一種企業能源管理信息采集系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種企業能源管理信息采集系統及方法，系統包括耗能表、采集器、GSM/GPRS無線通信模塊、企業管理客戶端以及服務器；采集器采集到耗能表的數據后通過串口與GSM/GPRS無線通信模塊通信進行發送，一方面GSM/GPRS無線通信模塊通信收到來自采集器的數據后打包成短信SMS，將信息以短信SMS的形式發送至GSM網絡中去；另一方面該系統通過GPRS網絡連接到Internet網絡與服務器進行通信，將能耗數據通過GPRS網絡發送到連接Internet的遠程管理服務器的IP地址上。本發明通過GSM/GPRS網絡遠程實時采集耗能表的數據及耗能表的運行狀況，充分利用了GSM/GPRS網絡覆蓋范圍廣、可靠性高、GPRS的接入時間短、數據傳輸速率高、支持TCP/IP協議，通信費用低等的優點。
【專利說明】
一種企業能源管理信息采集系統及方法
技術領域
[0001]本發明涉及能源管理的研究領域，特別涉及一種企業能源管理信息采集系統及方法。
【背景技術】
[0002]GSM(Global System for Mobile Communicat1n)是由歐洲電信標準組織制訂的一個數字移動通信標準，是一種無線數字蜂窩通信系統的網絡規范。它定義了建設GSM網絡以及提供通信服務的各種規范標準，GSM移動通信網通常使用的頻率有900MHz，1800MHz，1900MHz，其中我國的GSM移動通信網是在900MHz，1800MHz頻率上。GSM網絡能夠提供語音、短信(SMS)等通信業務，其中短信(SMS)業務功能因網絡覆蓋范圍廣、開發成本低、可靠性和穩定性好等優點，適合于設計和開發無線通信系統，可將GSM、SMS技術用于企業能源管理信息采集系統的設計開發中，實時把采集到的能耗數據以短信的形式發送到企業管理者的手機上，實現在任何地點、任何時候可以獲取到能耗信息。
[0003]GPRS是通用分組無線業務(General Packet Rad1 Service)的簡稱，它是基于現有的GSM系統上發展出來的一種新的無線分組交換技術。GPRS采用分組交換技術，具有接入時間短、數據傳輸速率高、開銷低等優點。目前，在Internet網絡上的業務均可通過GPRS網絡上實現。GPRS網絡跟GSM網絡一樣也是工作于三個頻段:900MHz，1800MHz和1900MHz。
[0004]GPRS的核心網絡層采用IP技術，底層可使用多種傳輸技術，可以很方便地與Internet IP網無縫連接。GSM/GPRS無線通信模塊接入GPRS網絡時動態獲得IP地址。GSM/GPRS無線通信模塊以IP地址接入的方式連接到Internet網絡，GSM/GPRS無線通信模塊的IP地址在每次連接Internet網絡時都是動態變化的，登陸到Internet網絡后自動連接到服務器，并向服務器報告自身的IP地址，以保持通信鏈路的連接。服務器必須連接到Internet網絡上并擁有一個固定的公網IP地址，如果服務器連接到的是內網，則應該需要將內網IP映射到外網IP，以便GSM/GPRS無線通信模塊可以在登陸GPRS網絡后通過該IP找到服務器。通信鏈路建立和系統連接到網絡后，GSM/GPRS無線通信模塊向網關發送的數據會通過GPRS網絡連接到Internet發送到服務器的IP地址上，服務器向GSM/GPRS無線通信模塊發送的數據也會根據IP地址發送到GSM/GPRS無線通信模塊上。
[0005]GPRS技術具有接入迅速、永遠在線、流量計費等特點，在遠程突發性數據實時傳輸中有很大的優勢，特別適合于頻繁的、小數據量的實時傳輸，這使得GPRS技術在自動化監控和數據采集領域上有很好的應用。在系統中應用GPRS技術，GSM/GPRS無線通信模塊用以接入GPRS網絡，然后配備相關處理器以及外圍設備。GPRS網絡和業務由通信運營商提供，通信時只需連接到運營商的GPRS網絡上就可以了。GPRS網絡信號遍布全國各地，因此采用GPRS技術的采集節點可以分布在全國各地，遠程服務器與采集節點之間無距離限制，特別適合遠距離傳輸，將GPRS技術應用到企業能源管理信息采集系統中，能全面提高企業能源管理數字化、信息化、自動化水平。
[0006]耗能表(電能表、水表、氣表)與采集器之間的通信需要嚴格遵守了國家制定的通訊約規，其中電能表與采集器之間的通信需要遵守國家制定的DL/T645-1997《多功能電能表通訊規約》，而水表、氣表與采集器之間的通信需要遵守國家制定的CJ-T_188-2004《戶用計量儀表數據傳輸技術條件》，這些通訊約規是我國的耗能儀表行業標準。
[0007]目前已經有通過RS485總線通信來采集能耗數據，RS485總線為半雙工工作方式，其通信的數據線有兩條，分別是一個信號標準點位的正負端，真正的信號必須由兩條線路相減得到。因此，每次通信只可以向一個方向傳送數據，任何時候網絡中只能有一個主設備，即處于發送狀態的設備，從設備不進行主動通訊。為了避免總線沖突，系統的采集器與耗能表間都采用主從式通信。即主機發送的數據可以傳送到各從機或指定從機，而各個從機發送的數據只能發送給主機。無論主機還是從機都采用查詢方式發送數據，中斷方式接收數據。RS485總線常采用特性阻抗為120歐姆的雙絞線作為傳輸介質，因此信號在傳輸線上傳送時，遇到阻抗不連續的時候會出現反射現象，影響信號的遠距離傳輸。

