物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程抄表

　　1.1本課題開(kāi)發(fā)的背景

　　傳統(tǒng)燃?xì)獗頌槟J(rèn)安裝模式，燃?xì)夤景丛禄虬醇九蓪Ｈ素?fù)責(zé)上門檢表，抄取表讀數(shù)。小區(qū)有很多樓，樓又存在多單元，逐一上門實(shí)地抄取燃?xì)獗碜x數(shù)，人力投入巨大，且時(shí)間成本也很高，為了改善傳統(tǒng)燃?xì)庑袠I(yè)模式，產(chǎn)生了IC卡預(yù)付費(fèi)表。

　　新表的產(chǎn)生不僅改善了傳統(tǒng)先使用，后付費(fèi)的收費(fèi)模式，也減小了人力和時(shí)間成本。用戶主動(dòng)到燃?xì)夤举?gòu)買氣量充入IC卡，回家中把IC中存在的氣量信息充入到表具中去而后使用，在表內(nèi)剩余氣量使用完后，表會(huì)自動(dòng)關(guān)閥。迫使用戶提前到燃?xì)夤举?gòu)買下一階段預(yù)計(jì)的用量，變?yōu)橄荣?gòu)買，后使用的新模式。但是在使用過(guò)程當(dāng)中，也存在諸多問(wèn)題，給用戶和燃?xì)夤編?lái)了一定程度上的損失，且IC卡作為載體，存在諸多問(wèn)題。IC卡表在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的出現(xiàn)也存在了一定時(shí)間，為了改變IC卡表現(xiàn)階段的問(wèn)題，遂GPRS遠(yuǎn)傳表應(yīng)運(yùn)而生。

　　1.2本課題要達(dá)到的目標(biāo)

　　通過(guò)對(duì)GPRS遠(yuǎn)傳表管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，窺探當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的總體模式，物到物的操作好處以及弊端。同時(shí)也從系統(tǒng)到表通訊的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，操作過(guò)程，細(xì)化信息傳輸?shù)耐緩郊霸O(shè)計(jì)方案，從而*終達(dá)到更好，更合理科學(xué)的運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)軟件的目的。

　　2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1開(kāi)發(fā)技術(shù)及工具

　　系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)功能分支：

　　語(yǔ)言：JAVA

　　IC卡讀寫庫(kù)：jna、jnative、DR_Soft.dll（第三方動(dòng)態(tài)庫(kù)）

　　通訊： Socket通訊、通訊協(xié)議

　　硬件： DTU、集中器、信號(hào)采集器、終端智能GPRS燃?xì)獗?/span>

　　2.2系統(tǒng)功能模塊

　　1.上位機(jī)管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)

　　2.中間的通訊傳輸部分 DTU+集中器+采集器

　　3.用戶家中的智能燃?xì)獗?/span>

　　在實(shí)際操作過(guò)程當(dāng)中，首先由上位機(jī)針對(duì)某個(gè)小區(qū)某個(gè)用戶家里的燃?xì)獗戆l(fā)送一條命令，如關(guān)閥，后上位機(jī)在數(shù)據(jù)庫(kù)中找到該燃?xì)獗淼纳霞?jí)DTU，集中器，采集器號(hào)碼，根據(jù)這些唯一的特征碼，進(jìn)行定向有針對(duì)性的通訊，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，將命令按照事先已經(jīng)確定好的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換整理，發(fā)送出去。

　　DTU內(nèi)藏手機(jī)SIM卡，實(shí)現(xiàn)了GPRS功能，能夠全天無(wú)線遠(yuǎn)程存在于網(wǎng)絡(luò)上 ，當(dāng)接收到了服務(wù)器發(fā)來(lái)的操作命令后，按照協(xié)議開(kāi)始解析所接收到的信息。從協(xié)議中可以獲取DTU下設(shè)的集中器號(hào)，集中器下的用戶表號(hào)，具體命令號(hào)，根絕這些內(nèi)容再進(jìn)行針對(duì)性的傳輸，*后達(dá)到遠(yuǎn)程操作的目的。操作完成后，會(huì)向服務(wù)器返回執(zhí)行特征碼，全過(guò)程縮短到15秒以內(nèi)。

