MODEM直接向中心发起连接。虽然申请固定IP费用比较贵,但其运行可靠稳定,组网方式简易方便,深受广大用户的青睐,一般推荐此种方案。

3.3 无线数据传输方式

传输设备采用F2103,其功能齐全,性能稳定,简单易用,它是一款工业级别的无线传输终端,已经广泛地应用在各种各样的工业,金融场合。

终端设备和传输设备连接好后,设置好各种通讯参数,工作模式后,在传输设备F2103中填入数据中心的地址和应用程序的端口号。这样当终端设备数据传给传输设备F2103,F2103就会把数据透明地传输到中心。终端设备支持多种中心模式(主备中心,多中心),多种激活模式(电话,短信,数据),多种工作模式(TCP,UDP,telnet等),方便用户组网和各种系统需求。心跳包机制,注册包机制,数据帧可控,重连机制等多种机制不仅保证设备实时在线,而且稳定可靠,同时方便客户根据现场的情况,来设置各种传输参数,进而达到最佳效果。

3.4 数据中心软件平台构建

抄表系统的核心部分是系统软件,它遵循DL/T645部标通讯规约,并有扩展性。

具有GPRS无线模块的中心端软件建有多种方式,对于传入数据的方式的不同,我们提供不同的软件来帮助客户快速地实现中心端的数据接收和现场设备的管理。目前四信提供三种方式的中心接口:

首先是对于组态软件,目前很多组态软件厂家已经集成了四信通信的驱动了,可以直接配置使用;其次对于原本是读串口的程序,为了兼容原来的系统而不做开发工作,我们提供一个虚拟串口软(TCP2COM);最后是对于想开发自己独有的数据中心软件的客户,会提供一个动态链接库及四信公司的测试版数据中心软件,不仅开放源码还全程协助客户进行自己数据中心软件和功能的开发。客户可能通过动态链接库快速开发一个灵活的,稳定的,功能齐全的终端管理和数据交互的中心软件。如下是该系统的中心站软件:第一个图式web界面的,第二个图是用VB开发的中心站。

在系统安全方面,本公司除了采用大型、多用户的ORACLE数据库、系统对用户实现分级授权管理和提供防火墙功能及完善的数据备份功能外,对网络无线数据监控中心还提供了安全技术解决方案,以确保数据安全可靠。

三.设备的特点和参数 1.电能表

DTS866型三相四线电子式有功电子式电能表,使用在供电部门、工厂、企业、商业、农业的动力、照明设备的有功电能计量。用于计量频率为50Hz的交流三相有功电能,并电量采用计度器显示,读数直观便于抄表,本仪表可扩展红外和RS485通讯功能,为三相电能测量提供先进、可靠的计量工具。本仪表符合标准DL/T 645-1997《多功能表通讯规约》和GB/T 17215.321-2008《1级和2级静止式交流有功电度表》。

2.F2103通信模块

F2103 GPRS IP MODEM采用高性能嵌入式处理器,以实时操作系统为软件支撑平台,内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈。为用户提供高速,稳定可靠,数据终端永远在线,多种协议转换的虚拟专用网络。针对网络流量控制的用户,产品支持语音,短信,数据触发上线以及超时自动断线的功能。同时也支持双数据中心备份,以及多数据中心同步接收数据等功能。公司产品已广泛应用于金融,水利,环保,电力,邮政,气象等行业。

它具有丰富的软件功能:

1.智能防掉线,支持在线检测,在线维持,掉线自动重拨,确保设备永远在线。2.支持RSA,RC4加密算法 3.支持虚拟数据专用网(APN)

4.透明数据传输与协议转换,支持多种工作模式 5.支持数据中心动态域名和IP地址访问 6.支持双数据中心备份 7.支持多数据中心

8.支持短信、语音、数据等唤醒方式以及超时断开网络连接。9.支持短消息备份及告警。10.多重软硬件看门狗 11.数据包传输状态报告。12.标准的AT命令界面 13.可以用做普通拨号MODEM 14.支持telnet功能。15.支持远程配置,远程控制 16.通过串口软件升级

17.同时支持LINUX和WINDOWS操作系统

四.总结

无线远程自动抄表系统 篇6

摘要:代轨道交通为广大市民提供了一种方便快捷的出行方式,随着轨道交通的发展,乘客对地铁车辆的运行舒适性有了更高的要求,车厢内的照明环境也越来越影响到乘客的乘车感受。为了推进可持续发展和节能减排进程,推广LED灯具在地铁上的应用,由现在智能手机上的自动调节亮度得到启发,设计研究一种通过光线的明暗强度变化自动调节LED灯亮度的系统。此系统以单片机为主控制器,通过组建无线信号网络进行无线信号传输,对LED灯具实现远程控制。通过本项目的研究有望提供一种结构新颖、成本低,使用寿命长,节电效果好,可靠性高的地铁LED照明方案,能长期有效地节约运营成本和维护费用,对保证轨道交通综合技术水平的提高有重大意义。