【發明內容】

[0008]本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種企業能源管理信息采集系統及方法，在企業中實時準確地自動化采集能耗數據并實現遠距離傳輸能耗數據到服務器上。
[0009]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0010]本發明提供了一種企業能源管理信息采集系統，包括耗能表、采集器、GSM/GPRS無線通信模塊、企業管理客戶端以及服務器;所述采集器用于耗能表數據的實時采集并將能耗數據發射到GSM/GPRS無線通信模塊;所述GSM/GPRS無線通信模塊用于接收和發送采集器的數據，動態為GSM/GPRS無線通信模塊分配IP地址，并提供數據通信接口，當進行GPRS數據通信時，GSM/GPRS無線通信模塊會向GPRS網絡發出連接登陸請求，GPRS網絡為GSM/GPRS無線通信模塊建立Socket連接，如果系統登陸GPRS網絡失敗，GSM/GPRS無線通信模塊會斷開當前的連接，重新進行網絡連接，直到系統成功登陸到GPRS網絡，服務器也需要連接到Internet網絡，服務器與Internet網絡建立TCP Socket連接;在GPRS數據通信過程中，GSM/GPRS無線通信模塊將能耗數據通過GPRS網絡發送到連接Internet的遠程管理服務器的IP地址上，服務器對能耗數據進行接收處理，并把數據導入服務器的數據庫里;所述服務器是連接到Internet網絡具有固定IP的計算機系統，通過服務器對能源管理信息采集系統所采集的能耗數據進行顯示、統計和分析，并將能耗數據存儲到服務器數據庫里，用于日后查詢保存的能耗情況。
[0011]作為優選的技術方案，所述采集器采集到耗能表的數據后通過串口與GSM/GPRS無線通信模塊通信進行發送，一方面GSM/GPRS無線通信模塊通信收到來自采集器的數據后打包成短信SMS，將信息以短信SMS的形式發送至GSM網絡中去，由GSM網絡短信SMS服務中心轉發至事先設定好的企業管理客戶端，企業管理客戶端可實時收到能耗數據的短信；另一方面該系統通過GPRS網絡連接到Internet網絡與服務器進行通信，將能耗數據通過GPRS網絡發送到連接Internet的遠程管理服務器的IP地址上，并且把數據導入服務器的數據庫里，服務器將這些能耗數據實時顯示和統計。
[0012]作為優選的技術方案，所述采集器包括RS485轉TTL模塊和微處理器，所述RS485轉TTL模塊用于將耗能表的RS485電平與微處理器的TTL電平相互轉換，所述微處理器用于對耗能表的數據進行采集處理，采集器處理完來自各耗能表的數據后將該數據傳輸給GSM/GPRS無線通信模塊，GSM/GPRS無線通信模塊收到來自采集器的數據后根據微處理器的AT指令發送短信SMS以及建立TCP/IP連接，把數據發送出去。
[0013]作為優選的技術方案，所述微處理器為12C5A60S2微處理器，所述12C5A60S2微處理器具有雙串口，其中一個串口連接GSM/GPRS無線通信模塊的通信接口，用于無線發送耗能表的數據;另一個串口通過RS485轉TTL模塊連接耗能表的RS485通信接口，用于讀取耗能表的數據。
[0014]作為優選的技術方案，所述采集器還包括LCD液晶顯示屏和MAX232串口通信電路，所述IXD液晶顯示屏和MAX232串口通信電路均與微處理器連接。
[0015]作為優選的技術方案，所述GSM/GPRS的無線通信模塊采用內嵌TCP/IP協議棧的SIM900A 模塊。
[0016]作為優選的技術方案，所述企業管理客戶端為企業管理者的手機或PAD。
[0017]本發明還提供了一種企業能源管理信息采集方法，包括下述步驟:
[0018]S1、采集器定時通過RS485轉TTL模塊向耗能表發送采集數據的指令；
[0019]S2、耗能表收到來自采集器的采集指令后，向采集器發送相對應的數據幀；
[0020]S3、采集器接收到來自耗能表的數據幀，對來自各耗能表的數據進行提取轉化為字符后傳輸給GSM/GPRS無線通信模塊；
[0021]S4、GSM/GPRS無線通信模塊通信收到來自采集器的數據后根據微處理器的AT指令發送短信SMS以及建立TCP/IP連接把數據發送出去；
[0022]S5、企業管理者的移動終端實時收到能耗數據的短信，同時該系統通過GPRS網絡連接到Internet網絡與服務器進行通信，將能耗數據通過GPRS網絡發送到連接Internet的遠程管理服務器的IP地址上；
[0023]S6、服務器接收到來自GPRS網絡的能耗數據，并將能耗數據導入服務器的數據庫里。
[0024]作為優選的技術方案，對于采集器的具體實現方法，包括下述步驟:
[0025]S21、首先對微處理器的兩個串口進行初始化；
[0026]S22、初始化串口通信的波特率，將串口通信的波特率設置為9600bps;
