CN105139621A - 一种无线飞控式集中抄表装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线飞控式集中抄表装置，包括微处理器、扩展存储器、无线通信模块、机载传感器、飞行控制平台、电源模块和执行机构；微处理器通过数据总线与扩展存储器连接，通过自身提供的4路独立UART接口分别与机载传感器和无线通信模块相连，通过软件配置MPC565内部的TUP3单元外加电平转换芯片作为UART接口与飞行控制平台相连；飞行控制平台与执行机构相连完成飞控装置的飞行与稳定控制，电源模块用于给各个模块供电；本发明使抄表装置通过无线的方式对数据进行发收，不仅避免了入户抄表带来的人工成本高的问题，又避免了有线抄表方式带来的施工布线量大，网线易受人为破坏等问题。

Description

一种无线飞控式集中抄表装置

技术领域

本发明属于仪器仪表技术领域，涉及一种无线飞控抄表技术，具体是一种无线飞控式集中抄表装置。

背景技术

随着当今社会科技水平的不断提高，在仪表行业，传统的远程抄表***已经越来越无法满足人们对高度智能化生活的追求。尤其是随着数字化世界的来临，仪表领域也正面临着严峻的考验。一方面随着生活水平的提高，人们出于对隐私、安全、便利等方面的考虑，渐渐排斥入户抄表；另一方面，随着供水、供电、供气、供热等部门对“一户一表”工程改造的推进，以及对自动化的要求，远程自动抄表***已成为水、电、气、热自动化管理和智能化控制不可缺少的组成部分。

目前，我国正全面推动产业战略转型的规划，能源的管理与利用也变得越来越重要，并纳入了国家重点项目之中。同时随着人工成本的上升以及国家提出的经济增长方式的转变，对电表、水表、燃气表等的采集与管理提出了更高的要求。有人提出可以将多种表计集中抄控，统一管理，但由于我国独特的国情，目前距离实现这一目标还有很大的难度。原因首先在于我国的电表、水表、燃气表、热量表的安装因地而异、因企而异、因户而异；其次由于电力、自来水、燃气、供热等供应部门的认识不同，条件不同，在推行信息化进程上的积极性和紧迫程度也不同；再次水、电、热、气分属不同的部门管理，标准的统一也将是一个很大的难题。

在电表领域，目前针对不同的应用环境以及需求方式，远程抄表解决方案已是种类繁多，而且不断在演变。其中比较典型的，具有代表意义的方式有基于RS485/MODBUS网络、基于电力载波、基于无线抄表方案。这三种方案发展有先后，是逐步替代的关系。市场的种种迹象表明，无线抄表将成为抄表方式发展的主流，而且会从电表开始蔓延到水表、燃气表、热能表等其他计量领域。

而无线抄表的功耗问题一直是横亘在水、气、热表应用上的最大障碍，当功耗问题解决后，无线抄表在水、气、热表的大规模应用将会是必然趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线飞控式集中抄表装置，使其通过无线的方式对数据进行收发，这样不仅避免了入户抄表带来的人工成本高的问题，而且避免了有线抄表方式带来的施工布线量大，线路容易发生故障等问题。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：一种无线飞控式集中抄表装置，其特征在于：包括微处理器、扩展存储器、无线通信模块、机载传感器、飞行控制平台、电源模块和执行机构；所述微处理器采用Freescale公司32位的MPC565芯片，承担数据采集、数据通讯、抄表装置起降、飞控式抄表装置姿态的稳定和控制、任务的执行与管理；所述扩展存储器用于存放无线飞控抄表装置的启动程序、控制程序和抄表数据，选用2MB的SRAM和4MB的Flash存储器；所述无线通信模块包括GPRS通讯模块和小型无线通讯模块；GPRS通讯模块用于抄表装置与服务器之间的数据同步，小型无线通讯模块用于抄表装置与计量表和地面手持遥控装置之间的数据传输；所述机载传感器包括高度传感器、速度传感器、方向传感器和角度传感器以及一个光纤陀螺；所述飞行控制平台包括导航DSP和飞控DSP；所述执行机构由四个分管起飞、升降、驱动、方向的伺服舵机组成，所述舵机采用Futaba专用舵机，用于完成抄表装置的起降和姿态稳定的控制；所述MPC565芯片的数据总线D0~D15分别与SRAM和Flash存储器的数据总线相连，地址总线A10~A30对应连接SRAM和FLASH的A0~A20；4路UART接口连接无线通信模块和机载传感器；TPU3模块通过软件配置作为主板扩展的6路串口与飞行控制平台连接；所述飞行控制平台与所述执行机构连接。