关键词:无线传输;LED;自动控制

1 研究现状

轨道车辆照明用电来自外部供电系统,轨道车辆的照明系统采用220V的交流电或110V的直流电具有很多优点,这样可以使得车载灯具及其它电器设备与普通市电照明的灯具具有良好的互换性,给相关产品的设计和研发带来极大的方便。在传统的照明具有有线固定式开关,颜色亮度大多不可调不可控,随着人们对方便的无线开关方式以及对室内灯色多彩多变的追求以及环保观念的增强,传统照明方式正向着无线控制、多变、节能的方向发展。同时,在实际的工程应用中,传感器网络开放性部署特点,使得节点极大可能遭受恶意行为的攻击和干扰。所以要采用一套系统的无线通信协议,以加强无线控制系统的健壮性。在利用外部供电220V的条件下,利用单片机数据处理,通过传感器和信号发射器的数据传输,实现对LED灯的无线控制。

2 自动调光原理分析

PWM(Pulse Width Modulation),脉冲宽度调制,简称脉宽调制。脉宽调制的原理是,控制对LED所施加脉冲周期不变,即脉冲信号的频率不改变,只改变周期的开关时间,这样周期内的高低电平所占时间会在周期的开关时产生变化,也就是占空比发生变化。脉宽调制的工作原理就是通过调节脉冲信号的占空比来调节通过LED的平均电压,进而控制LED的亮度变化。

通过PWM调光的优点有很多,比如调光的颜色不会有很大改变,即色偏小;可以得到更高亮度的灯光光照度,适合公共场合光照需要;通过PWM调光由于电压脉冲的频率不会改变,所以在调光的过程中基本不会出现频闪的现象;PWM可调制范围大,可以感受到很明显的光照度变化,脉冲的最大占空比与最小占空比的比值可以达到2950左右。

PWM调光也有其缺点,第一,它的实现需要配置PWM调光信号源,这样就会使成本高于模拟调光。第二,PWM调光容易使驱动电路产生噪音.

3 驱动芯片的选择

驱动芯片是驱动部分的核心,驱动芯片的选择尤为重要。本文采BTS7960驱动芯片。BTS7960驱动芯片通过驱动集成技术,将逻辑电平输入结构、电流取样诊断结构、转换速率调整器联接,并将失效发生时间,防止欠电压、过电流和短路结构连接到一个微处理器上。

4 LED照明系统整体结构设计

城市轨道交通车辆车厢的设计主要包括光照度采集设计,LED调光控制模块设计,主控制系统设计(单片机控制模块),无线传输模块设计,LED灯排的电路设计等。光照度采集模块中的光敏电阻负责采集来自地铁车厢的环境光强度,通过整流滤波电路以电信号的形式传输到单片机进行数据的处理,处理得来的信号经过调压滤波传送到NRF无线传输模块的引脚,NRF以传送字节的形式将控制信号传送到LED驱动电路控制模块,再经过驱动电路控制端的单片机信息进行处理,根据环境光强调制成对应的PWM占空比进行调制,对应的平均电流在驱动电路进行处理后驱动LED灯产生相应的光通量,整个系统形成闭环控制,将车厢光照度时刻保持在适应乘客的最佳状态。

度采集模块的2.4G无线信号,经控制模块单片机数据处理后进行PWM调制,形成对应的平均电流对LED灯排进行驱动,这一部分的工作是在驱动电路

如图,nRF接收到来自于单片机Flash的的信息,根据发送格式向驱动电路板上的nRF接收端发送指令。驱动电路模块的nRF信号接收器接收信号并将信号传送给驱动电路,进而控制LED灯排的亮度变化。

图 LED无线传输流程图

5 结论与展望

通过本次设计研究,发现了一种结构简单,成本低,设计方便系统的电路。电路的效率高;通过无线传输,控制PWM调节,按照此方法设计的系统能充分发挥LED的节能优势。缺点是电路缺乏过热保护模块,因为在LED工作过程中产生大量的热量,如果热量不及时散出,会影响到LED的寿命和发光质量,引起光衰等问题,因此,下一步的改进着重于自适应照明方面。

无线远程自动抄表系统 篇7

关键词:GMS网络,远程抄表系统,安防系统

1 基于GSM网络的远程抄表控制系统

远程抄表系统是指利用现代通讯网络实现远程表计数据管理的一种新兴管理系统。该系统利用现有的GSM网, 可以快速建立一个覆盖范围广的远程抄表系统。将用户的水、电、气等仪表的使用信息传输到管理企业进行综合处理的系统, 是现代管理的发展趋势之一。在城镇中, 基于GSM网络的物业小区的抄表工作完全可以得到保障, 无线抄表系统是在有线抄表系统的基础上发展起来的, 但由于采用的是无线通信等技术, 可以解决有线抄表系统距离受限、组网困难、建设成本和维护成本高、功耗较大等问题。