[0027]S23、采集器IXD液晶屏進行初始化，IXD液晶屏是為了能夠實時監控顯示系統的運行情況；
[0028]S24、修改波特率，耗能表RS485串行通信接口的初始通信波特率為1200bps，通過修改數據傳輸速率的特征字Z可使采集器和耗能表進行數據傳輸的波特率為9600bps，波特率變更完成后，就可對耗能表數據進行采集了 ；
[0029]S25、微處理器周期性定時采集數據，在軟件編程中用定時器進行定時，當定時結束時，采集器的串口 2通過RS485轉TTL模塊向耗能表發送采集數據的指令；
[0030]S26、耗能表收到采集指令后，向采集器串口 2發送相對應的數據幀；
[0031]S27、采集器串口 2收到數據幀后對數據幀進行提取和處理，把耗能數據提取出來并轉換為ASCII字符格式，在通過LCD液晶屏顯示當時的能耗情況；
[0032]S28、GSM/GPRS無線通信模塊初始化，通過串口 I向微處理器發送AT指令，控制GSM/GPRS無線通信模塊連接GSM/GPRS網絡并將數據發送給GSM/GPRS無線通信模塊；
[0033]S29、GSM/GPRS無線通信模塊收到來自微處理器數據后連接GSM/GPRS網絡一方面以短信形式發送到企業管理者的移動終端上，另一方面將數據通過GPRS網絡連接到Internet發送到遠程管理服務器的IP地址上，這樣就完成了一個完整的能耗數據采集過程；
[0034]S210、完成本次數據采集過程后，微處理器再進行定時，等待下一次數據采集指令。
[0035]作為優選的技術方案，對于GSM/GPRS通信模塊的具體實現方法，包括下述步驟:
[0036]S31、硬件電路搭建后，微處理器要對無線通信GSM/GPRS無線通信模塊進行軟件編程設置AT指令，以實現相對應的通信流程；
[0037]S32、GSM/GPRS無線通信模塊初始化，發送“AT”用于通信端口測試，用來同步通信波特率，用戶進行呼叫業務、短信業務、數據業務等方面的控制之前通過AT指令同步S頂900A模塊的通信波特率；
[0038]S33、查詢GSM/GPRS無線通信模塊工作狀態，發送ATI指令用來顯示S頂900A模塊的ID信息;接著發送AT+CPIN?指令用來查詢S頂卡的狀態，返回:+CPIN:READY，表明S頂卡狀態正常；
[0039]S34、查詢網絡信號質量及網絡狀態，發送AT+CSQ指令用來查詢當前網絡信號的質量，可看到SnraooA模塊連接到當前網絡的信號強度;接著發送AT+C0PS?指令用來查詢當前運營商信息，該指令只有在連上運營商網絡后，才返回運營商信息，如返回+COPS:O，0，〃CHINAMOBILE"，表明當前選擇的運營商是中國移動；
[0040]S35、設置短信字符集，發送AT+CSCS = GSM指令用來設置模塊發送短信使用的是“GSM”字符集；
[0041]S36、設置短信格式，發送AT+CMGF=1指令用來設置短信格式，參數設置為1，表明為文本模式；
[0042]S37、設置接收端手機號碼，發送AT+CMGS = xxxxxxxxxxx指令用來向號碼為XXXXXXXXXXX的企業管理者移動終端發送短信，，在發送該指令后，向企業管理者移動終端發送短信內容，接著發送十六進制的:1Α，啟動短信發送;返回:SEND 0K，說明短信發送成功；
[0043]S38、設置GPRS本地TCP連接端口，發送AT+CLP0RT = 〃TCP〃，〃8086〃指令用來設置中國移動網絡的SM900A模塊GPRS本地TCP連接端口，端口為8086，設置本地TCP連接成功則返回0K;
[0044]539、建立11^連接，發送八了+(:1?5了八訂=〃11^〃，〃(^>122333 3化？.1^^〃，〃31287//指令用來建立TCP連接，將局域網內網連接到域名為C jrl22333.xicp.net的外網IP地址上，連接端口為31287，該指令激活GPRS功能，等待TCP連接成功，若返回CONNECT OK，表明GPRS網絡連接成功;若返回ERROR，則表明S頂900A模塊激活失敗；
[0045]S310、數據發送，發送AT+CIPSEND指令，此時模塊返回: >，接著發送采集到的能耗數據，最后發送十六進制的:1A，啟動數據發送;返回:SEND 0K，表明數據已經成功發送出去了，實現將數據通過GPRS網絡連接到Internet發送到遠程管理服務器的IP地址上，可以通過電腦端的網絡調試助手看到GPRS網絡的連接和數據發送過程；
[0046]S311、斷開TCP連接，發送AT+CIPCL0SE = I指令用于關閉當前TCP連接，斷開TCP連接；
[0047]S312、關閉GPRS網絡，發送AT+CIPSHUT指令關閉GPRS移動場景，關閉GPRS網絡。
