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摘要：随着中国物联网发展的趋势，针对智能燃气表、水表、电表、热表专门设计的四合一智能数据采集器。智能数据采集器能够自动准确的抄收燃气、水、电、热能的用量，并可以实现实时对智能表计的控制，主要应用对象为居民用户。针对国内物联网应用尚未进行统一规划的情况下，在智能表计应用方面进行研究。
关键词：智能计量终端、数据采集、通讯接口。
中图分类号：C37文献标识码：A文章编号：
目前，国内在燃气表、水表、电表、热能表等计量表具方面，广泛使用了IC卡预付费表和有线、无线远传表，同时，由于成本等原因，还存在很多原始的普通计量仪表，延续着入户查表收费的方式，随着经济的快速发展，人民生活水平及住宅条件的改善，计量表具很多的弊端越来越凸显出来，具体表现在以下几个方面：
①普通计量表采用入户查表收费的方式，存在入户抄表难，查表收费只能在休息时间进行，影响人们休息，甚至用户根本就不开门；查表收费人员工作条件差，效率低，劳动强度大；要查表到户，必须雇佣大量的抄表收费人员，造成人员管理费用过高；用户信息录入工作量大，数据错误不可避免。
②智能计量仪表，目前有多种方式，如IC卡预付费表、有线远传、无线远传、直读表、电力线载波等, 都是采用电子传感器进行数据采集，然后将采集到的信息传递到能源（燃气、自来水、供电、供热）公司的计算机管理系统中进行统一的管理，IC卡表和有线远传表的技术成熟、工作可靠，但是也存在不足，IC卡表的用户数据依靠用户购气时采集，造成用户信息管理滞后，另外，由于调价等因数，必然会产生囤积现象，给公司造成损失；有线远传表存在施工问题，并且随着使用年限的增加，会出现线路老化等问题，另外，由于城市建筑比较密集，供气、水、电、热部门各自独立，难以实现统一管理，造成重复建设，资源浪费等问题。
随着微功耗无线通讯技术和物联网产业的发展，无线远传成为智能表计的发展方向，无线远传计量表具克服了IC卡表和有线远传表的不足，可以随时进行数据采集，有效解决了数据滞后和囤积气量以及工程施工等问题。2010年《政府工作报告》中提出，国家将"加快物联网的研发应用"明确纳入重点产业振兴计划。这代表着中国物联网已成为国家的信息产业发展战略。但是，目前国内尚未进行物联网应用的统筹规划，各部门之间、地区之间、行业之间的分割情况较为普遍，缺乏顶层设计，资源共享不足，造成研究成本过高、资源利用率过低、无序重复建设现象严重的态势。智能数据采集器就是这种情况下，针对智能表计在物联网方面的应用进行一次尝试。
1 智能数据采集器应用系统描述：
智能数据采集系统包括：智能计量终端（无线/有线远传燃气表、水表、电表、热量表）、智能数据采集器、（燃气、自来水、供电、供热）计算机管理系统。
智能计量终端：是指具有自动计量功能，并且具备数据处理和远传功能的计量仪表，如智能远传燃气表、水表、电表、热量表等计量仪表，数据远传接口通常为RF、m_bus、485等。
智能数据采集器：是智能计量终端与能源管理公司的计算机管理中心实现数据交换的桥梁，智能数据采集器具有RF、m_bus等接口，与智能计量终端进行通讯；具有GPRS模块，实现与计算机管理中心的数据通讯。
计算机管理中心：能源公司进行用户信息管理的计算机管理系统。
智能计量终端对用户的燃气、水、电、热使用情况进行数据采集、处理及保存，智能数据采集器通过表计接口实现与无线终端表计的通讯，根据能源公司计算机管理中心事先设置的操作流程，自动与智能计量终端进行通讯，接收智能计量终端的数据和信息，也可以根据计算机管理中心的指令实时抄收智能计量终端的数据和信息，智能数据采集器将采集的数据通过GPRS无线公共网络上传到能源公司计算机管理中心；计算机管理系统也可以通过无线数据采集器实现对无线计量终端的参数设置及控制。
2 智能数据采集器的构成：
智能数据采集器由控制单元、表计接口、GPRS模块、LCD模块、实时时钟、数据存储器、按键及电源管理电路构成。