GSM网络远程抄表系统应用先进的计算机技术、无线通信技术和现代电子技术, 并采用分层、分布、分散式结构。该系统由硬件系统和软件系统构成。

系统硬件主要是由用户子系统、无线网络子系统和管理子系统3部分组成。用户子系统主要是由数据采集与显示单元、数据集中器、通信控制单元和GSM收发器组成, 实现电能数据自动采集与显示、多用户数据集中、控制指令接收和电能数据发送等功能;无线网络子系统采用现有GSM无线网络, 采用GSM网络的短消息业务, 将电能数据和控制指令以短消息形式实现无线远程传输;管理子系统由GSM收发器和计算机组成, 完成对系统协调管理与电能数据处理。软件系统包括实现无线模块与PC机串行通信的动态链接库、基于DAO访问的电能数据库和在Visual Basic环境下创建的应用软件系统界面3部分。远程电能自动抄表控制系统是根据管理中心发出的采集、控制指令, 将电能数据以短信形式, 通过无线网络传输到管理中心, 并对用户的用电情况进行控制。该系统设备具备成本不高, 维护简单, 收费便宜, 连接速度快, 适合不定期、长时间数据传输等优点。

城镇居民用电一户一表工程的推行, 使得人工抄表收费工作量的增加, 自动抄表系统应运产生了, 它是解决人工抄表系统中所存在的问题的一种有效技术手段。为了实现自动抄表, 运用系统化、应用先进的计算机技术、无线通信技术和现代电子技术, 设计出了远程电能自动抄表控制系统。系统同时具有安装调试方便的特点, 不仅适合于居民小区抄表, 而且适合配电网系统中分散和边远的测控对象。采用GSM网络进行无线抄表, 为抄表工作提供了方便, 节省了大量的人力物力, 避免手工抄写带来差错, 同时也大大加快了数据分析的速度;无线远程抄表系统功能非常稳定传输无误码, 而且还有纠正错误的功能;它是以GSM网进行数据传输, GSM可以广泛地使用。

2 基于GSM网络的安防系统

基于GSM网络的无线安防系统, 是利用GSM网络覆盖范围广和无线传输方式的优势, 可以实时地发送警报信息给GSM网络覆盖下任何地点的用户, 然后可以由该用户实时监控, 并且可以发送控制命令给系统, 从而完成指定操作, 这是一种双向的安防系统。

基于GSM网络的安防系统正是基于此目的而研制开发的, 该系统主要是利用前端传感器采集现场的各种信号, 这其中包括各种设备的运行状态信息、环境信息以及各种声音和图像信息。对传感器采集到的信息通过单片机处理提取其中有用的部分, 决定是否应该发送报警信息或者是执行防范动作。报警信息通GSM模块以短信息、语音或者其他形式发送到用户的手机终端上, 这样可以使用户及时地了解现场的各种基本信息, 用户还可以通过手机短信息的方式, 以预先设定好的指令来访问现场各种设备的状态信息或者是控制现场设备执行防范动作, 从而实现了一种双向的主动和被动相结合的安全防范系统。此外系统的各种参数可以由短信息方式设定, 也可以通过系统USB接口即插即用的连接到个人电脑, 通过应用软件很方便地完成设定。本文设计的基于GSM网络的安防系统, 技术先进、应用灵活、扩展性好、使用也方便, 为家居、车辆等安防系统设计提供了一套切实可行的参考设计。

设计出一种基于GSM安全防窃电自动抄表系统也能对台区进行遥测、遥控, 对设备运行的故障进行自诊断, 还具有防窃、防盗、移动报警等功能, 该系统很大程度上提高劳动生产力和供电系统用电管理水平。由于系统涉及的范围比较广泛, 在系统中主要采用无线通信技术、通讯技术、计算机技术、微电子技术、网络安全技术来实现异构电表、远距离、无线、安全的自动抄表和数据存储管理, 建立一个适用于广泛的用电管理平台的远程自动抄表系统。该系统在实现过程中主要采用的关键技术和方案有:构建基于GSM/GPRS的安全防窃电自动抄表系统框架, 采用单片机技术实现电表数据的自动采集, 还有采用分布式路由技术实现载波通讯和“中间件技术”实行异构电能表抄表, 并利用了GSM/GPRS无线资源优势实现无线通讯, 来实行网上手机查询和用电分析决策。

3 结语

无线远程自动抄表系统 篇8

关键词:远程液面检测技术,全无线功图远程采集,远程控制,数据传输

一、前言

目前, 油井现场实现动液面测量的技术, 大概有以下几种:

一是利用测井仪器、井下安装压力传感器并利用作业机会回收压力传感器再推算动液面等等。此技术仪器和作业费用很高, 不具备市场推广价值。

二是利用回声仪技术, 由采油厂测量工定期测量动液面。这是目前国内各个油田普遍采取的一种办法。这种技术的缺点是无法得到实时的数据, 且工作有一定的危险性, 并且每年的作业费用也是一个不小的数目。

三是油井现场安装电动气枪、电动氮气瓶, 这样倒是实现了连续的在线测量, 但是, 一个油井几万元的设备费用, 也使得这样的技术难以普遍使用, 且发声设备在现场容易出现问题。