[0048]本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0049]本發明通過GSM/GPRS網絡遠程實時采集耗能表的數據，實時監控耗能表的運行狀況，該采集系統充分利用了 GSM/GPRS網絡覆蓋范圍廣、可靠性高、GPRS的接入時間短、數據傳輸速率高、支持TCP/IP協議，可與Internet進行互聯、通信費用低等的優點，采集器采集到耗能表的數據后通過串口與GSM/GPRS無線通信模塊通信，一方面GSM/GPRS無線通信模塊通信收到來自采集器的數據后打包成短信(SMS)將信息以短信(SMS)的形式發送至GSM網絡中去，由GSM網絡短信(SMS)服務中心轉發至事先設定好的企業管理者手機號碼，企業管理者的手機可以實時收到能耗數據的短信，另一方面該系統通過GPRS網絡連接到Internet網絡與服務器進行通信，將能耗數據通過GPRS網絡發送到連接Internet的遠程管理服務器的IP地址上，并且把數據導入服務器的數據庫里，服務器能源管理軟件把這些能耗數據實時顯示和統計，方便企業能源管理部門實時查看耗能情況，企業能源管理部門可以對這些能耗數據進行統計分析和打印查看詳細能耗情況，分析耗能異常的原因并提出節能減排方案，為節能減排和企業的能源管理提供了可靠的依據。
【附圖說明】
[0050]圖1是本發明企業能源信息采集系統的框架示意圖；
[0051 ]圖2是本發明采集器的硬件結構框圖；
[0052 ]圖3是本發明12C5A60S2微處理器外圍接口電路圖；
[0053]圖4是本發明12864液晶接口電路圖；
[0054]圖5是本發明MAX232通信串口電路圖；
[0055]圖6是本發明采集器的采集方法流程圖；
[0056]圖7是本發明GSM/GPRS通信模塊的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0057]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0058]實施例
[0059]當今能源的供應越來越緊張，企業能源消耗問題越來越突出，而且企業在能源消耗方面占據著重要的位置，目前國家大力推行節能減排的政策，鼓勵企業進行能源管理，但目前大部分企業還沒實現能源管理系統的搭建，對能源信息的采集還是以人工讀取的方式采集，因此研究和設計一套自動化采集的企業能源管理信息采集系統，實現在企業中實時準確地采集能耗數據具有非常重大的意義。
[0060]企業能源消耗問題主要是由于企業自身沒有及時監控能源的使用情況從而導致能源的不合理利用。企業要實現節能減排和提高能源利用率，首先要從基礎的能耗數據采集工作開始，實現實時準確地獲取各項能耗數據。但由于目前很多企業自身沒有搭建和開發能源管理信息采集系統，使得企業能源利用率低下給企業帶來了巨大的損失。針對企業能源管理信息采集系統的設計，是為了提高企業的能源利用率，減少能源消耗，實現節能減排。
[0061]企業能源管理信息采集系統是采用無線通信技術、電子控制技術相結合，自動周期性地采集各時段企業的能耗數據，并通過無線通信技術發送到服務器的數據庫里，利用計算機系統上的能源管理軟件進行管理和分析。企業能源管理信息采集系統極大地方便了企業的能源管理工作，為實現節能減排和企業的能源管理提供了數據支持。
[0062]目前很多企業對能耗數據的采集是以傳統原始的人工讀取的方式進行采集，這樣采集數據的方式往往帶有人為隨意性、誤差大、實時性差、工作量大、容易在統計中出錯等問題，難以對能源消耗情況進行科學的分析。隨著企業的發展，采用企業能源管理信息采集系統，不僅給企業管理人員在能源管理方面帶來了方便，而且改變能源管理效率低下，實時性不強的狀況。企業能源管理信息采集系統由各個耗能表(電能表、水表、氣表)、能耗數據采集模塊、無線通信模塊和服務器構成。經過一段時間的能耗數據實時采集后，獲得大量的能耗數據，通過服務器上的能源管理軟件進行統計分析，分析出能耗異常和能源利用率低下的原因，并結合專家意見和企業的實際情況提出節能降耗決策，為企業節省在能源消耗方面的費用，提高企業能源管理水平，實現企業的節能減排。
[0063]由于GSM SMS和GPRS技術不受通信距離的限制，GSM和GPRS網絡信號全國各地到處都有覆蓋，因此基于GSM SMS+GPRS技術企業能源管理信息采集系統不受地域限制，適合通信距離遠，企業規模大，企業環境復雜，耗能表分布比較離散的能耗數據采集應用環境。
[0064]通過GSM/GPRS網絡遠程實時采集耗能表的數據，實時監控耗能表的運行狀況，該采集系統充分利用了 GSM/GPRS網絡覆蓋范圍廣、可靠性高、GPRS的接入時間短、數據傳輸速率高、支持TCP/IP協議，可與Internet進行互聯、通信費用低等的優點。如圖1所示，本實施例的一種企業能源管理信息采集系統，包括耗能表、采集器、GSM/GPRS無線通信模塊、企業管理客戶端以及服務器;所述采集器用于耗能表數據的實時采集并將能耗數據發射到GSM/GPRS無線通信模塊;所述GSM/GPRS無線通信模塊用于接收和發送采集器的數據，動態為GSM/GPRS無線通信模塊分配IP地址，并提供數據通信接口，當進行GPRS數據通信時，GSM/GPRS無線通信模塊會向GPRS網絡發出連接登陸請求，GPRS網絡為GSM/GPRS無線通信模塊建立Socket連接，如果系統登陸GPRS網絡失敗，GSM/GPRS無線通信模塊會斷開當前的連接，重新進行網絡連接，直到系統成功登陸到GPRS網絡，服務器也需要連接到Internet網絡，服務器與Internet網絡建立TCP Socket連接;在GPRS數據通信過程中，GSM/GPRS無線通信模塊將能耗數據通過GPRS網絡發送到連接Internet的遠程管理服務器的IP地址上，服務器對能耗數據進行接收處理，并把數據導入服務器的數據庫里;所述服務器是連接到Internet網絡具有固定IP的計算機系統，通過服務器對能源管理信息采集系統所采集的能耗數據進行顯示、統計和分析，并將能耗數據存儲到服務器數據庫里，用于日后查詢保存的能耗情況。
