專利名稱：一種大型公共建筑水耗無線遠程實時計量系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種電子信息技術領域，涉及一種能實現大型公 共建筑水耗無線遠程實時計量系統。
技術背景國家中長期科技發展規劃綱要中指出"我國已進入快速城鎮化時 期。實現城鎮化和城市協調發展，對科技提出迫切需求"。"以城鎮區 域科學規劃為重點，促進城鄉合理布局和科學發展，以節能和節水為 先導，發展資源節約型城市，加強信息技術應用，提高城市綜合管理 水平，發展城市生態人居環境和綠色建筑"。本專利的內容符合國家 中長期科技發展規劃綱要和陜西省科技發展規劃的要求，全面貫徹落 實科學發展觀。目前，人們對大型公共建筑節能的自覺性、意識相對較差，特別 是節水問題，若沒有一套應用信息化技術的先進管理，根本無法杜絕 資源及能耗浪費的現狀。只有達到了能耗的準確計量、及時通報、科 學化管理，才能使國家制訂的有關節能審查制度和能耗的定額管理制 度落到實處。本實用新型所提出的大型公共建筑水耗無線遠程實時計 量系統就是用無線水表采集大型公共建筑實時用水數據，避免人為抄 表的麻煩，通過對住戶數據的分析掌握建筑能耗的現狀，建立能耗模 型，預測能耗使用，從而科學管理，達到大型公建的節能。在能耗數據的采集方面，大多數公司或廠礦企業由于擔心在國家 節能降耗旗幟下能耗超標或接近超標，想盡一切辦法來互相推脫責任，拒絕提供數據；能耗管理粗放，由于擔心因浪費而受到懲罰，實 際中仍存在能耗管理中的弄虛作假現象；甚至水司也因為涉及到各個 單位的隱私而拒絕提供數據。在獲取用電、用水數據時大部分還處于人工抄表階段、紙制文件形式進行保存，誤差難以避免；更無法及時 掌握整個城市能耗狀況，預測資源及能源的使用，達到科學用能、優 化用能、提高能源使用效率。在信息的管理方面，缺少一個規范的自來水信息統一管理平臺 (自來水企業信息門戶)；在自來水系統的信息化過程中，戶表數據 的自動抄送具有十分重要的意義，也是行業單位迫切想要解決的問 題，因為水表數據抄送的準確性，及時性，直接影響自來水系統的信 息化水平，甚至管理決策，經濟效益。傳統的手工抄表費時，費力， 準確性和及時性得不到可靠的保障，這導致了相關營銷和企業類軟件 不能獲得足夠詳細和準確的原始數據； 一般人工抄表都按月抄表，用 于用戶計量來說是可行的但不方便，對于大型公共建筑的實際需求催 生著自動抄表系統的技術和應用的不斷發展。本實用新型的提出，將 為某個城市或區域建立資源節約型、環境友好型社會盡微薄之力。根據當前國內外水表發展的現狀以及有線水表全自動計量抄表 系統的缺陷和數字化建設的需要，必須建立高質量，高效益，高可靠 性，維護性能好，電能消耗小，智能化的無線遠程實時計量系統。 發明內容本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一 種能實現大型公共建筑水耗無線遠程實時計量系統，該系統能夠避免 手工抄表費時，費力，準確性和及時性得不到保障的特點，也使數據 由粗放型向集約型管理的轉變邁出了堅實的一步，同時也配合了大型 公共建筑物業的收費系統，便利了其用戶收費等問題，使大型公共建 筑物業管理人員可以在主控計算機房進行實時操作。本實用新型具有 省電、可靠、成本低、時延短、網絡容量大、安全等優點，針對當前 智能型自來水抄表管理切實有效。本實用新型解決技術問題的設想是對大型公共建筑住戶設置智能水表，并設置數據集中器，數據集中器根據與智能水表MCU的通信 將數據源源不斷地傳到監控中心，管理人員可以根據計算機報警提示 進行收費，達到集約型用水量管理。為解決上述技術問題，本實用新型解決技術問題所采用的技術方 案是它包括管理中心(1)、有線無線網絡互連(16)、無線網絡互 聯(15)和終端節點(14),所述終端節點(14)與所述無線網絡互 聯相連，所述無線網絡互聯(15)與有線無線網絡互連(16)，所述 有線無線網絡互連(16)還與管理中心(1)相連。所述管理中心(1)包括計算機終端(2)、串行接口服務器(3) 和以太網，所述計算機終端(2)與串行接口服務器(3)相連，所述 串行接口服務器(3)與以太網(4)相連，以太網(4)還與有線無線 網絡互連(16)的Internet (5)相連。所述有線無線網絡互連(16)包括GPRS (7)、移動路由器(6) 和Internet (5)，所述Internet (5)與所述移動路由器(6)連接 相連，所述移動路由器(6)連接與所述GPRS (7)相連，所述移動 路由器(6)還與所述有線無線網絡互連(16)的網關(8)相連。