四是利用示功图推算动液面的技术, 可实时得到动液面数据。这个技术的缺点是不能完全离开回声仪的测试数据, 动液面数据相对误差较大 (误差率10%) 。

五是利用油井套管气膨胀发声原理获得声源。缺点是可靠性不高, 对于无套压井无法测量。

二、远程液面自动检测系统

1. 系统特点

(1) 远程液面自动检测系统采用无线远程控制的电控高压放电脉冲声源, 解决了枪弹式声源无法自动装填和高压气瓶需要定期更换的难题, 使得连续自动液面测量成为可能。

(2) 高压放电脉冲声源体积小, 成本低, 环保无污染。

(3) 高压放电脉冲声源可以根据液面深度远程调节音量大小。

(4) 高精度回声检测装置可远程设置放大倍数、采样密度、采集时间长度从而达到最佳测量效果。

(5) 油井液面远程自动测量系统可以根据需要调整测量间隔, 自动传回采集的原始数据到中心, 通过中心分析处理得出的结果要比现场软件判别的更准确更可靠。

(6) 油井液面远程自动测量系统在自动测量液面的同时, 还对套管压力井口温度等参数进行自动采集。

(7) 油井液面远程自动测量系统测量的数据可长期存档, 从而为科学组织生产和管理决策提供依据。

2. 系统工作原理

远程液面测量装置安装在井口, 在单片机的控制下, 系统实时和监控中心保持通信, 一旦收到指令或到达定时时间, 系统即按设定的参数启动电控脉冲声源向井下发送声波, 同时回波检测系统开始工作并把采集的结果存储到记忆芯片中, 测量完毕, 启动数据发送程序, 把采集到的数据连同套管压力、井口温度以及设备自身相关参数一同发送到监控中心。监控中心在收到采集的数据后进行存储、处理分析, 最后得到油井液面数据。

三、全无线功图远程采集系统

全无线功图远程采集系统由数据处理单元 (CPU) 、载荷传感器、信号采集单元、加速度测量单元、GPRS通信单元、供电单元、数据存储单元和机箱、监控中心等组成。

1. 系统功能特点

全无线功图远程采集系统具有自动测量功图;自动测量冲次、冲程;自动调整测量数据时间段;远程修改示功仪工作参数等功能。

(1) 设备简单:只有一个与传统杆载荷传感器相似的终端组成。

(2) 安装方便:与传统的载荷传感器安装方法相同。

(3) 经济实用:测量一次功图只需要1分钱。

(4) 运行稳定:使用电池和太阳能供电, 可消除外界电网干扰。

(5) 安全防盗:示功仪与卡锁一起上下运动, 不易被人为破坏。

(6) 技术先进:使用GPRS技术, 节省频率资源, 不受距离限制。

(7) 方法新颖:采用中环的计算方法, 可以不用位置传感器, 使设备小巧。

2. 系统工作原理

全无线功图远程采集系统是综合了载荷、位移、冲程、冲次、时率、GPRS为一体的一种先进功图采集系统, 它将杆载荷传感器、中央处理单元等各部分集成在一起, 数据处理单元 (CPU) 同步采集杆载荷传感器和加速度测量单元的数据, 然后经一定的处理得出所需数据 (位移——杆载荷数据对应、冲次、冲程等) , 整理后按照一定的数据格式经GPRS通信单元发往监控中心, 监控中心再根据收到的数据, 经过一系列复杂的运算, 得到油井的示功图参数。它可以通过GPRS通信单元接收监控中心下发的指令, 并保存在存储器中, 然后按照修改后的参数运行。由于终端实现了箱体外无任何接线, 且挂在驴头上使用, 完全可以避免自然损坏和人为破坏, 解决了目前国内抽油机监控终端设备普遍存在的难题。

四、远程液面自动检测系统和全无线功图远程采集系统应用效果

目前, 我队北3-332-56井安装了远程液面自动检测系统, 北3-5-255、北3-丁5-58井安装了全无线功图远程采集系统只要现场连接显示设备, 可以随时检测出液面深度及功图情况, 方便快捷, 对于合理优化工作参数、安全运行, 起到了良好推进作用。认识与结论

油井液面远程自动测量系统和全无线功图远程采集系统研制成功, 实现了对井下动液面及功图情况远程连续监测, 通过掌握油井液面、功图变化规律, 为油井节能生产, 科学采油提供依据。该系统采用电子脉冲声源, 解决了其他声源存在的缺点, 具有体积小, 安装方便, 自动测试, 智能化程度高, 环保节能等诸多优点, 具有较高的推广价值。该系统的推广使用具有明显的经济效益和社会效益, 主要体现在以下几个方面:

一是避免空抽和液击现象, 设备的磨损程度明显降低, 可减少检泵作业费用。

二是提高了系统效率, 单井耗电量明显降低, 可节约电费。

三是无线远程自动测试, 减轻了人工测试的劳动强度和成本投入。

无线远程自动抄表系统 篇9

1 系统介绍与实际应用

广播电视无线发射台主要任务是对广播电视信号进行转发的无线设备基站,通常基站的架设区域选择在地势较高的山顶处,通过铁塔的形式进行架设。根据地方广播电视节目的播出需求,需要提供一定数量的发射频道数字模拟发射机,通常发射频道主要分为中央电视1套与省级电视1套和市级电视节目1套,而部分地区根据节目数量可以灵活增加频道数量。发射频道数字模拟发射机根据不同波段(MHZ)对频道信息进行模拟发射。而自动化远程监控系统是专门为广播电视无线发射站设计的监控系统,监控系统直接连接所有发射频道数字模拟发射机,对所有模拟发射机进行统一的控制和管理,并对输出信号出现的问题进行测试与反馈。目前国内使用的自动化远程监控系统的命令接收通道相对独立,与电视频道频率加以区分,其设计原则是不能干扰和影响正常节目的播出,其主要功能包含为以下几个方面。

