專利名稱:一種大型公共建筑水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型屬于一種電子信息技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種能實(shí)現(xiàn)大型公 共建筑水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)。
技術(shù)背景國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃綱要中指出"我國(guó)已進(jìn)入快速城鎮(zhèn)化時(shí) 期。實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化和城市協(xié)調(diào)發(fā)展,對(duì)科技提出迫切需求"。"以城鎮(zhèn)區(qū) 域科學(xué)規(guī)劃為重點(diǎn),促進(jìn)城鄉(xiāng)合理布局和科學(xué)發(fā)展,以節(jié)能和節(jié)水為 先導(dǎo),發(fā)展資源節(jié)約型城市,加強(qiáng)信息技術(shù)應(yīng)用,提高城市綜合管理 水平,發(fā)展城市生態(tài)人居環(huán)境和綠色建筑"。本專利的內(nèi)容符合國(guó)家 中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃綱要和陜西省科技發(fā)展規(guī)劃的要求,全面貫徹落 實(shí)科學(xué)發(fā)展觀。目前,人們對(duì)大型公共建筑節(jié)能的自覺(jué)性、意識(shí)相對(duì)較差,特別 是節(jié)水問(wèn)題,若沒(méi)有一套應(yīng)用信息化技術(shù)的先進(jìn)管理,根本無(wú)法杜絕 資源及能耗浪費(fèi)的現(xiàn)狀。只有達(dá)到了能耗的準(zhǔn)確計(jì)量、及時(shí)通報(bào)、科 學(xué)化管理,才能使國(guó)家制訂的有關(guān)節(jié)能審查制度和能耗的定額管理制 度落到實(shí)處。本實(shí)用新型所提出的大型公共建筑水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì) 量系統(tǒng)就是用無(wú)線水表采集大型公共建筑實(shí)時(shí)用水?dāng)?shù)據(jù),避免人為抄 表的麻煩,通過(guò)對(duì)住戶數(shù)據(jù)的分析掌握建筑能耗的現(xiàn)狀,建立能耗模 型,預(yù)測(cè)能耗使用,從而科學(xué)管理,達(dá)到大型公建的節(jié)能。在能耗數(shù)據(jù)的采集方面,大多數(shù)公司或廠礦企業(yè)由于擔(dān)心在國(guó)家 節(jié)能降耗旗幟下能耗超標(biāo)或接近超標(biāo),想盡一切辦法來(lái)互相推脫責(zé)任,拒絕提供數(shù)據(jù);能耗管理粗放,由于擔(dān)心因浪費(fèi)而受到懲罰,實(shí) 際中仍存在能耗管理中的弄虛作假現(xiàn)象;甚至水司也因?yàn)樯婕暗礁鱾€(gè) 單位的隱私而拒絕提供數(shù)據(jù)。在獲取用電、用水?dāng)?shù)據(jù)時(shí)大部分還處于人工抄表階段、紙制文件形式進(jìn)行保存,誤差難以避免;更無(wú)法及時(shí) 掌握整個(gè)城市能耗狀況,預(yù)測(cè)資源及能源的使用,達(dá)到科學(xué)用能、優(yōu) 化用能、提高能源使用效率。在信息的管理方面,缺少一個(gè)規(guī)范的自來(lái)水信息統(tǒng)一管理平臺(tái) (自來(lái)水企業(yè)信息門戶);在自來(lái)水系統(tǒng)的信息化過(guò)程中,戶表數(shù)據(jù) 的自動(dòng)抄送具有十分重要的意義,也是行業(yè)單位迫切想要解決的問(wèn) 題,因?yàn)樗頂?shù)據(jù)抄送的準(zhǔn)確性,及時(shí)性,直接影響自來(lái)水系統(tǒng)的信 息化水平,甚至管理決策,經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的手工抄表費(fèi)時(shí),費(fèi)力, 準(zhǔn)確性和及時(shí)性得不到可靠的保障,這導(dǎo)致了相關(guān)營(yíng)銷和企業(yè)類軟件 不能獲得足夠詳細(xì)和準(zhǔn)確的原始數(shù)據(jù); 一般人工抄表都按月抄表,用 于用戶計(jì)量來(lái)說(shuō)是可行的但不方便,對(duì)于大型公共建筑的實(shí)際需求催 生著自動(dòng)抄表系統(tǒng)的技術(shù)和應(yīng)用的不斷發(fā)展。本實(shí)用新型的提出,將 為某個(gè)城市或區(qū)域建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)盡微薄之力。根據(jù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外水表發(fā)展的現(xiàn)狀以及有線水表全自動(dòng)計(jì)量抄表 系統(tǒng)的缺陷和數(shù)字化建設(shè)的需要,必須建立高質(zhì)量,高效益,高可靠 性,維護(hù)性能好,電能消耗小,智能化的無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一 種能實(shí)現(xiàn)大型公共建筑水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠避免 手工抄表費(fèi)時(shí),費(fèi)力,準(zhǔn)確性和及時(shí)性得不到保障的特點(diǎn),也使數(shù)據(jù) 由粗放型向集約型管理的轉(zhuǎn)變邁出了堅(jiān)實(shí)的一步,同時(shí)也配合了大型 公共建筑物業(yè)的收費(fèi)系統(tǒng),便利了其用戶收費(fèi)等問(wèn)題,使大型公共建 筑物業(yè)管理人員可以在主控計(jì)算機(jī)房進(jìn)行實(shí)時(shí)操作。本實(shí)用新型具有 省電、可靠、成本低、時(shí)延短、網(wǎng)絡(luò)容量大、安全等優(yōu)點(diǎn),針對(duì)當(dāng)前 智能型自來(lái)水抄表管理切實(shí)有效。本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題的設(shè)想是對(duì)大型公共建筑住戶設(shè)置智能水表,并設(shè)置數(shù)據(jù)集中器,數(shù)據(jù)集中器根據(jù)與智能水表MCU的通信 將數(shù)據(jù)源源不斷地傳到監(jiān)控中心,管理人員可以根據(jù)計(jì)算機(jī)報(bào)警提示 進(jìn)行收費(fèi),達(dá)到集約型用水量管理。