所述無線網絡互聯(15)包括適配器(9)和網關(8)，所述網 關(8)與適配器(9)相連，所述適配器(9)還與終端節點(14) 的網絡協調器(10)相連。所述終端節點(14)包括中繼器(11)和網絡協調器(10)，所 述網絡協調器(10)與中繼器(11)相連，所述中繼器(11)還與智 能水表(13)相連。與現有技術相比，本實用新型有益效果體現在1、水耗無線遠程實時計量系統的準確性本實用新型通過采用高質量的數據集中器，無線通信模塊，智能 水表MCU和主控計算機，能夠及時捕捉上述大型公共建筑用戶實時用5水量，通過在其無線網絡傳輸中采取8bit數據方式傳輸，以及定時 發送、巡檢和報警輸出的三種傳輸方式進行協調工作，可以使信息數 據能夠在第一時間進行網絡傳輸；充分保證了數據的準確性，有效避 免了大型公共建筑用戶用水量的誤報和漏報，避免人為抄表的不準 確。2、 最新的技術系統利用先進技術，在現有水表基礎上使其成為無源無線直讀式 遠傳表，代替傳統用戶水表，該表的優點是脈沖累加式計量，需初 始化，系統在首次開通及出現故障維修重新啟動后需對表初始化，維 護的工作量得到極大的降低。3、 基于最新的無線傳感器網絡結構本實用新型采用了近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低 成本的雙向無線通信技術，構建起大型公共建筑水耗無線遠程實時計 量系統，與傳統的系統相比，系統安裝，調試的復雜度大大降低，有 著很強的針對性和實用性。另外，系統利用數傳模塊建立起無線網絡，同時建立自成一體的 無線網絡協議，使其具有較高的抗干擾性，可靠性，安全性，同時為 安裝，維護帶來方便。4、各級站及用戶的數據采集軟件和系統軟件的研制系統研制各級站及用戶的數據采集軟件和系統軟件，以保證整個 系統可靠地，穩定地運行。5、 低廉的成本本實用新型成本將會非常低廉，易于市場推廣。6、 數據直觀齊全易操作本發明將計量傳感器釆集到的信息，由上述無線傳感器網絡傳輸 通道傳至監控中心的主控計算機，通過顯示器中友好的界面，使該控制系統便于操作。7、無線網絡的自組織，自愈功能強大具備自組織，自愈能力的自動抄表網絡才是最理想，最強大的網絡。
圖l為本發明的控制原理圖； 圖2為本發明的系統結構圖。
具體實施方式
參見以上圖l，本實用新型是基于無線傳感器網絡技術的大型公 共建筑水耗無線遠程實時計量系統。具體地說，本實用新型是一種基 于無線傳感器網絡技術平臺的數據采集控制裝置。數據集中器由無線 通信模塊通過無線網絡通信技術標準實現無線通信。MCU與無線通信 模塊間構成呈雙向通道通信模式，Zigbee通信與脈沖計數間也構成 了雙向通道通信模式；數據集中器與Zigbee通信模塊間構成呈雙向 通信模式。當物業管理中心的管理人員從管理中心1中看到大型公共 建筑用戶實時用水數據后，將決定是否收取水費。具體可選用基于ZigBee無線網絡技術的無限傳感器網絡技術1、 基于最新的ZigBee技術的無線網絡結構ZigBee技術是專門針對無線傳感器網絡開發的一種近距離、低 復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術。本實用 新型采用了最新的ZigBee無線通信技術，構建起大型公共建筑水耗 無線遠程實時計量系統，使該系統安裝，調試的復雜度大大降低。2、 設備省電，通信可靠，成本低廉ZigBee技術采用了多種節電的工作模式，可以確保兩節五號電 池支持長達六個月到兩年左右的時間。另外，ZigBee采用了CAMA-CA 的碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙，7避免了發送數據時競爭和沖突；MAC層采用了完全確認的數據傳輸機 制，每個發送的數據包都必須等待接受方的確認信息。本發明采用ZigBee技術具有低速率、低功耗、低成本等特點， 而且ZigBee模塊的價格仍在進一步降低，本發明成本將會非常低廉， 易于市場推廣。3、 網絡容量大，數據安全一個ZigBee網絡可以容納最多254個從設備和一個主設備，一 個區域內可以同時存在200多個ZigBee網絡。ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，加密算法采用 AES-128,同時各個應用可以靈活確定其安全屬性。