智能數(shù)據(jù)采集器設(shè)計及應(yīng)用

朱秀群+王娜+羅章海

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國社會經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)因此有了飛速提升，其中，數(shù)據(jù)采集在我國是使用范圍最廣，也是涉獵行業(yè)最多的科學(xué)技術(shù)之一?，F(xiàn)如今，已經(jīng)有非常多不同種類的儀器儀表，包括：氣表、水表、熱表、電表等，這些儀器儀表擁有各自獨特的功能，例如：普遍都擁有運行速度快，工作性能高等特點。目前，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平提升，以及我國物聯(lián)網(wǎng)的前進(jìn)方向的提出，對智能氣表、智能水表、智能熱表、智能電表等儀器儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一采集并上傳的智能數(shù)據(jù)采集器逐漸進(jìn)入相關(guān)電子技術(shù)人員的眼中。本文首先對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器與智能數(shù)據(jù)采集器的差異進(jìn)行簡述，而后對智能數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計與應(yīng)用進(jìn)行詳述，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)電子技術(shù)人員有所幫助。

關(guān)鍵詞：智能 數(shù)據(jù)采集器 設(shè)計 應(yīng)用

中圖分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）08（b）-0001-02

1 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器與智能數(shù)據(jù)采集器的區(qū)別

就目前而言，我國用得最多的計量儀器儀表有氣表、水表、熱表、電表等，普遍應(yīng)用的還有IC卡預(yù)付費智能表，這類智能表或者是有線遠(yuǎn)傳表，以及無線遠(yuǎn)傳表。除此以外，因為成本等因素限制，仍舊有非常多的地區(qū)在使用傳統(tǒng)機(jī)械計量儀表，依然采用入戶查表的方式進(jìn)行收費?？呻S著我國社會經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的高速發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ顦?biāo)準(zhǔn)以及居住環(huán)境都發(fā)生很大的改變，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器具的缺點開始逐漸顯露出來，其性能與智能數(shù)據(jù)采集器的性能存在著非常明顯的差別[1]。

過去傳統(tǒng)收費模式：入戶查表方式。這種模式，最大的問題是入戶。因為入戶需要選在人們休息在家的時間，但現(xiàn)在人們生活節(jié)奏快，生活壓力大。在人們進(jìn)入休息時，對于上門查表的行為通常是很反感的，而且也會存在一定的抵觸情緒。而這種收費模式對于查表工作者來說，工作時間不定，強(qiáng)度大，效率又不高。并且，進(jìn)行入戶查表工作一定要有非常多的查表工作者，這將會使能源企業(yè)產(chǎn)生很大一筆人工成本支出。同時查表入戶模式還需要對用戶信息進(jìn)行記錄工作，而我國人員流動性非常大，重復(fù)進(jìn)行用戶信息錄入工作，出現(xiàn)信息記錄錯誤幾率也將非常高[2]。

關(guān)于智能計量儀表所使用的收費模式：對于智能計量儀表來說，它的收費方法非常多，例如，IC卡預(yù)付費表，無線遠(yuǎn)傳表，或者有線遠(yuǎn)傳表等，這些付費方法全部都借由電子傳感設(shè)備執(zhí)行數(shù)據(jù)信息的采集工作，隨后把采集起來的數(shù)據(jù)上傳給各能源企業(yè)的能源數(shù)據(jù)管理平臺，最后再由平臺執(zhí)行統(tǒng)計、分析、查詢等相關(guān)操作。

雖然我國IC卡表以及有線遠(yuǎn)傳表的應(yīng)用技術(shù)相對成熟，可靠性也很高，不過仍具有一些問題。例如：IC卡表的客戶信息需要在客戶購氣時進(jìn)行采集，這會經(jīng)常引發(fā)客戶信息更新慢的問題，除此以外，因為改價等原因，也一定會引發(fā)平臺數(shù)據(jù)淤積情況，這會使相關(guān)能源企業(yè)的工作效率降低，而且有時還會給能源企業(yè)帶來一些損失；而有線遠(yuǎn)傳表需要進(jìn)行施工作業(yè)，先不說隨著我國城市化建設(shè)，線路鋪設(shè)問題將會更加復(fù)雜，僅僅只是隨著時間流逝，線路老化的現(xiàn)象，就會增加能源企業(yè)維護(hù)成本。這些問題將會給能源企業(yè)帶來很多不便和成本支出[3]。

在不久的將來，無線遠(yuǎn)傳將會變成智能儀器儀表的技術(shù)核心，而無線遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)采集器沒有IC卡表以及有線遠(yuǎn)傳表具有的問題，且能夠在任意時間點執(zhí)行數(shù)據(jù)信息采集的操作，從而解決了數(shù)據(jù)信息更新不及時，以及工程施工等現(xiàn)存問題。

2 智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡述

通常情況下，智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成包括三大部分：第一，智能計量終端，其包含無線遠(yuǎn)傳或有線遠(yuǎn)傳的儀器儀表（包括：智能氣表、智能水表、智能熱表、智能電表等）；第二，智能數(shù)據(jù)采集器；第三，各個能源企業(yè)的能源數(shù)據(jù)管理平臺。

智能計量終端指的是擁有自動測量功能，同時還擁有信息管理以及遠(yuǎn)傳功能的計量儀表，包括：智能氣表、智能水表、智能熱表、智能電表等。

智能數(shù)據(jù)采集器，其實就是一種協(xié)議轉(zhuǎn)換器，它是智能計量終端和各種能源企業(yè)能源數(shù)據(jù)管理平臺得以完成數(shù)據(jù)信息通訊的核心連接。

