智能数据采集器设计及应用

朱秀群+王娜+罗章海

摘 要：随着我国科学技术的进步，我国社会经济和城市建设因此有了飞速提升，其中，数据采集在我国是使用范围最广，也是涉猎行业最多的科学技术之一。现如今，已经有非常多不同种类的仪器仪表，包括：气表、水表、热表、电表等，这些仪器仪表拥有各自独特的功能，例如：普遍都拥有运行速度快，工作性能高等特点。目前，随着我国科学技术水平提升，以及我国物联网的前进方向的提出，对智能气表、智能水表、智能热表、智能电表等仪器仪表的数据进行统一采集并上传的智能数据采集器逐渐进入相关电子技术人员的眼中。本文首先对传统数据采集器与智能数据采集器的差异进行简述，而后对智能数据采集器的设计与应用进行详述，希望能够对相关电子技术人员有所帮助。

关键词：智能 数据采集器 设计 应用

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）08（b）-0001-02

1 传统数据采集器与智能数据采集器的区别

就目前而言，我国用得最多的计量仪器仪表有气表、水表、热表、电表等，普遍应用的还有IC卡预付费智能表，这类智能表或者是有线远传表，以及无线远传表。除此以外，因为成本等因素限制，仍旧有非常多的地区在使用传统机械计量仪表，依然采用入户查表的方式进行收费。可随着我国社会经济和城市建设的高速发展，人们日常生活标准以及居住环境都发生很大的改变，传统数据采集器具的缺点开始逐渐显露出来，其性能与智能数据采集器的性能存在着非常明显的差别[1]。

过去传统收费模式：入户查表方式。这种模式，最大的问题是入户。因为入户需要选在人们休息在家的时间，但现在人们生活节奏快，生活压力大。在人们进入休息时，对于上门查表的行为通常是很反感的，而且也会存在一定的抵触情绪。而这种收费模式对于查表工作者来说，工作时间不定，强度大，效率又不高。并且，进行入户查表工作一定要有非常多的查表工作者，这将会使能源企业产生很大一笔人工成本支出。同时查表入户模式还需要对用户信息进行记录工作，而我国人员流动性非常大，重复进行用户信息录入工作，出现信息记录错误几率也将非常高[2]。

关于智能计量仪表所使用的收费模式：对于智能计量仪表来说，它的收费方法非常多，例如，IC卡预付费表，无线远传表，或者有线远传表等，这些付费方法全部都借由电子传感设备执行数据信息的采集工作，随后把采集起来的数据上传给各能源企业的能源数据管理平台，最后再由平台执行统计、分析、查询等相关操作。

虽然我国IC卡表以及有线远传表的应用技术相对成熟，可靠性也很高，不过仍具有一些问题。例如：IC卡表的客户信息需要在客户购气时进行采集，这会经常引发客户信息更新慢的问题，除此以外，因为改价等原因，也一定会引发平台数据淤积情况，这会使相关能源企业的工作效率降低，而且有时还会给能源企业带来一些损失；而有线远传表需要进行施工作业，先不说随着我国城市化建设，线路铺设问题将会更加复杂，仅仅只是随着时间流逝，线路老化的现象，就会增加能源企业维护成本。这些问题将会给能源企业带来很多不便和成本支出[3]。

在不久的将来，无线远传将会变成智能仪器仪表的技术核心，而无线远传数据采集器没有IC卡表以及有线远传表具有的问题，且能够在任意时间点执行数据信息采集的操作，从而解决了数据信息更新不及时，以及工程施工等现存问题。

2 智能数据采集系统简述

通常情况下，智能数据采集系统的构成包括三大部分：第一，智能计量终端，其包含无线远传或有线远传的仪器仪表（包括：智能气表、智能水表、智能热表、智能电表等）；第二，智能数据采集器；第三，各个能源企业的能源数据管理平台。