控制单元：采用TI公司生产的MSP430系列 MCU，该电路的核心是 16位RISC 的MPU，功耗低，抗干扰性能强，适应温度范围宽，其性能优于其它厂家单片机。
表计接口：包括RF、M_BUS、485接口，电路采用模块化设计，根据实际表计的使用情况，选用相应的接口模块。
GPRS模块：选用通用的GPRS DTU, 透明数据传输，支持多种工作模式，工作可靠，减少设计的工作量。
按键及LCD显示模块：采用128*64汉字LCD显示模块，通过按键切换和选择显示内容及工作状态。
实时时钟：采用Philips的PCF8593实时时钟IC，采用IIC总线接口与MCU连接
数据存储器：采用16Mbit的AT45DB161B大容量flash存储芯片，用于抄表存储数据及数据采集器的工作参数。
电源管理电路：输入AC220V，输出电池DC24V、DC9V、DC3,3V，分别为MBUS接口、DTU、控制单元等提供电源、
3 智能数据采集器的使用：
通过计算机管理系统对智能数据采集器进行初始化设置，设置内容包括数据采集器编号、配置DTU的IP地址和端口号以及智能表计的通讯协议格式等信息，将智能数据采集器安装到工作位置，连接好电源，如果个别智能表计采用有线方式，还需要连接表计的通讯线缆，（如果所有表计都采用无线通讯方式将大大减少安装施工的工作量）
建立智能數据采集器与计算机管理系统的通讯后，由计算机管理系统通过GPRS网络对智能数据采集器进行终端表计的初始化设置，包括终端表计的类型、编号、自动抄表时间、上传数据时间等，设置完成后，智能数据采集器将根据设置参数自动进行工作，例如：每小时对几块燃气表进行一次抄表，保存多次抄表数据，每天上传一次；每月1日对几块水表抄表并实时上传等。根据初始化设置的通讯协议，针对不同表计采用相应的指令格式，实现了设备共用，资源共享的目的。
智能数据采集器备有LCD显示屏，通过按键操作，可以为用户或抄表人员实现现场查询功能，对智能数据采集器操作时，还需要进行密码和权限的限制，所有操作也会上传到计算机管理系统。
4 结束语
智能数据采集器的设计为国家节约大量资金，受到了水、电、气、热管理部门的欢迎。随着社会的发展，科技的进步，国家在物联网方面的大力支持，将极大的加快物联网产业化进程，智能表计产品也将迎来新的发展给机遇。
关键词：智能计量终端、数据采集、通讯接口。
中图分类号：C37文献标识码：A文章编号：
目前，国内在燃气表、水表、电表、热能表等计量表具方面，广泛使用了IC卡预付费表和有线、无线远传表，同时，由于成本等原因，还存在很多原始的普通计量仪表，延续着入户查表收费的方式，随着经济的快速发展，人民生活水平及住宅条件的改善，计量表具很多的弊端越来越凸显出来，具体表现在以下几个方面：
①普通计量表采用入户查表收费的方式，存在入户抄表难，查表收费只能在休息时间进行，影响人们休息，甚至用户根本就不开门；查表收费人员工作条件差，效率低，劳动强度大；要查表到户，必须雇佣大量的抄表收费人员，造成人员管理费用过高；用户信息录入工作量大，数据错误不可避免。
②智能计量仪表，目前有多种方式，如IC卡预付费表、有线远传、无线远传、直读表、电力线载波等, 都是采用电子传感器进行数据采集，然后将采集到的信息传递到能源（燃气、自来水、供电、供热）公司的计算机管理系统中进行统一的管理，IC卡表和有线远传表的技术成熟、工作可靠，但是也存在不足，IC卡表的用户数据依靠用户购气时采集，造成用户信息管理滞后，另外，由于调价等因数，必然会产生囤积现象，给公司造成损失；有线远传表存在施工问题，并且随着使用年限的增加，会出现线路老化等问题，另外，由于城市建筑比较密集，供气、水、电、热部门各自独立，难以实现统一管理，造成重复建设，资源浪费等问题。
随着微功耗无线通讯技术和物联网产业的发展，无线远传成为智能表计的发展方向，无线远传计量表具克服了IC卡表和有线远传表的不足，可以随时进行数据采集，有效解决了数据滞后和囤积气量以及工程施工等问题。2010年《政府工作报告》中提出，国家将"加快物联网的研发应用"明确纳入重点产业振兴计划。这代表着中国物联网已成为国家的信息产业发展战略。但是，目前国内尚未进行物联网应用的统筹规划，各部门之间、地区之间、行业之间的分割情况较为普遍，缺乏顶层设计，资源共享不足，造成研究成本过高、资源利用率过低、无序重复建设现象严重的态势。智能数据采集器就是这种情况下，针对智能表计在物联网方面的应用进行一次尝试。