能源數(shù)據(jù)管理平臺，每一個能源企業(yè)都有自己對數(shù)據(jù)信息執(zhí)行管理的能源數(shù)據(jù)管理平臺。各類智能計量終端采集來的數(shù)據(jù)信息借由智能數(shù)據(jù)采集器上傳到各個能源企業(yè)的能源數(shù)據(jù)管理平臺，然后由各能源企業(yè)計算機(jī)管理數(shù)據(jù)管理平臺按照設(shè)定好的工作流程，自動與智能計量終端進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，隨時獲得智能計量終端的數(shù)據(jù)信息[4]。

3 智能數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計構(gòu)成

智能數(shù)據(jù)采集器的組成構(gòu)件較多，主要有：管理單元，各個連接端口，通用分組無線服務(wù)技術(shù)板塊，液晶顯示板塊，實時鐘表，按鈕以及信息儲藏設(shè)備等。

管理單元設(shè)計的電子元器件選用：使用TI企業(yè)制作的MSP430體系的微控制單元，此電路的關(guān)鍵為16位精簡指令集計算機(jī)的MPU，其具有能量損耗低，抗干擾性強(qiáng)，應(yīng)用熱度界限大等特點。

各個連接端口設(shè)計的電子元器件選用：包含RF、M_BUS以及485端口，電路應(yīng)用板塊化設(shè)計，需要根據(jù)儀器儀表的現(xiàn)實應(yīng)用狀況，選擇合適的端口板塊。

通用分組無線服務(wù)技術(shù)板塊設(shè)計的電子元器件選用：通常情況下，選擇GPRS DTU，透明信息運輸，可以滿足多種工作方式，其可靠性高，同時可以降低設(shè)計工作壓力。

液晶顯示板塊以及其按鈕設(shè)計的電子元器件選用：選用128×64漢字液晶顯示板塊，借由按鈕實現(xiàn)顯示內(nèi)容改變，以及工作狀態(tài)的修改。

實時鐘表設(shè)計的電子元器件選用：選用某品牌的實時鐘表IC，利用IIC總線端口和單片微型計算機(jī)相互連接。

信息儲藏設(shè)備設(shè)計的電子元器件選用：選用16Mbit的AT45DB161B大容量Flash儲存芯片，用來進(jìn)行抄表儲存信息，還有數(shù)據(jù)采集器的運行數(shù)值。

4 智能數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用

利用能源數(shù)據(jù)管理平臺對智能數(shù)據(jù)采集器執(zhí)行初始化設(shè)置。設(shè)置內(nèi)容包括有數(shù)據(jù)采集器的編號、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置的IP地址、接口型號和智能儀器儀表的通訊協(xié)議規(guī)格等信息。需要注意的是把智能數(shù)據(jù)采集器裝配在工作地點后，接通電源，假如采用有線模式，還應(yīng)該將通訊電纜連接好。

在完成智能數(shù)據(jù)采集器與智能數(shù)據(jù)設(shè)備和能源數(shù)據(jù)管理平臺的連接后，可用能源數(shù)據(jù)管理平臺借由GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對智能數(shù)據(jù)采集器執(zhí)行終端儀器儀表的初始化設(shè)置，設(shè)置內(nèi)容包括有終端儀器儀表的型號、自動抄表時間，以及信息上傳時間等。設(shè)置工作結(jié)束后，智能數(shù)據(jù)采集器便會按照所設(shè)置的參數(shù)，自動執(zhí)行通訊作業(yè)（包括數(shù)據(jù)采集和上傳，信息傳遞等）。

按照初始化時設(shè)置的通訊協(xié)議，面對多種儀器儀表使用適當(dāng)?shù)拿罘绞?，可完成設(shè)施通用，互通有無的目標(biāo)。通過智能數(shù)據(jù)采集設(shè)施裝置自帶的液晶顯示屏，能夠使用按鈕執(zhí)行相關(guān)操作，從而幫助客戶或者是相關(guān)電子技術(shù)人員隨時進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢工作[5]。

5 結(jié)語

智能數(shù)據(jù)采集器的出現(xiàn)給我們節(jié)省了非常多的能源消耗，因此深受各能源企業(yè)，以及相關(guān)管理部門的青睞。我國社會經(jīng)濟(jì)正處于長足發(fā)展和進(jìn)步階段，科學(xué)技術(shù)的突破與提升，則是發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，智能數(shù)據(jù)采集器正是應(yīng)此而生。同時，國建目前對于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展制定了明確的目標(biāo)，這些必然會促使我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的快速提升，引領(lǐng)智能采集器技術(shù)的不斷提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 王天際，張大鵬，郭曉冬，等.智能數(shù)據(jù)采集器設(shè)計及應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2013，11（5）.

[2] 夏春光.智能家居的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集器設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2012，38（3）：4-5，8.

[3] 夏春光.智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集器：適合住宅和工業(yè)應(yīng)用的ARM解決方案[J].EDN CHINA電子設(shè)計技術(shù)，2012，19（1）：40-41，45.

[4] 黃一平，梁梓辰，農(nóng)麗萍，等.通用智能卡數(shù)據(jù)采集器研究與實現(xiàn)[J].測控技術(shù)，2015，34（12）：45-48.

[5] 劉敏.能源計量系統(tǒng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集器優(yōu)化設(shè)計[D].上海交通大學(xué)，2013.endprint