远程自动抄表系统研究

陈昱帆 金鑫

摘 要：近年来自动抄表系统发展迅速，但是由于传统抄表方式根深蒂固，新技术新方法的普及尚需时日。自动抄表系统是家庭自动化工程的重要一环，它大大改善了以往人工上门抄表的种种不便，开创了能源自动化收费管理的新纪元。

关键词：物联网；远程；自动抄表

远程自动抄表系统：是一种能够自动捕捉并记录用户数据的系统，并通过一种特定的通信方式把数据和其他相关信息传送到数据管理中心，经过相应的处理后，发送给相应的能源供应商，完成相应的计费和管理功能。

该设计的自动抄表系统包括三大层：感知层、网络层、应用层。其中感知层包括：数据收集处理模块、数个计费表和相应的数据采集模块3部分；网络层包括：SIM卡传输模块和数据接收和监控模块2部分；应用层包括：数据处理中心、综合数据库和查询服务网站3部分。

此设计研究的远程无线抄表系统把无线抄表系统与物联网的先进理论相结合，用物联网的开放、分层、可扩展的体系结构特点丰富无线抄表的应用。实现以用户为单位的综合集成抄表系统。

采集模块负责采集并转化收费表数据为相应的ASCII码组成的电信号，供数据收集处理模块收集并作简单处理后，定时通过SIM卡通信模块的GPRS传输功能传输到指定IP；接收和监控模块通过此IP监控数据的传输，并作相应处理后存入综合数据库。通过访问此数据库可以计算收费表的计费，也可供用户通过指定网站查询自家各个收费表计费情况。

本设计采用GPRS数据传输形式，这是一种得到广泛赞誉的无限数据传输方式。数据处理中心控制的接收和监控模块申请连接互联网，并申请一个公网固定IP地址，通过Internet将用户收费表由收集处理模块的GPRS网关直接发送到此固定IP地址，从而实现连接。

通信控制单元是数据采集、传输子系统的核心部分，它通过AT指令实现对收发模块的控制，把数据通过GPRS模式发送至数据处理中心，并通过接收到的控制字符采取相应的控制动作。市场上GPRS模块传输供应商有许多，应用最广泛的有SIMCOM公司的SIM模块系列、摩托罗拉公司的G20以及西门子的MC系列。鉴于普通的GPRS模块在使用时有很大的局限性，也考虑到价格和功能等方面的原因，我们选择了SIMCOM公司的SIM100作为该设计的GPRS传输模块。

该设计数据收集处理模块采用MSP430单片机作为数据处理和SIM卡控制核心。它的超低功耗低成本和丰富的功能模块的特点十分适合该设计中收集处理模块的要求。如今，MSP430单片机应用于工程控制的各个方面，特别是在监控，仪器仪表，医疗设备等方面。

基于物联网的远程自动抄表系统结构简单，控制容易，不需要重新组网，可方便的推广到不同地域使用。GPRS网络技术，由于引入分组概念，为设备无线接入Internet提供了一种先进的有效的手段。

用户数据采集终端的核心部分为MSP430控制采集终端和SIM100通信模块，为完善系统功能增加flash存储模块和时钟模块，用于实现数据存储和定时发送功能。

在充分考调查研究现有各数据库系统特点的前提下，该设计采用SQL Server数据库存储收费表数据，并基于AJAX和C#利用ASP.NET开发了一个基于WEB的用户数据库资源管理系统，以方便用户通过网络查看自家收费表计费情况，同时也方便数据库管理人员监控SQL Server数据库工作状态及数据库资源使用情况。

该设计基本完成了远程自动抄表系统的功能要求。收集处理模块采用MSP430单片机，用RS485总线模式实现对采集模块数据的采集，并通过RS232模式发送到SIM卡模块，SIM卡模块把数据通过GPRS方式传输到互联网上，互联网又连接到数据处理中心，数据处理中心把用户数据统一进行收集处理再发送到指定用户收费表信息数据库中，从而实现资源供应商的集中收费和用户个人的查询功能。

该设计通过模块功能和软硬件设计丰富了自动抄表系统的功能，完成了自动收集用户收费表数据、方便供应商收费和管理、方便用户查询自家收费数据的目的。

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