智能计量终端指的是拥有自动测量功能，同时还拥有信息管理以及远传功能的计量仪表，包括：智能气表、智能水表、智能热表、智能电表等。

智能数据采集器，其实就是一种协议转换器，它是智能计量终端和各种能源企业能源数据管理平台得以完成数据信息通讯的核心连接。

能源数据管理平台，每一个能源企业都有自己对数据信息执行管理的能源数据管理平台。各类智能计量终端采集来的数据信息借由智能数据采集器上传到各个能源企业的能源数据管理平台，然后由各能源企业计算机管理数据管理平台按照设定好的工作流程，自动与智能计量终端进行数据通讯，随时获得智能计量终端的数据信息[4]。

3 智能数据采集器的设计构成

智能数据采集器的组成构件较多，主要有：管理单元，各个连接端口，通用分组无线服务技术板块，液晶显示板块，实时钟表，按钮以及信息储藏设备等。

管理单元设计的电子元器件选用：使用TI企业制作的MSP430体系的微控制单元，此电路的关键为16位精简指令集计算机的MPU，其具有能量损耗低，抗干扰性强，应用热度界限大等特点。

各个连接端口设计的电子元器件选用：包含RF、M_BUS以及485端口，电路应用板块化设计，需要根据仪器仪表的现实应用状况，选择合适的端口板块。

通用分组无线服务技术板块设计的电子元器件选用：通常情况下，选择GPRS DTU，透明信息运输，可以满足多种工作方式，其可靠性高，同时可以降低设计工作压力。

液晶显示板块以及其按钮设计的电子元器件选用：选用128×64汉字液晶显示板块，借由按钮实现显示内容改变，以及工作状态的修改。

实时钟表设计的电子元器件选用：选用某品牌的实时钟表IC，利用IIC总线端口和单片微型计算机相互连接。

信息储藏设备设计的电子元器件选用：选用16Mbit的AT45DB161B大容量Flash储存芯片，用来进行抄表储存信息，还有数据采集器的运行数值。

4 智能数据采集器的应用

利用能源数据管理平台对智能数据采集器执行初始化设置。设置内容包括有数据采集器的编号、数据转换装置的IP地址、接口型号和智能仪器仪表的通讯协议规格等信息。需要注意的是把智能数据采集器装配在工作地点后，接通电源，假如采用有线模式，还应该将通讯电缆连接好。

在完成智能数据采集器与智能数据设备和能源数据管理平台的连接后，可用能源数据管理平台借由GPRS网络实现对智能数据采集器执行终端仪器仪表的初始化设置，设置内容包括有终端仪器仪表的型号、自动抄表时间，以及信息上传时间等。设置工作结束后，智能数据采集器便会按照所设置的参数，自动执行通讯作业（包括数据采集和上传，信息传递等）。

按照初始化时设置的通讯协议，面对多种仪器仪表使用适当的命令方式，可完成设施通用，互通有無的目标。通过智能数据采集设施装置自带的液晶显示屏，能够使用按钮执行相关操作，从而帮助客户或者是相关电子技术人员随时进行数据查询工作[5]。

5 结语

智能数据采集器的出现给我们节省了非常多的能源消耗，因此深受各能源企业，以及相关管理部门的青睐。我国社会经济正处于长足发展和进步阶段，科学技术的突破与提升，则是发展的前提和基础，智能数据采集器正是应此而生。同时，国建目前对于物联网领域的发展制定了明确的目标，这些必然会促使我国物联网产业化的快速提升，引领智能采集器技术的不断提高。

参考文献

[1] 王天际，张大鹏，郭晓冬，等.智能数据采集器设计及应用[J].城市建设理论研究：电子版，2013，11（5）.

[2] 夏春光.智能家居的智能电网数据采集器设计[J].电子技术应用，2012，38（3）：4-5，8.

[3] 夏春光.智能电网数据采集器：适合住宅和工业应用的ARM解决方案[J].EDN CHINA电子设计技术，2012，19（1）：40-41，45.

[4] 黄一平，梁梓辰，农丽萍，等.通用智能卡数据采集器研究与实现[J].测控技术，2015，34（12）：45-48.

[5] 刘敏.能源计量系统远程数据采集器优化设计[D].上海交通大学，2013.endprint