為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方 案是它包括管理中心(1)、有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互 聯(lián)(15)和終端節(jié)點(diǎn)(14),所述終端節(jié)點(diǎn)(14)與所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互 聯(lián)相連,所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)(15)與有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16),所述 有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16)還與管理中心(1)相連。所述管理中心(1)包括計(jì)算機(jī)終端(2)、串行接口服務(wù)器(3) 和以太網(wǎng),所述計(jì)算機(jī)終端(2)與串行接口服務(wù)器(3)相連,所述 串行接口服務(wù)器(3)與以太網(wǎng)(4)相連,以太網(wǎng)(4)還與有線無(wú)線 網(wǎng)絡(luò)互連(16)的Internet (5)相連。所述有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16)包括GPRS (7)、移動(dòng)路由器(6) 和Internet (5),所述Internet (5)與所述移動(dòng)路由器(6)連接 相連,所述移動(dòng)路由器(6)連接與所述GPRS (7)相連,所述移動(dòng) 路由器(6)還與所述有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16)的網(wǎng)關(guān)(8)相連。所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)(15)包括適配器(9)和網(wǎng)關(guān)(8),所述網(wǎng) 關(guān)(8)與適配器(9)相連,所述適配器(9)還與終端節(jié)點(diǎn)(14) 的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(10)相連。所述終端節(jié)點(diǎn)(14)包括中繼器(11)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(10),所 述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)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(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在1、水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性本實(shí)用新型通過(guò)采用高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集中器,無(wú)線通信模塊,智能 水表MCU和主控計(jì)算機(jī),能夠及時(shí)捕捉上述大型公共建筑用戶實(shí)時(shí)用5水量,通過(guò)在其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸中采取8bit數(shù)據(jù)方式傳輸,以及定時(shí) 發(fā)送、巡檢和報(bào)警輸出的三種傳輸方式進(jìn)行協(xié)調(diào)工作,可以使信息數(shù) 據(jù)能夠在第一時(shí)間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸;充分保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,有效避 免了大型公共建筑用戶用水量的誤報(bào)和漏報(bào),避免人為抄表的不準(zhǔn) 確。2、 最新的技術(shù)系統(tǒng)利用先進(jìn)技術(shù),在現(xiàn)有水表基礎(chǔ)上使其成為無(wú)源無(wú)線直讀式 遠(yuǎn)傳表,代替?zhèn)鹘y(tǒng)用戶水表,該表的優(yōu)點(diǎn)是脈沖累加式計(jì)量,需初 始化,系統(tǒng)在首次開(kāi)通及出現(xiàn)故障維修重新啟動(dòng)后需對(duì)表初始化,維 護(hù)的工作量得到極大的降低。3、 基于最新的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本實(shí)用新型采用了近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低 成本的雙向無(wú)線通信技術(shù),構(gòu)建起大型公共建筑水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì) 量系統(tǒng),與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比,系統(tǒng)安裝,調(diào)試的復(fù)雜度大大降低,有 著很強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性。另外,系統(tǒng)利用數(shù)傳模塊建立起無(wú)線網(wǎng)絡(luò),同時(shí)建立自成一體的 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,使其具有較高的抗干擾性,可靠性,安全性,同時(shí)為 安裝,維護(hù)帶來(lái)方便。4、各級(jí)站及用戶的數(shù)據(jù)采集軟件和系統(tǒng)軟件的研制系統(tǒng)研制各級(jí)站及用戶的數(shù)據(jù)采集軟件和系統(tǒng)軟件,以保證整個(gè) 系統(tǒng)可靠地,穩(wěn)定地運(yùn)行。5、 低廉的成本本實(shí)用新型成本將會(huì)非常低廉,易于市場(chǎng)推廣。6、 數(shù)據(jù)直觀齊全易操作本發(fā)明將計(jì)量傳感器釆集到的信息,由上述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸 通道傳至監(jiān)控中心的主控計(jì)算機(jī),通過(guò)顯示器中友好的界面,使該控制系統(tǒng)便于操作。7、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的自組織,自愈功能強(qiáng)大具備自組織,自愈能力的自動(dòng)抄表網(wǎng)絡(luò)才是最理想,最強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)。
