點陣屏顯示的可視化無線遠傳抄表發(fā)射器的設(shè)計原理與功能研究

吳興中

摘 要 傳統(tǒng)人工抄表方式不僅費力費時，還容易出現(xiàn)偏差，滿足不了社會發(fā)展的需要。無線抄表系統(tǒng)實現(xiàn)了抄表與管理的一體化，保證了小區(qū)用戶用水?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本文對無線抄表系統(tǒng)的發(fā)射器進行了設(shè)計原理與功能的探討，對主要功能模塊，比如發(fā)射通信系統(tǒng)、單片機控制系統(tǒng)以及戶外無線集成顯示器的設(shè)計進行了說明。

關(guān)鍵詞 點陣屏;發(fā)射器;設(shè)計原理

隨著無線遠傳技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)手工抄表已經(jīng)不能滿足信息化的要求，其統(tǒng)計數(shù)據(jù)慢、報表周期長以及工作效率低等極大地影響了自來水供水及管理系統(tǒng)的發(fā)展。無線遠傳抄表系統(tǒng)集成了自動計量測控技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種自動化程度非常高的遠程抄表系統(tǒng)，工作原理為通過采集現(xiàn)場水流的壓力和流量等，對數(shù)據(jù)實現(xiàn)采集和傳輸，同時可以監(jiān)控現(xiàn)場的設(shè)備和管網(wǎng)的運行狀況，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。基于點陣屏顯示的遠傳抄表發(fā)射器是抄表系統(tǒng)的核心，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)進行無線通信，發(fā)射器與客戶端可以利用無線網(wǎng)絡(luò)進行通信，實現(xiàn)水電氣等計量表的遠程管理。

1點陣屏顯示的可視化無線遠傳抄表發(fā)射器的設(shè)計原理

（1）發(fā)射通信系統(tǒng)設(shè)計。發(fā)射通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)射器，主要基于SIMCom的最新無線模塊SIM900B設(shè)計而成，系統(tǒng)內(nèi)的功能模塊主要是B2B四頻GSM/GPRS，該模塊采用了最新的處理器技術(shù)，具有強大工作性能，對于數(shù)據(jù)的處理既快又準(zhǔn)，同時，持續(xù)工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性較強。在工作頻率中，可以選擇GSM/GPRS850/900/1800/1900MHz，在該模式下可以實現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸，在其內(nèi)部可以嵌入TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，最終實現(xiàn)對各種程序編碼的解析。該系統(tǒng)的設(shè)計原理為：一是，通過在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置SIM卡和通訊波特率，并對常用的IP地址和域名進行固定化，可有效的采集中心的端口號。二是，通過傳統(tǒng)的撥號上網(wǎng)方式可以實現(xiàn)與通信網(wǎng)絡(luò)的連通。三是，發(fā)射器可以與數(shù)據(jù)采集中心實現(xiàn)互通，利用端口號和IP地址實現(xiàn)通訊[1]。

（2）單片機控制系統(tǒng)設(shè)計。作為一種集成電路芯片，單片機將通信系統(tǒng)中的電路、轉(zhuǎn)換器以及存儲器等集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。本系統(tǒng)的單片機在選擇時，采用的是MSP430F149型機器，該種單片機最大優(yōu)勢就是存儲量大而且處理速度極快。客戶端可以通過訪問網(wǎng)絡(luò)的形式與系統(tǒng)模塊互相發(fā)送數(shù)據(jù)，模塊在與單片機實現(xiàn)通訊后，可實現(xiàn)對命令格式的修改和區(qū)分。此外，當(dāng)抄表的命名發(fā)出后，單片機可以利用串口對客戶儀表進行數(shù)據(jù)的讀取，根據(jù)不同地址做出自動傳送或者放棄等命令。遇到發(fā)送命令與儀表顯示命令相同時，單片機就會將數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)內(nèi)，這個時候系統(tǒng)利用IO驅(qū)動LCD點陣屏，最終做到對水表數(shù)據(jù)的自動測量。

