基于无线通道的燃气自动抄表系统的研究与开发.doc
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基于无线通道的燃气自动抄表系统的研究与开发,85页共计34647字摘要目前抄表方式以有线方式为主，诸如电力线载波、电话线、rs485或者是上述几种有线方式的混合。随着城市和智能小区的发展，有线系统先天存在着布线，施工周期长、工程安装成本及维护成本高和系统扩展性差等问题，已经越来越满足不了城市发展的需要，而小功率无线电波通信方式由于其通信方便、组网简单、无需申请频...
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85页共计34647字
摘 要
目前抄表方式以有线方式为主，诸如电力线载波、电话线、RS485或者是上述几种有线方式的混合。随着城市和智能小区的发展，有线系统先天存在着布线，施工周期长、工程安装成本及维护成本高和系统扩展性差等问题，已经越来越满足不了城市发展的需要，而小功率无线电波通信方式由于其通信方便、组网简单、无需申请频点使用权以及投资少等特点，为国内外越来越多的自动抄表系统所采用。
本文对目前有线燃气自动抄表方式作了深入的研究，在瑞迅公司原有线抄表系统的基础上，采用小功率无线电波通信方式，提出了两种结构型式的小区无线抄表系统方案—基于无线双向燃气表方案和基于无线采集器方案，并对这两种方案的硬件和软件进行了设计和实现。
本文首先针对现有脉冲表具计数不准、需要复杂布线和可靠性差等问题，对于不同无线抄表方案设计了两种新型具有无线远传接口的表具。其次专门针对基于无线采集器方案设计了一种具有无线接口的数据采集终端，它具有独立存储空间，能完成对无线单向燃气表数据采集，也能响应手持式抄表机指令，完成数据通讯任务。第三手持式抄表机应用软件设计。手持式抄表机作为底层无线燃气表具、无线采集器和上层信息管理系统之间信息交换的载体，手持机通过相关通信协议实现与无线表具和无线采集器直接通信，从而实现了包括表具数据的读取存储以及无线表具的设置等功能。最后通过中心管理信息系统软件设计，实现了抄表机数据导入和抄表任务下载、手持机应用软件更新以及抄表机参数设置等功能并且对上传抄表数据实现了数据智能化处理、收费和票据报表输出的功能。
系统运行测试表明系统性能达到了预定的目标，系统满足了实际的需求，具有较高的实际运用价值。
关键字:自动抄表系统、无线通信协议、无线模块、手持机、串口通信
摘 要 4
1绪论 5
1.1研究背景和意义 5
1.2国内外自动抄表系统发展及应用现状 6
1.3现有自动抄表系统解决方案 7
1.3.1有线抄表系统 7
1.3.2电力载波抄表系统 9
1.3.3无线抄表系统 10
1.4本文研究内容与章节安排 14
2无线抄表系统总体设计 16
2.1系统设计总体要求 16
2.2系统方案设计 17
2.2.1无线方式选择 17
2.2.2系统结构设计 17
2.2.3计量表具计量方式的选择与设计 20
2.2.4无线通讯模块的选择 22
2.2.5手持机选择 23
2.2.6中心管理信息系统设计 27
2.3本章小结 28
3无线抄表系统底层硬件平台设计 28
3.1基于无线双向燃气表方案的底层硬件设计 28
3.2基于采集器方案的底层硬件设计 31
3.2.1无线表具设计 31
3.2.2无线采集器设计 32
3.3本章小结 34
4手持机软件系统设计 35
4.1手持机介绍 35
4.1.1手持机体系结构 35
4.1.2手持机软件开发环境 36
4.2手持机系统功能分析 36
4.3手持机软件操作主流程设计 37
4.4手持机主界面设计 39
4.5数据通信模块设计 40
4.5.1通信协议的制定 41
4.5.2软件实现 43
4.6抄表功能模块设计 44
4.6.1通讯协议的制定 45
4.6.2软件实现 48
4.7手持机数据结构设计 50
4.8其它功能模块设计 53
4.10本章小结 55