(1)对各个频道的信号源以及信号种类进行检测,在设定的信号质量检测区间内对信号质量进行调节。(2)对发射频道数字模拟发射机的系统配置进行监测,主要监测内容包括终端频率输出及输入,天线反射成功率,各设备工作运行状态等,监控过程中能够对发射终端模块进行信号的自动切换,且全天候维持监测状态。3)能够对所有无线广播电视的信号频率(模拟电视、广播信号、CMMB移动设备、DTMB-T地面终端等)进行信号样本的汇总。(4)对广播电视无线发射基站的电压、电力设施等进行监控,并具有远程开机、关机的功能。(5)GPS卫星传感与时间校对功能。(6)其他预警传感功能。

2 广播电视的播出与监控系统的应用

广播电视的播出需要通过信号发射机与接收器两部分来完成,监控系统在自动化模块监控的过程中能够对频率控制器、信号收集器进行控制,在电视节目播出的过程中,对所有输入及输出信号进行动态监测,对信号质量以及接收信号中断进行数据采集。

其次,是对音频信号的监控与切换。音频信号与视频信号相对独立,通过交换机将两种信号同步输出则会产生有声音和图像的电视节目。

第三,由于电视信号会受到天气或其他信号干扰而出现波动,监控设备内置电视解调器和视频音频监测工具,能够对异常图像和音频进行校对,这种校对主要体现在对信号质量的合成,在信号受损严重的情况下,需要对视频信号进行分割显示,对画面进行快速切换。

最后,自动化监控系统在连接发射台各个部件的同时能够对其运行状态进行实时监测,若出现设备故障可以自动远程报警,联系工作人员进行维修。

3 广播电视无线发射台远程自动化监控系统的开发与应用原则

3.1 安全性原则

远程监控系统的设计与应用主要是对发射站的设备安全与信号安全进行维护,其设计的最主要目的是保证广播电视的安全性。

3.2 稳定性原则

由于发射站没有进行人工切换和转播,因此需要监控系统来控制发射台的稳定性,特别是信号输出、图像质量的稳定性等。

3.3 实用性原则

监控系统的开发与支持平台需要具有实用性,制作需要选取目前较为成熟的技术,同时还要考虑到其经济成本之间的连续,既能够保证无线电视广播的安全稳定输出。

3.4 开放性原则

随着无线传输设备与智能化监控系统的不断升级和改造,新型系统与设备能够与旧监控设备进行有效连接,能够适应新设备的增加和功能升级。

4 自动化监控系统总体评价

对于当前已经投入使用远程自动监控系统进行总评,其主要运行效能包括以下几个特点。

(1)系统以模块化操作为主,具有较高的智能化和集成化,便于操作和管理,稳定性高;(2)系统的维护与修理经济方便,且模块化工作方式相对独立,不会由于一个部分出现故障而导致系统不能正常使用等。

摘要:本文就广播电视无线发射台远程自动化监控系统的应用与实践进行分析,对其监控方法进行介绍

关键词:广播电视,远程,监控

参考文献

无线远程自动抄表系统 篇10

另外, 对于3G无线视频监控系统, 能够实时观察需要监控的对象, 尤其是河流, 同时针对需求, 布置监控地点, 还能在移动时候实施监控, 没有时间及地域的约束, 它是灵活而又有效的一种监控系统。

一、无线远程终端系统

1. 系统模块介绍

服务器、手机端WAP网站 (WAP Website) 以及计算机客户端 (MbPC) 三大模块组成该系统。对于服务器, 其进行数据库信息的监控, 在读到新操作指令的时候, 将指令发到计算机客户端以及手机端;对于手机端WAP网站, 其使用户运用手机WAP浏览器进行系统访问, 用户利用有关用户信息进行系统的登录之后, 有关的功能操作能进行, 同时将记录储存于数据库;对于计算机客户端, 其通过接收的指令, 做出处理, 把处理结果报告送到服务器, 在服务器收到其返回的处理结果之后, 随后自动记录到数据库中。

2. 系统实现介绍

服务器进行启动, 同时接到客户端的连接请求。“信息中转站”的服务器程序进行用户信息的监听, 进行事务请求信息的操作, 显现在线用户数量、登录的用户与用户操作命令是否成功。要是“隐藏”被选择, 该程序会自动到后台, 进行运行。要是“修改密码”被选择, 关于管理员的信息能被修改。进行服务器管理员密码的修改, 能对检测客户端在线状态的时间间隔度进行设置。

计算机客户端登录软件系统。对于客户端主界面, 其有四大块, 上部是存放操作的菜单栏, 左侧是便于用户运用的软件功能列表, 右侧为显现操作的有关界面, 在底部, 显现用户状态以及时间。用户经过合法的密码与用户名, 有关操作才能进行。

手机端登录软件系统。手机登录到WAPBrowser界面, 使用密码与用户名进行系统的直接登录。登录成功后, 在“用户操作面板”, 会有“发送操作”、“用户信息”以及“文件下载”功能选项的显示。

此系统的工作流程如下:

⑴手机端 (WAP Browser) 发出关机之类的操作指令, 这些指令保存于数据库 (MS SQL) 内。Mb Pc WorkStation检测出关机的新指令, 将其发到计算机客户端。

⑵计算机客户端接受操作指令, 进行分析处理, 执行关机的指令。随后将成功的执行结果返回MbPc WorkStation。

⑶MbPc WorkStation将收到的成功的结果存在MS SQL。WAP Browser手机端监控到成功的执行结果, 把显示出的结果告知用户。

二、3G无线视频监控系统

1. 系统的功能

对于该系统, 主要有录像与画面捕捉、情况视频监视、防护监视与告警及监视系统管理的这些功能。监视内容主要有监视设备的运行状况等。

2. 系统构成

视频采集端、传输网络以及监控端构成此系统。视频采集单元、视频编码器、无线传输单元以及云台控制单元构成视频采集端;视频服务器以及远程监视终端构成监控端。

视频采集单元:其就是彩色监视摄像机, 合理运用CCD成像原理, 把现场画面变为视频信号;

视频信号传输单元:它用以将摄像机输出的视频信号传输至视频编码模块, 将原视频流实施压缩编码, 随后经过3G无线传输模块接到互联网, 通过互联网传输到视频监控中心服务器;

视频编码单元:它是视频编码器, 将模拟视频信号转换为计算机网络能传送的数字压缩视频流。同时也接受远程监视终端输送的云台控制数据, 依据这些数据, 按照云台控制协议, 变换为云台控制指令, 通过串行通信, 把云台控制指令送至云台解码器;

云台控制部分包括云台控制解码器以及云台。前者经过串行接口与视频编码器进行通信, 接到云台控制指令。按照这些指令, 云台解码器进行对应的控制动作, 根据云台控制接口, 对云台进行控制, 产生对应动作;

视频服务器:可以使远程监视系统的控制、管理及维护得以完成。用户、站点以及摄像机管理、权限控制、参数配置以及系统维护的功能实现。其还支持分布式管理, 同时有着视频转发这一功能;

视频远程监视终端:它保证视频回放的实现。在视频远程监视系统内, 网络传输为压缩视频流, 为保证视频回放, 其一定要有视频解码这一功能。对于视频解码, 其能用硬件与软件解码的方式, 建议运用硬件解码方式。对于视频远程监视终端软件, 其在监视人员和视频监视系统之间, 人机交互界面, 操作人员能运用监视终端进行摄像机、监视点与控制云台的选择。

三、总结

确保手机对计算机进行的远程控制是无线远程终端系统的最大特点, 用户能够在任意地方以及任何时候运用此系统, 不受到空间与时间的约束。该软件系统对手机性能有着较低要求。同时该系统实现的功能也较为强大, 能够将手机作为“无线移动”的计算机终端运用, 既方便又廉价。对于3G无线视频监控系统, 其打破传统视频监控的局限性, 不仅可以进行实时监控, 还能于实际中, 表现出移动灵活的优点, 可以随时随地地实施监控。

参考文献

[1]基于3G的无线视频监控传输系统的设计与应用[J].计算机时代, 2011 (9) .

[2]金林樵, 陈晓燕, 汤化平.SQL Server2000程序设计实训教程[M].科学出版社, 2006.

[3]苏国彬.Visual Basic.NET程序设计基础教程[M].机械工业出版社, 2005.

无线远程自动抄表系统 篇11

摘要:随着计算机及通信技术的日益提高,我国的电力系统自动化已经深入到配电、用电领域,如何实现电力用户及居民用户的电表远程抄表系统雷电防护问题已引起业内人士的日益关注。针对实践和应用中遇到的若干问题,提出了采用无线、有线、电力线载波等信道或IC卡等介质将多个电能表电能量的记录值(窗口值)的信息集中抄读的系统,远程抄表系统上有电源线路SPD和信号线路SPD两种,电源线路SPD接在开关电源交流侧或开关电源直流侧,信号线路SPD接在流量计RS485信号线上。从而解决了抄表系统雷电防护在通信及数据处理方面的难题。

关键词:电力;远程抄表系统;雷电防护;实践和应用

引言

随着电力系统改革的深入和计算机技术的不断发展,我国电力系统的建设已取得了巨大的进步,供电系统内部由于大容量设备和变频设备等的使用,带来日益严重的内部浪涌问题。我们将其归结为瞬态过电压(TVS)的影响。任何用电设备都存在供电电源电压的允许范围。有时即便是很窄的过电压冲击也会造成设备的电源或全部损坏。瞬态过电压(TVS)破坏作用就是这样。特别是对一些敏感的微电子设备,有时很小的浪涌冲击就可能造成致命的损坏。

一、电力远程抄表系统概述

1、系统概述

集中抄表系统是指由主站通过传输媒体(无线、有线、电力线载波等信道或IC卡等介质)将多个电能表电能量的记录值(窗口值)的信息集中抄读的系统。该系统主要由采集用户电能表电能量信息的采集终端(或采集模块)、集中器、信道和主站等设备组成。集中器数据可通过信道远距离传送到主站或经IC卡等介质集中抄收后输入到主站计算机。居民小区的所有电表首先连接到电表集中器,居民用户的用电数据由复费率电表通过RS485、RS232传到电表集中器,电表集中器通过RS232、RS485、以太网、电话线等透明数据传输终端连接,电表数据经过协议封装后发送到数据网络,数据网络将数据传送至配电数据中心,实现电表数据和数据中心系统的实时在线连接。