圖l為本發(fā)明的控制原理圖; 圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)以上圖l,本實(shí)用新型是基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大型公 共建筑水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)。具體地說(shuō),本實(shí)用新型是一種基 于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集控制裝置。數(shù)據(jù)集中器由無(wú)線 通信模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。MCU與無(wú)線通信 模塊間構(gòu)成呈雙向通道通信模式,Zigbee通信與脈沖計(jì)數(shù)間也構(gòu)成 了雙向通道通信模式;數(shù)據(jù)集中器與Zigbee通信模塊間構(gòu)成呈雙向 通信模式。當(dāng)物業(yè)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(shí)時(shí)用水?dāng)?shù)據(jù)后,將決定是否收取水費(fèi)。具體可選用基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的無(wú)限傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1、 基于最新的ZigBee技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ZigBee技術(shù)是專門針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)的一種近距離、低 復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù)。本實(shí)用 新型采用了最新的ZigBee無(wú)線通信技術(shù),構(gòu)建起大型公共建筑水耗 無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng),使該系統(tǒng)安裝,調(diào)試的復(fù)雜度大大降低。2、 設(shè)備省電,通信可靠,成本低廉ZigBee技術(shù)采用了多種節(jié)電的工作模式,可以確保兩節(jié)五號(hào)電 池支持長(zhǎng)達(dá)六個(gè)月到兩年左右的時(shí)間。另外,ZigBee采用了CAMA-CA 的碰撞避免機(jī)制,同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙,7避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)競(jìng)爭(zhēng)和沖突;MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī) 制,每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接受方的確認(rèn)信息。本發(fā)明采用ZigBee技術(shù)具有低速率、低功耗、低成本等特點(diǎn), 而且ZigBee模塊的價(jià)格仍在進(jìn)一步降低,本發(fā)明成本將會(huì)非常低廉, 易于市場(chǎng)推廣。3、 網(wǎng)絡(luò)容量大,數(shù)據(jù)安全一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以容納最多254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備,一 個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在200多個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能,加密算法采用 AES-128,同時(shí)各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。4、 合理的組網(wǎng)需要所構(gòu)建的ZigBee網(wǎng)絡(luò)既可以是星型拓?fù)洌部梢允蔷W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓 撲,不論是哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò),根據(jù)實(shí)際的組網(wǎng)需要,設(shè) 計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。5、 低功耗在單一的芯片內(nèi)包含了 802.15. 4及ZigBee兼容系統(tǒng)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(wú) 線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)耗能原件較少,僅靠?jī)晒?jié)標(biāo)準(zhǔn)5號(hào)電池就可持續(xù) 工作6個(gè)月至兩年,從而延長(zhǎng)了各探測(cè)器節(jié)點(diǎn)維護(hù)周期,節(jié)省了相應(yīng) 的人力和物力。6、 網(wǎng)絡(luò)的自組合,自愈能力強(qiáng)具備自組織,自愈能力的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)才是大型公共建筑水耗無(wú) 線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)最理想的通信方式。綜上所述,本實(shí)用新型可以采用靈敏度適中的8位至10位的計(jì) 量傳感器,采用兼容2. 4GHz IEEE802. 15. 4無(wú)線收發(fā)芯片CC2420, CC2420基于SmartRF03技術(shù),使用0. 18umCM0S工藝生產(chǎn),具有很高的集成度。該芯片體積小功率低,主控單片機(jī)采用AVR內(nèi)核的8位單 片機(jī)Atmegal28L,它采用先進(jìn)的RISC架構(gòu),提供豐富的1/0,并具 有很低的功耗。同時(shí),它具有啟動(dòng)引導(dǎo)功能,給程序的升級(jí)和維護(hù)提 供了極大的方便,非常適合本發(fā)明。本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