（3）戶外無線集成顯示器設(shè)計。遠傳抄表發(fā)射器在工作中，每個計量水表可以單獨設(shè)置ID號，通過設(shè)置無線集成顯示器，用戶戶號、水表的表盤數(shù)、當(dāng)月數(shù)、累計數(shù)等能進行顯示，設(shè)置觸摸按鍵功能后，用戶可以快速查詢用水量。顯示器模塊可采用J D12864-5液晶顯示模塊，實現(xiàn)對各種圖形和符號的顯示，可與單片機直接接口，同時采用KS0108控制IC。在實際應(yīng)用中，戶外無線集成顯示器可以設(shè)置最高128戶計量水表數(shù)據(jù)，根據(jù)抄表的需要設(shè)置抄表時間和抄表密度，最終實現(xiàn)階梯收費的功能。此外，為了達到對不同水費的調(diào)控，該系統(tǒng)設(shè)置了三種計費方式，從而實現(xiàn)分類計費;方法為設(shè)置了兩個用水量分界點，當(dāng)用戶的用水量在第一分界點以下時，采用正常水費價格計費，當(dāng)在第一和第二分界點之間時，采用第二種計價方式，當(dāng)超出第三分界點時，在額外收取費用，這樣做就能及時提醒用水戶節(jié)約用水，提供系統(tǒng)管理效能[2]。

2點陣屏顯示的可視化無線遠傳抄表發(fā)射器功能應(yīng)用

（1）適應(yīng)了GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求。發(fā)射器與客戶端的通訊主要依賴家庭環(huán)境中的無線網(wǎng)絡(luò)，傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性主要依賴于GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍和信號強度大小，目前GSM網(wǎng)絡(luò)在城市社區(qū)內(nèi)的覆蓋已經(jīng)非常廣，這就為無線遠傳抄表發(fā)射器功能實現(xiàn)提供了前提條件。為了更好地接收信號，也可以在每個小區(qū)安裝無線數(shù)據(jù)集中器，利用無線電信號的方式連接，實現(xiàn)小區(qū)的集中抄表，通過GSM/GPRS連接到公司服務(wù)器，形成全面的網(wǎng)絡(luò)化遠程監(jiān)控和管理，利用顯示器直接瀏覽用戶用水資料。

（2）實現(xiàn)遠傳管理功能。利用無線遠傳抄表發(fā)射器的原理，終端收費系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程控制，抄錄每只階梯水表的使用量，控制每只階梯水表的閥門開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)階梯限量實現(xiàn)階梯價的收費。在實際應(yīng)用過程中，通過遠程校準(zhǔn)的方式使用戶水表時針實現(xiàn)精準(zhǔn)化的顯示，抄表人員每天可以利用網(wǎng)絡(luò)查詢用戶水表利用狀況，發(fā)現(xiàn)問題后可立即對水表進行維護保養(yǎng)，同時對于欠費用戶可以采用關(guān)掉閥的形式給予警告，減少了電話通知等煩瑣步驟。

（3）采用射頻IC卡實現(xiàn)充值管理。抄表發(fā)射器在功能實現(xiàn)中，射頻卡通信電路采用了125KHz射頻IC U2270B作為基站發(fā)射、接收專用芯片。如果網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全面或者無法布線聯(lián)網(wǎng)時，可以通過射頻IC卡來進行充值管理，用戶購買射頻IC卡來購買充值然后回到家中對階梯水表進行充值，階梯水表會根據(jù)內(nèi)部時鐘來按月進行階梯計費，費用用完時，閥門執(zhí)行機構(gòu)會關(guān)閉閥門并向用戶發(fā)出欠費通知，實現(xiàn)高效率的管理[3]。

3結(jié)束語

綜上所述，無線遠傳抄表發(fā)射器組成模塊眾多，是一種智能化的發(fā)射器系統(tǒng)，隨著我國網(wǎng)絡(luò)信息覆蓋的全面性，發(fā)射器與網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)系越來越緊密。在具體的應(yīng)用中，抄表系統(tǒng)中的水費以及管理內(nèi)容可以保存在發(fā)射器內(nèi)的存儲系統(tǒng)內(nèi)，然后利用功能模塊對相關(guān)數(shù)據(jù)進行LCD顯示，界面參數(shù)穩(wěn)定性極高，實現(xiàn)了無線抄表系統(tǒng)功能的發(fā)揮。因此，可視化無線遠傳抄表發(fā)射器彌補了當(dāng)前市場上抄表系統(tǒng)功能不健全、系統(tǒng)不穩(wěn)定等弱點，達到了節(jié)約用水、避免水資源浪費的目的。

參考文獻

[1] 郭銳，武永華，張淑城.攝像直讀無線遠傳抄表系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].儀表技術(shù)，2019，28（4）：6-9.

[2] 朱慧勇.一種Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠程抄表設(shè)計研究[J].電子測試，2019，36（15）：26-27.

[3] 王韋剛，丁良，曹祥春.自主協(xié)議的低功耗無線抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].無線電工程，2019，49（4）：17-21.