[0065]采集器主要實現對耗能表數據的實時采集并將能耗數據發射到無線信道的功能。采集器中的12C5A60S2微處理器定時周期性地進行采集能耗并通過GSM/GPRS無線通信模塊將能耗數據發送到企業管理者的手機上和遠程服務器上。在耗能表和采集器之間需接上RS485轉TTL模塊，實現耗能表的RS485電平與12C5A60S2微處理器的TTL電平的相互轉換。采集器控制模塊的核心采用12C5A60S2微處理器，微處理器實現對能耗數據采集和處理，并對GSM/GPRS無線通信模塊的初始化，通過AT指令使GSM/GPRS無線通信模塊連接GSM/GPRS網絡實現向企業管理者發送短信(SMS)并且與遠程管理機建立TCP/IP連接把數據包發送到服務器上等功能。
[0066]GSM/GPRS無線通信模塊在本系統的開發中主要實現連接GSM網絡發送短信(SMS)以及連接GPRS網絡通過Internet與服務器建立TCP/IP連接，實現耗能數據的傳輸。對于GSM/GPRS無線通信模塊的選取，本系統采用內嵌TCP/IP協議棧的SM900A模塊。該模塊非常適合于數據的遠程無線傳輸，12C5A60S2微處理器通過AT指令對SIM900A模塊進行操作控制，實現能耗數據的無線傳輸。
[0067]所述服務器是連接到Internet網絡具有固定IP的計算機系統，服務器上安裝有能源管理軟件。通過服務器上的能源管理軟件對能源管理信息采集系統所采集的能耗數據進行顯示、統計、分析等功能，并將能耗數據存儲到服務器數據庫里，用于日后查詢保存的能耗情況。
[0068]本實施例系統的硬件要根據系統功能要求和工作原理來進行設計。本系統的硬件設計包括對采集器和GSM/GPRS無線通信模塊的研究與設計。在系統中，采集器完成對耗能表(電能表、水表、氣表)數據的采集并通過串口傳輸給GSM/GPRS無線通信模塊通信，GSM/GPRS無線通信模塊通信收到來自采集器的能耗數據后根據12C5A60S2微處理器的AT指令發送短信(SMS)以及建立TCP/IP連接把數據發送出去。硬件設計將圍繞這些功能的實現來進行。
[0069]采集器的硬件設計:
[0070]所述采集器在企業能源管理信息采集系統中擔負著耗能表(電能表、水表、氣表)數據的采集、處理，由12C5A60S2微處理器對該數據進行采集、處理，并把當前監控情況顯示在液晶屏上，采集器處理完來自各耗能表(電能表、水表、氣表)的數據后還需要把數據傳輸給GSM/GPRS無線通信模塊，GSM/GPRS無線通信模塊通信收到來自采集器的數據后根據12C5A60S2微處理器的AT指令發送短信(SMS)以及建立TCP/IP連接把數據發送出去。
[0071]所述12C5A60S2微處理器具有雙串口功能，其中P3.0和P3.1是RXD和TXD，P1.2和Pl.3是RXD2和TXD2，這兩個串口是互相獨立的，在采集器硬件接口設計中，P3.0和P3.1接無線通信GSM/GPRS無線通信模塊的通信接口，用于無線發送耗能表的數據，Pl.2和Pl.3通過RS485轉TTL模塊接耗能表的RS485通信接口，用于讀取耗能表的數據。
[0072]本實施例中，在耗能表和采集器之間采用RS485轉TTL模塊，實現耗能表的485電平與12C5A60S2微處理器的TTL電平的相互轉換。因此，采集器的硬件包括電源電路、顯示電路、RS485電平轉TTL電平電路模塊、12C5A60S2微處理器以及其外圍電路的設計，具體框架如圖2所示。12C5A60S2微處理器采用5V電壓供電。
[0073]本實施例的采集器除了RS485轉TTL模塊和12C5A60S2微處理器之前，還包括LCD液晶顯示屏及MAX232通信串口電路，所述LCD液晶顯示屏和MAX232通信串口電路的電路原圖如圖4、圖5所示。
[0074]本實施例還提供了一種企業能源管理信息采集方法，包括下述步驟:
[0075]S1、采集器定時通過RS485轉TTL模塊向耗能表發送采集數據的指令；
[0076]S2、耗能表收到來自采集器的采集指令后，向采集器發送相對應的數據幀；
[0077]S3、采集器接收到來自耗能表的數據幀，對來自各耗能表的數據進行提取轉化為字符后傳輸給GSM/GPRS無線通信模塊；
[0078]S4、GSM/GPRS無線通信模塊通信收到來自采集器的數據后根據微處理器的AT指令發送短信SMS以及建立TCP/IP連接把數據發送出去；
[0079]S5、企業管理者的移動終端實時收到能耗數據的短信，同時該系統通過GPRS網絡連接到Internet網絡與服務器進行通信，將能耗數據通過GPRS網絡發送到連接Internet的遠程管理服務器的IP地址上；