為終端節(jié)點(diǎn)14中的中繼器11通過(guò)對(duì) 數(shù)據(jù)信號(hào)的重新發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā),擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木嚯x,網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器IO 通過(guò)中繼器11存儲(chǔ)智能水表13所采集的數(shù)據(jù)與轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信息。適配器 9把網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器10中的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)關(guān)8傳送到無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)GPRS7中, 實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)到有線網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換,有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)16中GPRS7網(wǎng)絡(luò) 通過(guò)移動(dòng)路由器6與Internet5連接。管理中心l通過(guò)GPRS7在本地及遠(yuǎn) 程讀取已經(jīng)存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器IO中的數(shù)據(jù),從而對(duì)建筑物內(nèi)各點(diǎn)的水 耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和計(jì)量。
權(quán)利要求1.一種大型公共建筑水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng),它包括管理中心(1)、有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)(15)和終端節(jié)點(diǎn)(14),其特征是所述終端節(jié)點(diǎn)(14)與所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)相連,所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)(15)與有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16),所述有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16)還與管理中心(1)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型公共建筑水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量 系統(tǒng),其特征是所述管理中心(1)包括計(jì)算機(jī)終端(2)、串行接 口服務(wù)器(3)和以太網(wǎng),所述計(jì)算機(jī)終端(2)與串行接口服務(wù)器(3) 相連,所述串行接口服務(wù)器(3)與以太網(wǎng)(4)相連,以太網(wǎng)(4) 還與有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16)的Internet (5)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型公共建筑水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量 系統(tǒng),其特征是所述有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16)包括GPRS (7)、移 動(dòng)路由器(6)和Internet (5),所述Internet (5)與所述移動(dòng)路 由器(6)連接相連,所述移動(dòng)路由器(6)連接與所述GPRS (7)相 連,所述移動(dòng)路由器(6)還與所述有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16)的網(wǎng)關(guān)(8)相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型公共建筑水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量 系統(tǒng),其特征是所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)(15)包括適配器(9)和網(wǎng)關(guān)(8),所述網(wǎng)關(guān)(8)與適配器(9)相連,所述適配器(9)還與終 端節(jié)點(diǎn)(14)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(10)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型公共建筑水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量 系統(tǒng),其特征是所述終端節(jié)點(diǎn)(14)包括中繼器(11)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào) 器(10),所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)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(shí)用新型涉及一種大型公共建筑水耗無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng),它包括管理中心(1)、有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)(15)和終端節(jié)點(diǎn)(14),所述終端節(jié)點(diǎn)(14)與所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)相連,所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)(15)與有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16),所述有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連(16)還與管理中心(1)相連。該系統(tǒng)能夠避免手工抄表費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,能準(zhǔn)確性和及時(shí)性得不到保障的特點(diǎn),同時(shí)也配合了大型公共建筑物業(yè)的收費(fèi)系統(tǒng),便利了其用戶收費(fèi)等問(wèn)題,使大型公共建筑物業(yè)管理人員可以在主控計(jì)算機(jī)房進(jìn)行實(shí)時(shí)操作。
文檔編號(hào)G01F15/06GK201352135SQ20082022856
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者于軍琪, 宮夏屹, 柳 楊 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)