1 智能数据采集器应用系统描述：
智能数据采集系统包括：智能计量终端（无线/有线远传燃气表、水表、电表、热量表）、智能数据采集器、（燃气、自来水、供电、供热）计算机管理系统。
智能计量终端：是指具有自动计量功能，并且具备数据处理和远传功能的计量仪表，如智能远传燃气表、水表、电表、热量表等计量仪表，数据远传接口通常为RF、m_bus、485等。
智能数据采集器：是智能计量终端与能源管理公司的计算机管理中心实现数据交换的桥梁，智能数据采集器具有RF、m_bus等接口，与智能计量终端进行通讯；具有GPRS模块，实现与计算机管理中心的数据通讯。
计算机管理中心：能源公司进行用户信息管理的计算机管理系统。
智能计量终端对用户的燃气、水、电、热使用情况进行数据采集、处理及保存，智能数据采集器通过表计接口实现与无线终端表计的通讯，根据能源公司计算机管理中心事先设置的操作流程，自动与智能计量终端进行通讯，接收智能计量终端的数据和信息，也可以根据计算机管理中心的指令实时抄收智能计量终端的数据和信息，智能数据采集器将采集的数据通过GPRS无线公共网络上传到能源公司计算机管理中心；计算机管理系统也可以通过无线数据采集器实现对无线计量终端的参数设置及控制。
2 智能数据采集器的构成：
智能数据采集器由控制单元、表计接口、GPRS模块、LCD模块、实时时钟、数据存储器、按键及电源管理电路构成。
控制单元：采用TI公司生产的MSP430系列 MCU，该电路的核心是 16位RISC 的MPU，功耗低，抗干扰性能强，适应温度范围宽，其性能优于其它厂家单片机。
表计接口：包括RF、M_BUS、485接口，电路采用模块化设计，根据实际表计的使用情况，选用相应的接口模块。
GPRS模块：选用通用的GPRS DTU, 透明数据传输，支持多种工作模式，工作可靠，减少设计的工作量。
按键及LCD显示模块：采用128*64汉字LCD显示模块，通过按键切换和选择显示内容及工作状态。
实时时钟：采用Philips的PCF8593实时时钟IC，采用IIC总线接口与MCU连接
数据存储器：采用16Mbit的AT45DB161B大容量flash存储芯片，用于抄表存储数据及数据采集器的工作参数。
电源管理电路：输入AC220V，输出电池DC24V、DC9V、DC3,3V，分别为MBUS接口、DTU、控制单元等提供电源、
3 智能数据采集器的使用：
通过计算机管理系统对智能数据采集器进行初始化设置，设置内容包括数据采集器编号、配置DTU的IP地址和端口号以及智能表计的通讯协议格式等信息，将智能数据采集器安装到工作位置，连接好电源，如果个别智能表计采用有线方式，还需要连接表计的通讯线缆，（如果所有表计都采用无线通讯方式将大大减少安装施工的工作量）
建立智能數据采集器与计算机管理系统的通讯后，由计算机管理系统通过GPRS网络对智能数据采集器进行终端表计的初始化设置，包括终端表计的类型、编号、自动抄表时间、上传数据时间等，设置完成后，智能数据采集器将根据设置参数自动进行工作，例如：每小时对几块燃气表进行一次抄表，保存多次抄表数据，每天上传一次；每月1日对几块水表抄表并实时上传等。根据初始化设置的通讯协议，针对不同表计采用相应的指令格式，实现了设备共用，资源共享的目的。
智能数据采集器备有LCD显示屏，通过按键操作，可以为用户或抄表人员实现现场查询功能，对智能数据采集器操作时，还需要进行密码和权限的限制，所有操作也会上传到计算机管理系统。
4 结束语
智能数据采集器的设计为国家节约大量资金，受到了水、电、气、热管理部门的欢迎。随着社会的发展，科技的进步，国家在物联网方面的大力支持，将极大的加快物联网产业化进程，智能表计产品也将迎来新的发展给机遇。