[0080]S6、服務器接收到來自GPRS網絡的能耗數據，并將能耗數據導入服務器的數據庫里。
[0081]如圖6所示，對于采集器的具體實現方法，包括下述步驟:
[0082]S21、首先對微處理器的兩個串口進行初始化；
[0083]S22、初始化串口通信的波特率，將串口通信的波特率設置為9600bps;
[0084]S23、采集器IXD液晶屏進行初始化，IXD液晶屏是為了能夠實時監控顯示系統的運行情況；
[0085]S24、修改波特率，耗能表RS485串行通信接口的初始通信波特率為1200bps，通過修改數據傳輸速率的特征字Z可使采集器和耗能表進行數據傳輸的波特率為9600bps，波特率變更完成后，就可對耗能表數據進行采集了 ；
[0086]S25、微處理器周期性定時采集數據，在軟件編程中用定時器進行定時，當定時結束時，采集器的串口 2通過RS485轉TTL模塊向耗能表發送采集數據的指令；
[0087]S26、耗能表收到采集指令后，向采集器串口 2發送相對應的數據幀；
[0088]S27、采集器串口 2收到數據幀后對數據幀進行提取和處理，把耗能數據提取出來并轉換為ASCII字符格式，在通過LCD液晶屏顯示當時的能耗情況；
[0089]S28、GSM/GPRS無線通信模塊初始化，通過串口 I向微處理器發送AT指令，控制GSM/GPRS無線通信模塊連接GSM/GPRS網絡并將數據發送給GSM/GPRS無線通信模塊；
[0090]S29、GSM/GPRS無線通信模塊收到來自微處理器數據后連接GSM/GPRS網絡一方面以短信形式發送到企業管理者的移動終端上，另一方面將數據通過GPRS網絡連接到Internet發送到遠程管理服務器的IP地址上，這樣就完成了一個完整的能耗數據采集過程；
[0091]S210、完成本次數據采集過程后，微處理器再進行定時，等待下一次數據采集指令。
[0092]本實施例中，如圖3所示，所述微處理器選用12C5A60S2微處理器，12C5A60S2微處理器具有雙串口功能，其中P3.0和P3.1是RXD和TXD，Pl.2和Pl.3是RXD2和TXD2，這兩個串口是互相獨立的，將P3.0和P3.1設計為第一串口，接無線通信GSM/GPRS無線通信模塊的通信接口，用于無線發送耗能表的數據，將Pl.2和Pl.3設計為第二串口，通過RS485轉TTL模塊接耗能表的RS485通信接口，用于讀取耗能表的數據。
[0093]如圖7所示，對于GSM/GPRS通信模塊的具體實現方法，包括下述步驟:
[0094]S31、硬件電路搭建后，微處理器要對無線通信GSM/GPRS無線通信模塊進行軟件編程設置AT指令，以實現相對應的通信流程；
[0095]S32、GSM/GPRS無線通信模塊初始化，發送“AT”用于通信端口測試，用來同步通信波特率，用戶進行呼叫業務、短信業務、數據業務等方面的控制之前通過AT指令同步S頂900A模塊的通信波特率；
[0096]S33、查詢GSM/GPRS無線通信模塊工作狀態，發送ATI指令用來顯示S頂900A模塊的ID信息;接著發送AT+CPIN?指令用來查詢S頂卡的狀態，返回:+CPIN:READY，表明S頂卡狀態正常；
[0097]S34、查詢網絡信號質量及網絡狀態，發送AT+CSQ指令用來查詢當前網絡信號的質量，可看到SnraooA模塊連接到當前網絡的信號強度;接著發送AT+C0PS?指令用來查詢當前運營商信息，該指令只有在連上運營商網絡后，才返回運營商信息，如返回+COPS:O，0，〃CHINAMOBILE"，表明當前選擇的運營商是中國移動；
[0098]S35、設置短信字符集，發送AT+CSCS = GSM指令用來設置模塊發送短信使用的是“GSM”字符集；
[0099]S36、設置短信格式，發送AT+CMGF=1指令用來設置短信格式，參數設置為1，表明為文本模式；
[0?00] S37、設置接收端手機號碼，發送AT+CMGS = xxxxxxxxxxx指令用來向號碼為xxxxxxxxxxx的企業管理者移動終端發送短信，，在發送該指令后，向企業管理者移動終端發送短信內容，接著發送十六進制的:1Α，啟動短信發送;返回:SEND 0K，說明短信發送成功；
[0101]S38、設置GPRS本地TCP連接端口，發送AT+CLP0RT = 〃TCP〃，"8086〃指令用來設置中國移動網絡的SM900A模塊GPRS本地TCP連接端口，端口為8086，設置本地TCP連接成功則返回0K;
[0102]S39、建立 TCP 連接，發送 AT+CIPSTART = "TCP"/'c jrl22333.xicp.net"/'31287"指令用來建立TCP連接，將局域網內網連接到域名為C jrl22333.xicp.net的外網IP地址上，連接端口為31287，該指令激活GPRS功能，等待TCP連接成功，若返回CONNECT OK，表明GPRS網絡連接成功;若返回ERROR，則表明S頂900A模塊激活失敗；