2、远程抄表系统防雷保护

标准包括浪涌保护、跨接和接地3部分。浪涌保护器(SPD)也叫防雷器,是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时,浪涌保护器能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌对回路中GPRS设备和流量计的损害。远程抄表系统上有电源线路SPD和信号线路SPD两种,电源线路SPD接在开关电源交流侧或开关电源直流侧,信号线路SPD接在流量计RS485信号线上。

二、远程抄表系统防雷措施和实践

目前市场上电涌保护器都需要在有接地条件的前提下,进行保护后端的设备。根据众多的现场情况做接地很困难,有的地方并不能做接地,所以对于这样的电涌保护器,很难运用现有电涌保护器而导致设备经常遭受雷击损坏。通过近一年多在国网华东片区部分电表采集器进行线间防雷的试点。针对无法做接地的情况下,开发等无需接地的电涌保护器:线间放电二合一电涌保护器(220V电源和485信号),极间放电安装调试;通过近一年多的观察,测试效果良好,被做试点的电表采集器均无遭受雷击,这证明线间保护防雷器应用针对于很小浪涌冲击造成的雷击损坏效果比较好。所以电源防浪涌的重点是对这部分浪涌能量的吸收和抑制。可在用电设备内部电源部分使用一个电源电涌保器,以达到消除瞬态过电压的目的。该处使用的电源防浪涌保护器要求的最大通流量为10KA,要求的限制电压应小于1500V。如果有信号入口的,那也应该在信号线入口处安装相应的信号防雷器。

通过研究,在接地不好的情况下,必须做好屏蔽,同时在设备入口处的线路间安装线间保护防雷器,使得设备线间达到等电位,消除线路间雷击或操作感应产生瞬态过电压,这样可以很好的起到一定的防雷效果。

通过近一年多的观察,测试效果良好,被做试点的电表采集器均无遭受雷击,线间浪涌防雷器应用针对于很小浪涌冲击造成的雷击损坏效果比较好。证明线间保护防雷器应用是可行的。

三、项目技术具体方案及应用效果

1、分析所在地雷电情况:

根据全国雷暴日数,归属于强雷区域范围

参考《建筑物电子信息系统防雷技术规范》:

1.1地区雷暴日等级应根据年平均雷暴日数划分。

1.2地区雷暴日等级宜划分为少雷区、多雷区、高雷区、强雷区,应符合下列规定:

1 少雷区:年平均雷暴日在20天及以下的地区;

2 多雷区:年平均雷暴日大于20天,不超过40天的地区;

3 高雷区:年平均雷暴日大于 40天,不超过60天的地区;

4 强雷区:年平均雷暴日超过 60天以上的地区。

2、综合分析:

a)分析对应地方雷爆日情区,并电能表装至户外,所以单相电能表极易遭雷击损坏。

b)雷击入侵路径分析,根据电表损坏的数量以及次数,我们得出雷击流是通过电源线入侵到单相电能表上;同时根据雷电特性(当电源线有雷击流通过时,就会产生很强磁场,感应到附近电线或信号线,并在附近电线或信号线产品二次感应雷电流)

c)通信信号易遭雷击损坏原因,根据RS485通信标准定义,RS485信号线最大电压不会正负12V,通信时实测<1.0V,属于低压范围,通信芯片的电压是直流5V直流电压,这些特性决定通信方面更容易遭雷击损坏。

3、对应的解决方案:

a)在电能表电源线进线端安装电源防雷器

主要防止从电源线进来雷电流直接进入单相电能表,装上防雷器以后,会将大部分雷电流通过防雷器流到地线上,降低雷电流的电压与电流,从而保护了电能表。

b)在RS485通信线处安装信号防雷器

信号线与电源的距离受到产品及安装的条件限制,当雷电从电源线进来时,肯定会感应到信号线上,所以我们要安装专门用于485信号的防雷器对电能表进行保护

c)电源线与485通信线尽量分开走线,并保持一定距离,距离越大,感应的雷电流越小。

d)为了更有效的保护设备,在发射机总机处做好接地,并将485通信线上的屏蔽线与地线牢固连接。

4、防雷措施应用效果:

1、防止由于雷击或操作引起过电压对电能表和采集器的损害。

2、主要达到的技术指标和功能

序号指标名称数值(量)备注

1

2电源:Uc

In

Imax

Up

Ures(2.5kA)

数据:Un

Uc

In

Up

Vs320

5kA

10kA

<1.2kV

<1.0kV

12V

18V

2.5kA

<80V

2M电源和数据信号合

为一体方便安装和检查。

四、结语

无线远程温湿度控制系统 篇12

鉴于目前发展现状, 本文从功耗、成本投入、控制效果等方面综合比较提出了以LM3S1138作为主控机, 51系列单片机作为从机, 通过温湿度传感器DHT11实时监测温湿度变化, 以远程无线蓝牙模块作为传输单元, 实现多路无线温度监测系统控制方案。