4、 合理的組網需要所構建的ZigBee網絡既可以是星型拓撲，也可以是網狀網絡拓 撲，不論是哪種拓撲結構的ZigBee網絡，根據實際的組網需要，設 計合理的網絡結構。5、 低功耗在單一的芯片內包含了 802.15. 4及ZigBee兼容系統中必備的組 件，支持同步睡眠和喚醒，有效的降低了功耗，大型公共建筑水耗無 線遠程實時計量系統耗能原件較少，僅靠兩節標準5號電池就可持續 工作6個月至兩年，從而延長了各探測器節點維護周期，節省了相應 的人力和物力。6、 網絡的自組合，自愈能力強具備自組織，自愈能力的無線通信網絡才是大型公共建筑水耗無 線遠程實時計量系統最理想的通信方式。綜上所述，本實用新型可以采用靈敏度適中的8位至10位的計 量傳感器，采用兼容2. 4GHz IEEE802. 15. 4無線收發芯片CC2420， CC2420基于SmartRF03技術，使用0. 18umCM0S工藝生產，具有很高的集成度。該芯片體積小功率低，主控單片機采用AVR內核的8位單 片機Atmegal28L，它采用先進的RISC架構，提供豐富的1/0，并具 有很低的功耗。同時，它具有啟動引導功能，給程序的升級和維護提 供了極大的方便，非常適合本發明。本實用新型的具體實施方式
為終端節點14中的中繼器11通過對 數據信號的重新發送或者轉發，擴大網絡傳輸的距離，網絡協調器IO 通過中繼器11存儲智能水表13所采集的數據與轉發數據信息。適配器 9把網絡協調器10中的數據通過網關8傳送到無線通信網絡GPRS7中， 實現無線網絡到有線網絡的轉換，有線無線網絡互聯16中GPRS7網絡 通過移動路由器6與Internet5連接。管理中心l通過GPRS7在本地及遠 程讀取已經存儲在網絡協調器IO中的數據，從而對建筑物內各點的水 耗進行實時監控和計量。
權利要求1.一種大型公共建筑水耗無線遠程實時計量系統，它包括管理中心(1)、有線無線網絡互連(16)、無線網絡互聯(15)和終端節點(14)，其特征是所述終端節點(14)與所述無線網絡互聯相連，所述無線網絡互聯(15)與有線無線網絡互連(16)，所述有線無線網絡互連(16)還與管理中心(1)相連。
2、 根據權利要求1所述的一種大型公共建筑水耗無線遠程實時計量 系統，其特征是所述管理中心(1)包括計算機終端(2)、串行接 口服務器(3)和以太網，所述計算機終端(2)與串行接口服務器(3) 相連，所述串行接口服務器(3)與以太網(4)相連，以太網(4) 還與有線無線網絡互連(16)的Internet (5)相連。
3、 根據權利要求1所述的一種大型公共建筑水耗無線遠程實時計量 系統，其特征是所述有線無線網絡互連(16)包括GPRS (7)、移 動路由器(6)和Internet (5),所述Internet (5)與所述移動路 由器(6)連接相連，所述移動路由器(6)連接與所述GPRS (7)相 連，所述移動路由器(6)還與所述有線無線網絡互連(16)的網關(8)相連。
4、 根據權利要求1所述的一種大型公共建筑水耗無線遠程實時計量 系統，其特征是所述無線網絡互聯(15)包括適配器(9)和網關(8)，所述網關(8)與適配器(9)相連，所述適配器(9)還與終 端節點(14)的網絡協調器(10)相連。
5.根據權利要求1所述的一種大型公共建筑水耗無線遠程實時計量 系統，其特征是所述終端節點(14)包括中繼器(11)和網絡協調 器(10)，所述網絡協調器(10)與中繼器(11)相連，所述中繼器(II) 還與智能水表(13)相連。
專利摘要本實用新型涉及一種大型公共建筑水耗無線遠程實時計量系統，它包括管理中心(1)、有線無線網絡互連(16)、無線網絡互聯(15)和終端節點(14)，所述終端節點(14)與所述無線網絡互聯相連，所述無線網絡互聯(15)與有線無線網絡互連(16)，所述有線無線網絡互連(16)還與管理中心(1)相連。該系統能夠避免手工抄表費時、費力，能準確性和及時性得不到保障的特點，同時也配合了大型公共建筑物業的收費系統，便利了其用戶收費等問題，使大型公共建筑物業管理人員可以在主控計算機房進行實時操作。
文檔編號G01F15/06GK201352135SQ20082022856
公開日2009年11月25日 申請日期2008年12月31日 優先權日2008年12月31日
發明者于軍琪, 宮夏屹, 柳 楊 申請人:西安建筑科技大學