　　GPRS遠(yuǎn)傳表特點(diǎn)是無(wú)需抄表人員登門，燃?xì)夤局苯釉诰W(wǎng)上便可對(duì)表具進(jìn)行讀數(shù)操作，實(shí)時(shí)的獲取用戶數(shù)據(jù).表中GPRS模塊，可模擬電?信號(hào)遠(yuǎn)程與服務(wù)器對(duì)應(yīng)控制程序相連接.

　　3.開(kāi)發(fā)過(guò)程涉及實(shí)際問(wèn)題詳述

　　3.1JAVA驅(qū)動(dòng)硬件讀卡器寫卡

　　傳統(tǒng)客戶端模式（C/S架構(gòu)）程序，使用VB，VC技術(shù)編寫，其中含有特定的方式可以直接使用第三方廠家提供的讀卡器驅(qū)動(dòng)程序文件，JAVA則沒(méi)有直接使用動(dòng)態(tài)庫(kù)的方式。但為何使用JAVA語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)上位機(jī)系統(tǒng)則是因?yàn)镴AVA是網(wǎng)頁(yè)，網(wǎng)站，WEB程序的基礎(chǔ)，是順應(yīng)當(dāng)下流行趨勢(shì)的成熟技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)就可以對(duì)表端進(jìn)行管理，技術(shù)**性優(yōu)于VB，VC且界面以及用戶體驗(yàn)也會(huì)更好。

　　JAVA來(lái)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序，涉及JAVA中的類庫(kù)及第三方提供的動(dòng)態(tài)庫(kù)文件。首先，要對(duì)動(dòng)態(tài)庫(kù)有深入了解，動(dòng)態(tài)庫(kù)文件是第三方廠家為方便用戶二次開(kāi)發(fā)把與硬件相聯(lián)系的所有方法代碼封裝到一個(gè)文件中的集合。通過(guò)對(duì)集合的使用，我們雖然不知道代碼，但是我們知道從這個(gè)“門”進(jìn)去，可以實(shí)現(xiàn)我們想要進(jìn)入房間的這件事。

　　其次，使用現(xiàn)階段成熟的JNA技術(shù)，間接和動(dòng)態(tài)庫(kù)建立聯(lián)系。JNA可以將動(dòng)態(tài)庫(kù)文件加載到內(nèi)存中，加載后JAVA底層通過(guò)對(duì)JNA建立的內(nèi)存文件進(jìn)行訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)庫(kù)中功能。

　　3.2通訊協(xié)議

　　實(shí)現(xiàn)通過(guò)電腦對(duì)用戶家燃?xì)獗磉M(jìn)行管理，則會(huì)有網(wǎng)絡(luò)通訊的環(huán)節(jié)。一個(gè)安全，高校，穩(wěn)定，健全的通訊規(guī)則是應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件的基礎(chǔ)。表具生產(chǎn)單位的研發(fā)力量不可能也不允許獨(dú)自指定通訊協(xié)議，通訊協(xié)議通常涉及到表端，集中器，DTU多個(gè)廠家。DTU，集中器廠家提供了現(xiàn)成的產(chǎn)品和使用規(guī)則，我們則需要將小區(qū)接收端的程序和協(xié)議燒錄進(jìn)DTU與集中器中，為我們所用。所以協(xié)議經(jīng)過(guò)協(xié)商，與某高校分院研究所合作，共同制定了協(xié)議。