5.中心管理系统设计 56
5.1系统总体需求分析 56
5.1.1系统需求描述 56
5.1.2数据库管理模块功能描述 58
5.1.3基本业务模块功能描述 59
5.1.4抄表管理模块功能描述 59
5.2基于UML的系统模型 59
5.2.1 UML简介 60
5.2.2系统用例图 62
5.2.3系统时序图 65
5.2.4系统协作图 68
5.2.5系统状态图 69
5.2.6系统活动图 70
5.3数据库设计 73
5.4软件开发与实现 74
5.5本章小结 75
6运行与测试 76
6.1系统运行环境构建 76
6.4管理软件数据处理 79
6.5本章小结 80
7总结与展望 81
7.1研究总结 81
7.2研究展望 82
参考文献 84
参考文献
2.物业管理条例，2003年S月28日国务院第9次常务会议通过
3.惠萍，李红卫.深圳市远程抄表系统的现状与管理建议.城市建筑智能系统.2003(7): 28-29
4.王再英，韩养社，高虎贤编著.智能建筑—楼宇自动化系统原理与应用北京:电子工业出版社2005
5. Koch, William, "AMR doesn't just read meters-It's a competitive weapon", Electrical World, April 1997
6.黄祖华，郭华.远程自动抄表系统的现状及发展趋势.浙江建筑.2006（O5): 69-71
7. Howard,Scott. The Scott Report: AMR Deployments in North America. Sixth Edition.2002
8.徐卫.燃气远程抄表系统应用的可行性研究.上海煤气..2002(6): 14-16
9.胡伟，张广明，花伟.一种燃气远程抄表系统的设计.机械与电子.2006(3): 57-64
10.钟道昌，姜丽华.基于RS485/422总线和电话线载波的电能表远程抄表系统.测控技术.2001(10): 64-66
11.齐秀波.电能计量集中抄表技术的发展.电测与仪表..2006.43.(488): 48-50
12.荆秋锋，刘素娟.立足国内电表状况谈抄表发展.电力建设.2004 (09) : 41-43
13.施蔚青，谭太洋.基于光纤通信方式的抄表系统通道设计.中国科技论文在线
14.代波，潘承锉.南宁供电局配电自动化系统通信传输方案探讨.2003.26 (1): 62-64,74
15.李莉，李小平.小区智能远传自动抄表系统冲国计量.2003(10) : 49-50
16.金坤善，刘立群，孙志毅.M-BUS总线在远程抄表中的运用.太原科技大学学报. 2006.27 ( 02 ) : 114-117
17.王雁冰，丁保忠，陈春武，昊国良.低压电力线载波远程自动抄表技术的发展与实现. 河北电力技术.20005.(19): 42-44
18. Yan Liu, Noel N. Schulz. Integrated fuzzy filter for distribution outage information. Electric Power Systems Research. 2002 (63): 177-184
19.沈丽著，张恩宝，陈群.无线技术在上海电力中的应用.电力系统通信.2007.28 (171): 5-8
20.钟道昌，姜丽华.基于RS485/422总线和电话线载波的电能表远程抄表系统.测控技 术.2001(10): 64-66
21.侯勇，王柏林，顾燕.一体化红外线接收模块及其在红外抄表通讯中的应用.自动化与 仪表.2001(O5)
22.刘水，张春强，熊九平.红外抄表技术在电压统计系统中的应用.江西电力.2003(3) 1~3
23.王宏民，王玉萍，赵东劲.基于单片机的掌上红外抄表器的设计.煤炭技术.2006.25 (5):32-33
24.董健，常正跃.智能水表及远程集中抄表的现状及发展趋势.中国住宅设施.2003 (14): 31-32