[0103]S310、數據發送，發送AT+CIPSEND指令，此時模塊返回: >，接著發送采集到的能耗數據，最后發送十六進制的:1A，啟動數據發送;返回:SEND 0K，表明數據已經成功發送出去了，實現將數據通過GPRS網絡連接到Internet發送到遠程管理服務器的IP地址上，可以通過電腦端的網絡調試助手看到GPRS網絡的連接和數據發送過程；
[0104]S311、斷開TCP連接，發送AT+CIPCL0SE = I指令用于關閉當前TCP連接，斷開TCP連接；
[0105]S312、關閉GPRS網絡，發送AT+CIPSHUT指令關閉GPRS移動場景，關閉GPRS網絡。
[0106]本發明通過GSM/GPRS網絡遠程實時采集耗能表的數據及耗能表的運行狀況，充分利用了 GSM/GPRS網絡覆蓋范圍廣、可靠性高、GPRS的接入時間短、數據傳輸速率高、支持TCP/IP協議，通信費用低等的優點。
[0107]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種企業能源管理信息采集系統，其特征在于，包括耗能表、采集器、GSM/GPRS無線通信模塊、企業管理客戶端以及服務器;所述采集器用于耗能表數據的實時采集并將能耗數據發射到GSM/GPRS無線通信模塊;所述GSM/GPRS無線通信模塊用于接收和發送采集器的數據，動態為GSM/GPRS無線通信模塊分配IP地址，并提供數據通信接口，當進行GPRS數據通信時，GSM/GPRS無線通信模塊會向GPRS網絡發出連接登陸請求，GPRS網絡為GSM/GPRS無線通信模塊建立Socket連接，如果系統登陸GPRS網絡失敗，GSM/GPRS無線通信模塊會斷開當前的連接，重新進行網絡連接，直到系統成功登陸到G P R S網絡，服務器也需要連接到Internet網絡，服務器與Internet網絡建立TCP Socket連接;在GPRS數據通信過程中，GSM/GPRS無線通信模塊將能耗數據通過GPRS網絡發送到連接Internet的遠程管理服務器的IP地址上，服務器對能耗數據進行接收處理，并把數據導入服務器的數據庫里;所述服務器是連接到Internet網絡具有固定IP的計算機系統，通過服務器對能源管理信息采集系統所采集的能耗數據進行顯示、統計和分析，并將能耗數據存儲到服務器數據庫里，用于日后查詢保存的能耗情況。2.根據權利要求1所述的企業能源管理信息采集系統，其特征在于，所述采集器采集到耗能表的數據后通過串口與GSM/GPRS無線通信模塊通信進行發送，一方面GSM/GPRS無線通信模塊通信收到來自采集器的數據后打包成短信SMS，將信息以短信SMS的形式發送至GSM網絡中去，由GSM網絡短信SMS服務中心轉發至事先設定好的企業管理客戶端，企業管理客戶端可實時收到能耗數據的短信；另一方面該系統通過GPRS網絡連接到Internet網絡與服務器進行通信，將能耗數據通過GPRS網絡發送到連接Internet的遠程管理服務器的IP地址上，并且把數據導入服務器的數據庫里，服務器將這些能耗數據實時顯示和統計。3.根據權利要求1所述的企業能源管理信息采集系統，其特征在于，所述采集器包括RS485轉TTL模塊和微處理器，所述RS485轉TTL模塊用于將耗能表的RS485電平與微處理器的TTL電平相互轉換，所述微處理器用于對耗能表的數據進行采集處理，采集器處理完來自各耗能表的數據后將該數據傳輸給GSM/GPRS無線通信模塊，GSM/GPRS無線通信模塊收到來自采集器的數據后根據微處理器的AT指令發送短信SMS以及建立TCP/IP連接，把數據發送出去。4.根據權利要求3所述的企業能源管理信息采集系統，其特征在于，所述微處理器為12C5A60S2微處理器，所述12C5A60S2微處理器具有雙串口，其中一個串口連接GSM/GPRS無線通信模塊的通信接口，用于無線發送耗能表的數據;另一個串口通過RS485轉TTL模塊連接耗能表的RS485通信接口，用于讀取耗能表的數據。5.根據權利要求3所述的企業能源管理信息采集系統，其特征在于，所述采集器還包括IXD液晶顯示屏和MAX232串口通信電路，所述LCD液晶顯示屏和MAX232串口通信電路均與微處理器連接。6.根據權利要求1所述的企業能源管理信息采集系統，其特征在于，所述GSM/GPRS的無線通信模塊采用內嵌TCP/IP協議棧的S頂900A模塊。7.根據權利要求1所述的企業能源管理信息采集系統，其特征在于，所述企業管理客戶端為企業管理者的手機或PAD。8.一種企業能源管理信息采集方法，其特征在于，包括下述步驟: S1、采集器定時通過RS485轉TTL模塊向耗能表發送采集數據的指令； S2、耗能表收到來自采集器的采集指令后，向采集器發送相對應的數據幀；S3、采集器接收到來自耗能表的數據幀，對來自各耗能表的數據進行提取轉化為字符后傳輸給GSM/GPRS無線通信模塊；S4、GSM/GPRS無線通信模塊通信收到來自采集器的數據后根據微處理器的AT指令發送短信SMS以及建立TCP/IP連接把數據發送出去；S5、企業管理者的移動終端實時收到能耗數據的短信，同時該系統通過GPRS網絡連接到Internet網絡與服務器進行通信，將能耗數據通過GPRS網絡發送到連接Internet的遠程管理服務器的IP地址上；S6、服務器接收到來自GPRS網絡的能耗數據，并將能耗數據導入服務器的數據庫里。