遠程自動抄表系統研究

陳昱帆 金鑫

摘 要：近年來自動抄表系統發展迅速，但是由于傳統抄表方式根深蒂固，新技術新方法的普及尚需時日。自動抄表系統是家庭自動化工程的重要一環，它大大改善了以往人工上門抄表的種種不便，開創了能源自動化收費管理的新紀元。

關鍵詞：物聯網；遠程；自動抄表

遠程自動抄表系統：是一種能夠自動捕捉并記錄用戶數據的系統，并通過一種特定的通信方式把數據和其他相關信息傳送到數據管理中心，經過相應的處理后，發送給相應的能源供應商，完成相應的計費和管理功能。

該設計的自動抄表系統包括三大層：感知層、網絡層、應用層。其中感知層包括：數據收集處理模塊、數個計費表和相應的數據采集模塊3部分；網絡層包括：SIM卡傳輸模塊和數據接收和監控模塊2部分；應用層包括：數據處理中心、綜合數據庫和查詢服務網站3部分。

此設計研究的遠程無線抄表系統把無線抄表系統與物聯網的先進理論相結合，用物聯網的開放、分層、可擴展的體系結構特點豐富無線抄表的應用。實現以用戶為單位的綜合集成抄表系統。

采集模塊負責采集并轉化收費表數據為相應的ASCII碼組成的電信號，供數據收集處理模塊收集并作簡單處理后，定時通過SIM卡通信模塊的GPRS傳輸功能傳輸到指定IP；接收和監控模塊通過此IP監控數據的傳輸，并作相應處理后存入綜合數據庫。通過訪問此數據庫可以計算收費表的計費，也可供用戶通過指定網站查詢自家各個收費表計費情況。

本設計采用GPRS數據傳輸形式，這是一種得到廣泛贊譽的無限數據傳輸方式。數據處理中心控制的接收和監控模塊申請連接互聯網，并申請一個公網固定IP地址，通過Internet將用戶收費表由收集處理模塊的GPRS網關直接發送到此固定IP地址，從而實現連接。

通信控制單元是數據采集、傳輸子系統的核心部分，它通過AT指令實現對收發模塊的控制，把數據通過GPRS模式發送至數據處理中心，并通過接收到的控制字符采取相應的控制動作。市場上GPRS模塊傳輸供應商有許多，應用最廣泛的有SIMCOM公司的SIM模塊系列、摩托羅拉公司的G20以及西門子的MC系列。鑒于普通的GPRS模塊在使用時有很大的局限性，也考慮到價格和功能等方面的原因，我們選擇了SIMCOM公司的SIM100作為該設計的GPRS傳輸模塊。

該設計數據收集處理模塊采用MSP430單片機作為數據處理和SIM卡控制核心。它的超低功耗低成本和豐富的功能模塊的特點十分適合該設計中收集處理模塊的要求。如今，MSP430單片機應用于工程控制的各個方面，特別是在監控，儀器儀表，醫療設備等方面。

基于物聯網的遠程自動抄表系統結構簡單，控制容易，不需要重新組網，可方便的推廣到不同地域使用。GPRS網絡技術，由于引入分組概念，為設備無線接入Internet提供了一種先進的有效的手段。

用戶數據采集終端的核心部分為MSP430控制采集終端和SIM100通信模塊，為完善系統功能增加flash存儲模塊和時鐘模塊，用于實現數據存儲和定時發送功能。

在充分考調查研究現有各數據庫系統特點的前提下，該設計采用SQL Server數據庫存儲收費表數據，并基于AJAX和C#利用ASP.NET開發了一個基于WEB的用戶數據庫資源管理系統，以方便用戶通過網絡查看自家收費表計費情況，同時也方便數據庫管理人員監控SQL Server數據庫工作狀態及數據庫資源使用情況。

該設計基本完成了遠程自動抄表系統的功能要求。收集處理模塊采用MSP430單片機，用RS485總線模式實現對采集模塊數據的采集，并通過RS232模式發送到SIM卡模塊，SIM卡模塊把數據通過GPRS方式傳輸到互聯網上，互聯網又連接到數據處理中心，數據處理中心把用戶數據統一進行收集處理再發送到指定用戶收費表信息數據庫中，從而實現資源供應商的集中收費和用戶個人的查詢功能。

該設計通過模塊功能和軟硬件設計豐富了自動抄表系統的功能，完成了自動收集用戶收費表數據、方便供應商收費和管理、方便用戶查詢自家收費數據的目的。

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