25.张俊芳，彭丽，吴军基，杨伟.基于蓝牙技术与GSM通信的集中抄表系统.电力需求管理.2005 （05):36-38
26.白剑波等.ZigBee技术及其在楼宇自动化系统中应用的思考.智能建筑与城市信息.2006(1):102-104
27.余仕友，吴伟.自动抄表系统的发展与展望.科技创业月刊.2006(03 ) : 83-84
摘 要
目前抄表方式以有线方式为主，诸如电力线载波、电话线、RS485或者是上述几种有线方式的混合。随着城市和智能小区的发展，有线系统先天存在着布线，施工周期长、工程安装成本及维护成本高和系统扩展性差等问题，已经越来越满足不了城市发展的需要，而小功率无线电波通信方式由于其通信方便、组网简单、无需申请频点使用权以及投资少等特点，为国内外越来越多的自动抄表系统所采用。
本文对目前有线燃气自动抄表方式作了深入的研究，在瑞迅公司原有线抄表系统的基础上，采用小功率无线电波通信方式，提出了两种结构型式的小区无线抄表系统方案—基于无线双向燃气表方案和基于无线采集器方案，并对这两种方案的硬件和软件进行了设计和实现。
本文首先针对现有脉冲表具计数不准、需要复杂布线和可靠性差等问题，对于不同无线抄表方案设计了两种新型具有无线远传接口的表具。其次专门针对基于无线采集器方案设计了一种具有无线接口的数据采集终端，它具有独立存储空间，能完成对无线单向燃气表数据采集，也能响应手持式抄表机指令，完成数据通讯任务。第三手持式抄表机应用软件设计。手持式抄表机作为底层无线燃气表具、无线采集器和上层信息管理系统之间信息交换的载体，手持机通过相关通信协议实现与无线表具和无线采集器直接通信，从而实现了包括表具数据的读取存储以及无线表具的设置等功能。最后通过中心管理信息系统软件设计，实现了抄表机数据导入和抄表任务下载、手持机应用软件更新以及抄表机参数设置等功能并且对上传抄表数据实现了数据智能化处理、收费和票据报表输出的功能。
系统运行测试表明系统性能达到了预定的目标，系统满足了实际的需求，具有较高的实际运用价值。
关键字:自动抄表系统、无线通信协议、无线模块、手持机、串口通信
摘 要 4
1绪论 5
1.1研究背景和意义 5
1.2国内外自动抄表系统发展及应用现状 6
1.3现有自动抄表系统解决方案 7
1.3.1有线抄表系统 7
1.3.2电力载波抄表系统 9
1.3.3无线抄表系统 10
1.4本文研究内容与章节安排 14
2无线抄表系统总体设计 16
2.1系统设计总体要求 16
2.2系统方案设计 17
2.2.1无线方式选择 17
2.2.2系统结构设计 17
2.2.3计量表具计量方式的选择与设计 20
2.2.4无线通讯模块的选择 22
2.2.5手持机选择 23
2.2.6中心管理信息系统设计 27
2.3本章小结 28
3无线抄表系统底层硬件平台设计 28
3.1基于无线双向燃气表方案的底层硬件设计 28
3.2基于采集器方案的底层硬件设计 31
3.2.1无线表具设计 31
3.2.2无线采集器设计 32
3.3本章小结 34
4手持机软件系统设计 35
4.1手持机介绍 35
4.1.1手持机体系结构 35
4.1.2手持机软件开发环境 36
4.2手持机系统功能分析 36
4.3手持机软件操作主流程设计 37
4.4手持机主界面设计 39
4.5数据通信模块设计 40
4.5.1通信协议的制定 41
4.5.2软件实现 43
4.6抄表功能模块设计 44
4.6.1通讯协议的制定 45
4.6.2软件实现 48
4.7手持机数据结构设计 50
4.8其它功能模块设计 53
4.10本章小结 55
5.中心管理系统设计 56
5.1系统总体需求分析 56
5.1.1系统需求描述 56
5.1.2数据库管理模块功能描述 58
5.1.3基本业务模块功能描述 59
5.1.4抄表管理模块功能描述 59
5.2基于UML的系统模型 59
5.2.1 UML简介 60
5.2.2系统用例图 62
5.2.3系统时序图 65