9.根據權利要求8所述的企業能源管理信息采集方法，其特征在于，對于采集器的具體實現方法，包括下述步驟:S21、首先對微處理器的兩個串口進行初始化；S22、初始化串口通信的波特率，將串口通信的波特率設置為9600bps;S23、采集器LCD液晶屏進行初始化，LCD液晶屏是為了能夠實時監控顯示系統的運行情況；S24、修改波特率，耗能表RS485串行通信接口的初始通信波特率為1200bps，通過修改數據傳輸速率的特征字Z可使采集器和耗能表進行數據傳輸的波特率為9600bps，波特率變更完成后，就可對耗能表數據進行采集了 ；S25、微處理器周期性定時采集數據，在軟件編程中用定時器進行定時，當定時結束時，采集器的串口 2通過RS485轉TTL模塊向耗能表發送采集數據的指令；S26、耗能表收到采集指令后，向采集器串口2發送相對應的數據幀；S27、采集器串口2收到數據幀后對數據幀進行提取和處理，把耗能數據提取出來并轉換為ASCII字符格式，在通過IXD液晶屏顯示當時的能耗情況；S28、GSM/GPRS無線通信模塊初始化，通過串口I向微處理器發送AT指令，控制GSM/GPRS無線通信模塊連接GSM/GPRS網絡并將數據發送給GSM/GPRS無線通信模塊；S29、GSM/GPRS無線通信模塊收到來自微處理器數據后連接GSM/GPRS網絡一方面以短信形式發送到企業管理者的移動終端上，另一方面將數據通過GPRS網絡連接到Internet發送到遠程管理服務器的IP地址上，這樣就完成了 一個完整的能耗數據采集過程； S210、完成本次數據采集過程后，微處理器再進行定時，等待下一次數據采集指令。10.根據權利要求8所述的企業能源管理信息采集方法，其特征在于，對于GSM/GPRS通信模塊的具體實現方法，包括下述步驟:S31、硬件電路搭建后，微處理器要對無線通信GSM/GPRS無線通信模塊進行軟件編程設置AT指令，以實現相對應的通信流程；S32、GSM/GPRS無線通信模塊初始化，發送“AT”用于通信端口測試，用來同步通信波特率，用戶進行呼叫業務、短信業務、數據業務等方面的控制之前通過AT指令同步S頂900A模塊的通信波特率；S33、查詢GSM/GPRS無線通信模塊工作狀態，發送ATI指令用來顯示S頂900A模塊的ID信息；接著發送AT+CPIN?指令用來查詢SM卡的狀態，返回:+CPIN = READY，表明SM卡狀態正常；S34、查詢網絡信號質量及網絡狀態，發送AT+CSQ指令用來查詢當前網絡信號的質量，可看到SM900A模塊連接到當前網絡的信號強度;接著發送AT+COPS?指令用來查詢當前運營商信息，該指令只有在連上運營商網絡后，才返回運營商信息，如返回+COPS: O，0，〃CHINAMOBILE"，表明當前選擇的運營商是中國移動； S35、設置短信字符集，發送AT+CSCS= GSM指令用來設置模塊發送短信使用的是“GSM”字符集； S36、設置短信格式，發送AT+CMGF=1指令用來設置短信格式，參數設置為1，表明為文本模式； S37、設置接收端手機號碼，發送AT+ CMGS = xxxxxxxxxxx指令用來向號碼為XXXXXXXXXXX的企業管理者移動終端發送短信，，在發送該指令后，向企業管理者移動終端發送短信內容，接著發送十六進制的:1Α，啟動短信發送;返回:SEND 0K，說明短信發送成功； S38、設置GPRS本地TCP連接端口，發送AT+CLP0RT= 〃TCP〃，〃8086〃指令用來設置中國移動網絡的SM900A模塊GPRS本地TCP連接端口，端口為8086，設置本地TCP連接成功則返回0K； S39、建立TCP 連接，發送 AT+CIPSTART = 〃TCP〃，〃c jrl22333.xicp.net", 〃31287〃指令用來建立TCP連接，將局域網內網連接到域名為c jrl22333.xicp.net的外網IP地址上，連接端口為31287，該指令激活GPRS功能，等待TCP連接成功，若返回⑶NNECT 0K，表明GPRS網絡連接成功;若返回ERROR，則表明S頂900A模塊激活失敗； S310、數據發送，發送AT+CIPSEND指令，此時模塊返回:>，接著發送采集到的能耗數據，最后發送十六進制的:1A，啟動數據發送;返回:SEND 0K，表明數據已經成功發送出去了，實現將數據通過GPRS網絡連接到Internet發送到遠程管理服務器的IP地址上，可以通過電腦端的網絡調試助手看到GPRS網絡的連接和數據發送過程； S311、斷開TCP連接，發送AT+CIPCL0SE= I指令用于關閉當前TCP連接，斷開TCP連接； S312、關閉GPRS網絡，發送AT+CIPSHUT指令關閉GPRS移動場景，關閉GPRS網絡。
【文檔編號】H04L29/08GK106056876SQ201610398284
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】楊恢東, 陳加潤, 劉輝, 張翠媛
【申請人】暨南大學