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网络表系统即AMR(自动抄表)系统,是将计算机技术、现代通信技术以及嵌入式技术相结合,实现对流量计量仪(电表、水表、天然气表等)数据的远程抄收和管理的一种新技术。
就目前已应用的AMR系统而言,技术多样,实现方式各异,各有优劣,没有形成统一成熟的标准。因此,建立统一、规范、稳定的AMR系统,并将其大范围推广应用仍面临很多挑战。在AMR系统中,数据通信为一关键环节,其好坏直接关系到系统的性能以及应用价值。例如,通信是否及时,数据是否正确,通信网络是否稳定健壮,系统安装是否便捷,维护是否方便等,这些都与通信环节存在明显关系。因此,一个稳定、可靠、施工简单、维护方便的通信网络是体现AMR系统应用价值的关键之一。
本文建立在“公共事业网络表系统”项目的实际开发之上,介绍了一个新的自动抄表系统的架构,并对系统的通信环节进行了整体、详细的研究。
1)对于上行通信,本文讨论了常用的PSTN(公共电话网)、GPRS(通用分组无线服务)、以及以太网通信三种技术。对它们的网络结构、协议框架以及在AMR系统中的应用接口进行了详细介绍。此外,本文基于“公共事业网络表项目”,采用GPRS模块GR47实现了GPRS通信接入,分析了硬件接口以及软件控制流程的设计;本文还实现了以太网接入方式,分析了轻量型TCP/IP协议栈Lwip在UCOS-Ⅱ下的移植过程。
2)对于下行通信,本文涉及了有线组网和无线组网两种方式。首先对各种现场总线(RS-485总线、CAN总线、M-BUS总线等)的技术要点、使用范围以及组网方式进行讨论。此外,本文还重点研究了无线通信,讨论了当前流行的Bluetooth(蓝牙)和Zigbee技术,对它们的技术要点、网络拓扑等做了介绍。通过具体实践,本文基于RF(Radio Frequency)芯片CC1100设计并实现了一套短距离无线通信协议,并详细描述了此协议的网络拓扑、通信规约、以及具体的数据转发处理流程。
3)在本文所基于的项目系统中,还涉及了一个终端维护设备,其作用为操作终端计量仪表以及维护终端无线通信设备,本文对此设备的结构以及功能也做了详细的介绍。
在本文最后,介绍了整个AMR系统中的通信系统的测试过程,具体描述了测试手段、测试环境以及测试结果。结果表明,本通信系统能够完成网络系统的数据传送任务,且运行稳定。