　　3.3集中器下所掛表具數(shù)量的分配和實(shí)際集中器的應(yīng)用

　　遠(yuǎn)端用戶小區(qū)所必須具備的設(shè)備是DTU和集中器，一個(gè)DTU下可以設(shè)置多個(gè)集中器，而每個(gè)集中器下面，則可以設(shè)置1～300臺(tái)左右數(shù)量的用戶無(wú)線燃?xì)獗?。為考慮信號(hào)穩(wěn)定及負(fù)載的關(guān)系，按照小區(qū)單元來(lái)分布集中器，一個(gè)集中器只對(duì)應(yīng)一個(gè)單元，方便管理的同時(shí)也便于編號(hào)維護(hù)。

　　DTU與集中器采用有線通訊方式，集中器和用戶家中表具，采用短程無(wú)線通信方式。集中器與表具通訊，則是根據(jù)表具中的無(wú)線模塊廠商提供的通訊協(xié)議和規(guī)則另行確定協(xié)議與通訊方式。短無(wú)線通訊與GPRS方式相比較為簡(jiǎn)單和單一，傳輸難度小。

　　3.4通訊協(xié)議的調(diào)試

　　調(diào)試的過(guò)程當(dāng)中，不能按照全套設(shè)備上線的模式完整調(diào)試，為了測(cè)試效率，采用了確定某個(gè)固定號(hào)碼的DTU和集中器進(jìn)行，同時(shí)集中下只掛了8個(gè)單片機(jī)焊板模擬表具。為了能更好的模擬發(fā)送接收信號(hào)，在集中器程序還沒(méi)有燒錄前，用電腦跑集中器的測(cè)試程序，來(lái)模擬集中器進(jìn)行測(cè)試。而后上位機(jī)程序也沒(méi)有**固定寫死，為了通訊協(xié)議和集中器程序的完整性，測(cè)試的同時(shí)做修改，都用電腦相互傳輸來(lái)模擬，也為測(cè)試抗干擾性提供了機(jī)會(huì)，*終經(jīng)過(guò)了多次的修改以確定。

　　4.GPRS遠(yuǎn)傳表上位機(jī)系統(tǒng)

　　上位機(jī)系統(tǒng)的用戶開(kāi)卡錄入主界面：

　　上位機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了IC卡收費(fèi)管理和無(wú)線遠(yuǎn)程表具管理兩部分的管理功能，這種模式仍然存諸多的問(wèn)題，比如需要穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，需要穩(wěn)定服務(wù)器及保持小區(qū)集中器，DTU部分的暢通性，比如要確保用戶家中的只能燃?xì)獗砭唠娫闯渥恪?/span>

　　物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際就是物到物通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連通方式進(jìn)行管理，物到物的過(guò)程當(dāng)中就不可或缺通訊和通訊協(xié)議，且數(shù)據(jù)也需要一定的存儲(chǔ)環(huán)境，根據(jù)這種模式我們可以推出當(dāng)下的物聯(lián)網(wǎng)模式一般為：

　　遠(yuǎn)程控制端： 服務(wù)器、控制器、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)

　　通訊端： 通訊協(xié)議、穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)

　　物端： 燃?xì)獗?、家電、儀器、監(jiān)控、傳感器等

　　這種模式讓電腦把諸多設(shè)備的控制功能集于一身，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)端智能控制，或根據(jù)一定規(guī)則進(jìn)行自我的日常運(yùn)行，見(jiàn)減小了人為成本和看護(hù)的財(cái)力物力，同時(shí)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)條件也顯得尤為重要。通過(guò)智能使用網(wǎng)絡(luò)，*終實(shí)現(xiàn)了改變?nèi)藗兩罘绞剑岣呱罟?jié)奏的一個(gè)目的。物聯(lián)網(wǎng)具有很大的實(shí)用性，但是在運(yùn)用的過(guò)程當(dāng)中會(huì)涉及到網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，硬件領(lǐng)域比較專業(yè)的問(wèn)題，合理科學(xué)的解決這些問(wèn)題，才是一個(gè)企業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力得以提升，企業(yè)研發(fā)得以成績(jī)的一個(gè)重點(diǎn)。