1 方案描述

该系统包括温湿度测量模块, 显示模块和无线传输模块。温湿度传感器把采集到的模拟信号通过A/D转化为数字信号, 传送给LM3S1138, 并在液晶上显示对应温度与湿度。通过无线传输模块实现远程温湿度监控和任意监控多个从机的功能。其系统总体框图如图1所示:

2 模块构建与选型

2.1 主、从控制器模块

考虑到51系列单片机控制能力强, 技术相对娴熟, 使用者较多, 但内部资源较少, 运算速度较低, 功能单一, 自身功耗较高, 实现过程比较繁琐, 更适合做从机。因此本系统采用ARM单片机--LM3S1138作为主控芯片。它具有64KB单周期Flash, 34个中断源, 两个同步串行端口, 具有丰富的内部资源, 且功耗较低, 反应速度快, 控制灵活, 精确度高。适合高速数据处理与外设响应, 能够更更好的对实时温度进行监控。

2.2 温湿度测量模块

温度和湿度监测模块采用了DHT11。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器, 具有可靠性高, 稳定性强, 响应快, 成本低, 抗干扰能力强等特点。单线制串行接口, 系统集成方便, 传输距离可达20米以上。连接方便, 精确校准且成本较低, 在实际应用中不需要外部任何元器件即可测量温度和相对湿度, 传输范围广, 满足该系统所需所有要求。

2.3 无线传输模块

市面上无线传输模块种类较多, 从利用度上HC05, 体积小, 功耗低, 收发灵敏, 实用较多, 但其传输距离只有10米, 不利于远程监控。因此本方案中采用远程蓝牙模块n RF401, 其传输距离可达1000米, 具有性能优越, 功耗低等特点。外围电路极少, 收发天线合一, 没有调试器件, 使用方便。

3 主要电路与程序设计

3.1 温湿度测量模块电路设计

DHT11的供电电压为3-5.5v。传感器要等待1s以越过不稳定状态, 在此期间无需发送任何命令。电源引脚 (VDD, GND) 之间可增加一个100nf的电容, 用以去耦滤波。

3.2 程序设计

该系统通过温湿度传感器对当前室内温湿度状况进行测量, 将数据送入LM3S1138中, 通过A/D转化器将模拟量转化为数字量, 在LCD液晶上显示对应温度和湿度。若掉电, 则会存储当前信息, 并用远程蓝牙实现异地检测, 使主机能够随时查看当天或最近几天温湿度情况。利用无线串口来实现网络控制, 可任意设定几号从机。当温湿度超出预设值时, 声光报警。

4 方案测试与结果

4.1 测试方案

在实验室内, 放上数盆盆栽, 用温湿度测量仪与本系统同时测量同一时刻实验室内的温度和湿度, 每隔15分钟测量一次, 多次测量以减少误差。最后计算出温湿度的测量误差, 得出实验结论。

4.2 测试结果

测量温湿度, 测试数据如表4-1所示:

4.3 测试结果分析

经测试, 该系统成功实现了对温湿度的测量和各测量数据的无线传输, 各项数据均在误差范围之内。温度测量范围在0-50摄氏度, 湿度测量范围在20-90%RH, 无线传输距离可达1000米, 测试精确度达到99%, 基本达到设计要求。各个模块能够很好地连接在一起, 具有较高的稳定性, 抗干扰能力强, 自主发挥效果良好, 整体效果令人满意。

5 总结

该设计从理论和实际出发, 针对我国在温室大棚人力资源的分配和温室大棚布线困难的问题, 设计出无线温湿度控制系统。该系统是基于大棚蔬菜, 仓库管理, 生产制造过程中, 要求环境密封性好, 耐高温, 耐潮湿, 并且要求环境的温度和湿度基本恒定的理念, 设计了一种能够远程无线监测和控制的双向温湿度控制系统。该系统不仅能够把环境的温湿度和工作状态等数据实时远程无线传输和显示, 而且还可以远程设定任意从机。虽然设计中出现了很多问题, 但通过整个团队从各个方面仔细分析, 最终解决了所有难题, 经过设计方案的修改, 考虑了实际测量中可能发生的各种情况, 还考虑到了产品的人性化, 因此该系统适用于远程环境温湿度的监测和控制, 有广泛的应用前景。

摘要:无线温湿度控制系统采用TI公司的LM3S1138为主控制器, 实现多路温湿度检测, 无线温湿度数据传输和控制, LCD显示, 声光报警等功能。该系统由温湿度测量模块DTH11, 显示模块, 无线传输模块组成, 摆脱了有线安装麻烦, 同时降低了故障率。无线传输模块是由远程蓝牙构成的, 用远程蓝牙实现异地检测, 使主机能够随时查看当天或最近几天温湿度情况。利用无线串口来实现网络控制, 可任意设定从机。

关键词:LM3S1138,DHT11,远程蓝牙

参考文献

[1]王龙.基于ARM微处理器的温室温湿度测控系统的研究[D].武汉:华中农业大学, 2001.

[2]高宝泰.基于ARM的温室温湿度智能控制系统设计[D].银川:宁夏大学, 2011.

[3]肖世曼.基于ARM的温湿度控制器的设计[D].杭州:浙江大学, 2007.

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