本发明的有益效果是：这种无线飞控式集中抄表方案解决了总线制抄表***中间设置的过渡环节过多，布线施工量大，网线易受人为破坏，线路损坏后故障点不易查找，且更换和安装时费时费力等问题；避免了卡式抄表人为的挨家挨户上门抄表，给住户及抄表人员带来很多不便，且增加了不必要的劳动力的问题；改善了传统的抄表手段单一，且依赖于很多限制条件，给抄表人员及用户带来不便，有利于现如今逐渐加快的生活节奏的现状，对智能抄表***整体方案的解决起到了积极的推动作用。

附图说明

图1是本发明的***结构示意图；

图2是飞控式抄表装置的结构框图；

图3是本发明中微处理器与扩展存储器的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

本发明是一种无线飞控式集中抄表装置，通过装置内部集成的无线传送技术与用户端表计进行数据交换，整个***如图1所示，由服务器、客户端、数据库端、无线飞控式集中抄表装置、抄表装置遥控器、智能计量表构成，各部分功能如下：

(1)服务器：主要完成数据的抄收、日常抄表功能的定制、日常报警处理、欠费用户的拉合闸（或开关阀）处理、接收客户端数据请求而进行各种缴费以及拉合闸（或开关阀）处理、与飞控式集中抄表装置之间进行通讯，存储抄表数据。客户端所查看到的所有数据均来自于服务器端，服务器端是整个***的数据流来源，也是整个***的执行控制端；

(2)客户端：主要用于实现费用的缴纳、收取、数据的录入、查看、报表统计打印，数据库连接服务器端数据库，可保持数据同步，用户通过客户端预交电费（或水费、取暖费）可直接保存至服务器端数据库，服务器端在收到用户预交费用后，可直接根据其交费金额进行判断是否进行相应的合闸（或开阀）控制，如满足合闸（或开阀）条件则自动进行处理，是整个***的中间处置环节；

(3)数据库端：数据库端是一个相对独立的单元，可选择与服务器端共用一台计算机，也可选择单独使用一台计算机进行数据的保存处理，与服务器端采用局域网进行连接，用于实现数据的实时备份。

(4)无线飞控式集中抄表装置：主要用于实现抄表功能，并将计量表发送的智能计量表相关数据发回服务器。无线飞控式集中抄表装置通过GPRS通讯模块与服务器端进行数据交互；通过无线通讯与计量表完成抄表数据的交互；通过无线通讯与飞控装置遥控器进行抄表命令的发送与接收。

(5)抄表装置遥控器：主要用于控制飞控式抄表装置的起飞、降落、抄表、核对表号等操作，该过程通过无线通讯来实现。

(6)智能计量表：用于计量用户的用电（用水、用热）量，同时定时打开自身的无线通讯模块接收飞控式抄表装置发出的抄表命令，完成***集中抄表任务。

其中，无线飞控式集中抄表装置是上述***的关键，其结构如图2所示，包括微处理器、扩展存储器、无线通信模块、机载传感器、飞行控制平台、电源模块和执行机构；

所述的微处理器采用Freescale公司32位的MPC565芯片，它具有强大的浮点计算处理能力并支持复杂的算法，可以在-45℃~l25℃的恶劣环境下工作，主要用于高端嵌入式控制***设计领域，能够满足无线飞控抄表装置的设计需要；在本装置中主要承担数据采集、数据通讯、抄表装置起降、飞控式抄表装置姿态的稳定和控制、任务的执行与管理；

所述扩展存储器用于存放无线飞控抄表装置的启动程序、控制程序和抄表数据，为了满足大量数据存储与计算的需要，同时由于无线飞控式集中抄表装置的代码容量远远超过微处理器内部36KB的SRAM存储空间，需要外扩2MB的SRAM和4MB的Flash存储器，将启动程序、控制程序和抄表数据放在外部存储器中；