5.2.4系统协作图 68
5.2.5系统状态图 69
5.2.6系统活动图 70
5.3数据库设计 73
5.4软件开发与实现 74
5.5本章小结 75
6运行与测试 76
6.1系统运行环境构建 76
6.4管理软件数据处理 79
6.5本章小结 80
7总结与展望 81
7.1研究总结 81
7.2研究展望 82
参考文献 84
参考文献
2.物业管理条例，2003年S月28日国务院第9次常务会议通过
3.惠萍，李红卫.深圳市远程抄表系统的现状与管理建议.城市建筑智能系统.2003(7): 28-29
4.王再英，韩养社，高虎贤编著.智能建筑—楼宇自动化系统原理与应用北京:电子工业出版社2005
5. Koch, William, "AMR doesn't just read meters-It's a competitive weapon", Electrical World, April 1997
6.黄祖华，郭华.远程自动抄表系统的现状及发展趋势.浙江建筑.2006（O5): 69-71
7. Howard,Scott. The Scott Report: AMR Deployments in North America. Sixth Edition.2002
8.徐卫.燃气远程抄表系统应用的可行性研究.上海煤气..2002(6): 14-16
9.胡伟，张广明，花伟.一种燃气远程抄表系统的设计.机械与电子.2006(3): 57-64
10.钟道昌，姜丽华.基于RS485/422总线和电话线载波的电能表远程抄表系统.测控技术.2001(10): 64-66
11.齐秀波.电能计量集中抄表技术的发展.电测与仪表..2006.43.(488): 48-50
12.荆秋锋，刘素娟.立足国内电表状况谈抄表发展.电力建设.2004 (09) : 41-43
13.施蔚青，谭太洋.基于光纤通信方式的抄表系统通道设计.中国科技论文在线
14.代波，潘承锉.南宁供电局配电自动化系统通信传输方案探讨.2003.26 (1): 62-64,74
15.李莉，李小平.小区智能远传自动抄表系统冲国计量.2003(10) : 49-50
16.金坤善，刘立群，孙志毅.M-BUS总线在远程抄表中的运用.太原科技大学学报. 2006.27 ( 02 ) : 114-117
17.王雁冰，丁保忠，陈春武，昊国良.低压电力线载波远程自动抄表技术的发展与实现. 河北电力技术.20005.(19): 42-44
18. Yan Liu, Noel N. Schulz. Integrated fuzzy filter for distribution outage information. Electric Power Systems Research. 2002 (63): 177-184
19.沈丽著，张恩宝，陈群.无线技术在上海电力中的应用.电力系统通信.2007.28 (171): 5-8
20.钟道昌，姜丽华.基于RS485/422总线和电话线载波的电能表远程抄表系统.测控技 术.2001(10): 64-66
21.侯勇，王柏林，顾燕.一体化红外线接收模块及其在红外抄表通讯中的应用.自动化与 仪表.2001(O5)
22.刘水，张春强，熊九平.红外抄表技术在电压统计系统中的应用.江西电力.2003(3) 1~3
23.王宏民，王玉萍，赵东劲.基于单片机的掌上红外抄表器的设计.煤炭技术.2006.25 (5):32-33
24.董健，常正跃.智能水表及远程集中抄表的现状及发展趋势.中国住宅设施.2003 (14): 31-32
25.张俊芳，彭丽，吴军基，杨伟.基于蓝牙技术与GSM通信的集中抄表系统.电力需求管理.2005 （05):36-38
26.白剑波等.ZigBee技术及其在楼宇自动化系统中应用的思考.智能建筑与城市信息.2006(1):102-104
27.余仕友，吴伟.自动抄表系统的发展与展望.科技创业月刊.2006(03 ) : 83-84
