燃气无线抄表系统集中器设计.pdf

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1、第3期机电技术61燃气无线抄表系统集中器设计钱美黄伟(四川大学制造科学与工程学院，四川成都610065)摘要：集中器是无线抄表系统的重要组成部分，为满足燃气行业发展对无线抄表系统的新要求，提高集中器的整体性能，设计了一种实时性、稳定性、可靠性都较好的低功耗集中器：以MK60DN512vLQ10为主控芯片，使用短信方式进行燃气表数据采集，并通过以太网控制器LAN8720实时地将数据传输到上位机。集中器的软硬件均采用模块化结构，成本较低，使用便捷，具有很好的实用推广价值。关键词：集中器；MCU；短消息；数据传输；电源中图分类号：TP3l1文献标识码：

2、A文章编号：1672—4801(2015)03—061—04随着我国燃气行业的加速发展，管道燃气用过移动基站以短消息的形式向相应的燃气表发出户不断增加，燃气费的收取成为了关键性问题。抄表命令，燃气表收到命令后将用户的使用信息传统的人工抄表方式不仅耗时耗力，而且准确度以短消息形式发送给集中器，集中器采集到信息低，已经无法满足燃气行业的发展新要求。技术后进行分析处理并储存，再通过网络将信息传送的发展为燃气行业带来了各种新的技术和管理办到监控中心。法，近几年出现的基于无线通讯技术而迅速发展起来的无线抄表技术，在解决了屏蔽和死点问题的基础上，可以满足实时

3、监控、安装实施简单、维护量小、高可靠性的要求，完全符合目前燃气行业器监控中心抄表的需求n1。而随着通讯技术和设备的不断完善、应用成本的不断降低，燃气行业对无线抄表系图1统的实时性、准确性、稳定性提出了更高的要求。燃气无线抄表系统包括监控中心、集中器、燃集中器作为整个系统的核心，用于数据信息的中气表终端。集中器的主要功能为：通过GSM模块转，其作用是至关重要的。本文给出了集中器的发送和接收短信，准确、可靠地采集燃气表数据；相关设计，利用已有的GSM网络远程采集燃气表将采集到的数据进行处理并储存，根据监控中心的使用信息，存储数据后通过网络将数据传输至

4、的命令传输储存的数据；同时可进行参数设置和监控中心，能够有效地解决目前抄表系统集中器查询、终端维护等工作。存在的稳定性差、可靠性低等问题，真正实现系统的安全、可靠与实时性-z-。2集中器的硬件设计1燃气无线抄表系统本系统中，集中器主要由MCU主控制单元模块、数据采集模块、存储模块、数据传输模块、时钟目前无线抄表系统的结构按其工作方式主要模块、电源模块以及显示模块等组成。具体的硬分为两种：一种为使用手持式抄表器抄取燃气表件结构如图2所示。或集中器的数据，随后将数据采用无线传输方式传输到监控中心p；另一种方式为在无线抄表区域内设置采集节点安装集中器，

5、集中器按照监控中心的指令直接采集燃气表的数据并上传至监控中心。本系统采用第二种结构。如图l所示，监控中心向集中器下达采集命令，集中器根据指令通图2集中器的硬件框图作者简介：钱美(1990一)。女，硕士，研究方向：精密测量技术与仪器。第3期钱美等：燃气无线抄表系统集中器设计63点、3．2in的TFTLCD液晶显示屏，采用ADS7843采集模块得到的数据转发至监控中心，同时，可接作为触摸控制器。收来自监控中心的相关指令，完成相应操作。上2．6电源模块传数据的方式有两种，可根据预先设定的时间定期上传，或根据监控中心的指令上传数据，还可以考虑到集中器中各

6、模块的供电电压、工作电使用USB读写设备从集中器拷贝数据。在数据传流以及功耗问题，集中器采用220V交流供电，使输部分，可根据实际网络情况进行选择。用开关电源将其转换成12V直流电压，一路通过DC／DC电源管理器TPS54331转换为3．8V，为3．3数据分析处理部分GSM模块供电，另一路通过LM2596-5转换成5V，对采集到的数据先进行存储处理，将存储的为USB模块供电，同时采用低压差稳压器LM1117数据封装成相应的数据包格式，再根据网络的情将5V转换为3．3V为PHY和MCU供电。况选择合适的传输方式，传送至监控中心。此外，在设计中还采用

7、了嵌人式安全模块(T—3．4系统参数设置部分ESAM)，实现访问权限控制、数据加密解密、防止利用触屏显示模块，时钟芯片提供时间信息，系统被篡改等功能，保证系统的安全性。同时，使不仅可以方便地对集中器进行参数的设置，还可用ESAM存储产品的序列号或版本号等关键信以实时查看该集中器工作时的相关信息。息，可根据该信息对产品的应用软件在线升级或3．5相关模块驱动提供相关的技术服务。硬件相关芯片的驱动设计是软件设计的重要3集中器的软件设计组成部分，好的驱动可以增加代码的可移植性，同集中器实现的功能较多，各模块间的数据传时可减少代码维护的难度】。MQX已提供

8、了输关系复杂，这使得集中器的软件设计也比较复LAN8720的驱动，在这里主要介绍GSM模块的杂。采用MessageQueueeXecut