所述无线通信模块包括GPRS通讯模块和小型无线通讯模块；配合国家电网公司企业标准Q/GDW376.1《电力用户用电信息采集***通信协议》规定的相关要求进行数据传输，GPRS通讯模块用于抄表装置与服务器之间的数据同步，小型无线通讯模块用于抄表装置与计量表和地面手持遥控装置之间的数据传输，这种无线通讯采用了传输距离短的小无线网络（无线计量频率范围为470~510MHz），具有穿透能力强，距离远的特点，室外网络覆盖半径超过4Km，完全能够满足无线飞控式集中抄表装置的抄表需求；

所述机载传感器包括高度传感器、速度传感器、方向传感器和角度传感器以及一个光纤陀螺；

所述飞行控制平台包括导航DSP和飞控DSP；

所述执行机构由四个分管起飞、升降、驱动、方向的伺服舵机组成，所述舵机采用Futaba专用舵机，用于完成抄表装置的起降和姿态稳定的控制；

所述MPC565芯片与外部存储器的接口原理如图3所示，MPC565的数据总线D0~D15分别与SRAM和FLASH的数据总线相连，但由于MPC565是大端模式，则地址总线的连接刚好相反，即MPC565的A10~A30对应于SRAM和FLASH的A0~A20，这样才能实现数据的正确读写。然后将控制信号如RD/WR、/OE、/CS等对应连接即可实现SRAM和FLASH的正常数据存取；

由于MPC565芯片自身提供独立的4路UART接口已被机载传感器和无线测控模块占用，但CPU的TPU3模块具有灵活的可编程功能，可以根据应用需求，通过软件配置实现应用需求，所以MPC565主板扩展的6路串口都是通过软件配置MPC565内部的TPU3单元作为UART口使用，通过电平转换芯片，实现多路RS-232和RS-232/422可选的接口功能，实现MPC565与飞行控制平台连接；所述飞行控制平台与执行机构连接，通过导航DSP和飞控DSP对执行机构的舵机进行控制，实现抄表装置的起飞、升降、驱动、方向控制。

这种无线飞控式集中抄表方案解决了总线制抄表***中间设置的过渡环节过多，布线施工量大，网线易受人为破坏，线路损坏后故障点不易查找，且更换和安装时费时费力等问题；避免了卡式抄表人为的挨家挨户上门抄表，给住户及抄表人员带来很多不便，且增加了不必要的劳动力的问题；改善了传统的抄表手段单一，且依赖于很多条件的限制，也会给抄表人员及用户带来方便，有利于现如今逐渐加快的生活节奏的现状。

Claims (1)

1.一种无线飞控式集中抄表装置，其特征在于：包括微处理器、扩展存储器、无线通信模块、机载传感器、飞行控制平台、电源模块和执行机构；

所述微处理器采用Freescale公司32位的MPC565芯片，承担数据采集、数据通讯、抄表装置起降、飞控式抄表装置姿态的稳定和控制、任务的执行与管理；

所述扩展存储器用于存放无线飞控抄表装置的启动程序、控制程序和抄表数据，选用2MB的SRAM和4MB的Flash存储器；

所述无线通信模块包括GPRS通讯模块和小型无线通讯模块；GPRS通讯模块用于抄表装置与服务器之间的数据同步，小型无线通讯模块用于抄表装置与计量表和地面手持遥控装置之间的数据传输；

所述机载传感器包括高度传感器、速度传感器、方向传感器和角度传感器以及一个光纤陀螺；

所述飞行控制平台包括导航DSP和飞控DSP；

所述执行机构由四个分管起飞、升降、驱动、方向的伺服舵机组成，所述舵机采用Futaba专用舵机，用于完成抄表装置的起降和姿态稳定的控制；

所述电源模块用于给各模块供电；

所述MPC565芯片的数据总线D0~D15分别与SRAM和Flash存储器的数据总线相连，地址总线A10~A30对应连接SRAM和FLASH的A0~A20；4路UART接口连接无线通信模块和机载传感器；TPU3模块通过软件配置作为主板扩展的6路串口与飞行控制平台连接；所述飞行控制平台与所述执行机构连接。