物聯網遠程抄表

　　1.1本課題開發的背景

　　傳統燃氣表為默認安裝模式，燃氣公司按月或按季派專人負責上門檢表，抄取表讀數。小區有很多樓，樓又存在多單元，逐一上門實地抄取燃氣表讀數，人力投入巨大，且時間成本也很高，為了改善傳統燃氣行業模式，產生了IC卡預付費表。

　　新表的產生不僅改善了傳統先使用，后付費的收費模式，也減小了人力和時間成本。用戶主動到燃氣公司購買氣量充入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，在表內剩余氣量使用完后，表會自動關閥。迫使用戶提前到燃氣公司購買下一階段預計的用量，變為先購買，后使用的新模式。但是在使用過程當中，也存在諸多問題，給用戶和燃氣公司帶來了一定程度上的損失，且IC卡作為載體，存在諸多問題。IC卡表在國內市場的出現也存在了一定時間，為了改變IC卡表現階段的問題，遂GPRS遠傳表應運而生。

　　1.2本課題要達到的目標

　　通過對GPRS遠傳表管理系統的設計，窺探當下物聯網發展的總體模式，物到物的操作好處以及弊端。同時也從系統到表通訊的實現過程，操作過程，細化信息傳輸的途徑及設計方案，從而*終達到更好，更合理科學的運用物聯網軟件的目的。

　　2.系統設計

　　2.1開發技術及工具

　　系統主要設計功能分支：

　　語言：JAVA

　　IC卡讀寫庫：jna、jnative、DR_Soft.dll（第三方動態庫）

　　通訊： Socket通訊、通訊協議

　　硬件： DTU、集中器、信號采集器、終端智能GPRS燃氣表

　　2.2系統功能模塊

　　1.上位機管理系統及數據庫

　　2.中間的通訊傳輸部分 DTU+集中器+采集器

　　3.用戶家中的智能燃氣表

　　在實際操作過程當中，首先由上位機針對某個小區某個用戶家里的燃氣表發送一條命令，如關閥，后上位機在數據庫中找到該燃氣表的上級DTU，集中器，采集器號碼，根據這些唯一的特征碼，進行定向有針對性的通訊，通過互聯網，將命令按照事先已經確定好的通訊協議轉換整理，發送出去。

　　DTU內藏手機SIM卡，實現了GPRS功能，能夠全天無線遠程存在于網絡上 ，當接收到了服務器發來的操作命令后，按照協議開始解析所接收到的信息。從協議中可以獲取DTU下設的集中器號，集中器下的用戶表號，具體命令號，根絕這些內容再進行針對性的傳輸，*后達到遠程操作的目的。操作完成后，會向服務器返回執行特征碼，全過程縮短到15秒以內。

　　GPRS遠傳表特點是無需抄表人員登門，燃氣公司直接在網上便可對表具進行讀數操作，實時的獲取用戶數據.表中GPRS模塊，可模擬電?信號遠程與服務器對應控制程序相連接.

　　3.開發過程涉及實際問題詳述

　　3.1JAVA驅動硬件讀卡器寫卡

　　傳統客戶端模式（C/S架構）程序，使用VB，VC技術編寫，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動程序文件，JAVA則沒有直接使用動態庫的方式。但為何使用JAVA語言來開發上位機系統則是因為JAVA是網頁，網站，WEB程序的基礎，是順應當下流行趨勢的成熟技術，通過網頁就可以對表端進行管理，技術**性優于VB，VC且界面以及用戶體驗也會更好。

　　JAVA來調用驅動程序，涉及JAVA中的類庫及第三方提供的動態庫文件。首先，要對動態庫有深入了解，動態庫文件是第三方廠家為方便用戶二次開發把與硬件相聯系的所有方法代碼封裝到一個文件中的集合。通過對集合的使用，我們雖然不知道代碼，但是我們知道從這個“門”進去，可以實現我們想要進入房間的這件事。

　　其次，使用現階段成熟的JNA技術，間接和動態庫建立聯系。JNA可以將動態庫文件加載到內存中，加載后JAVA底層通過對JNA建立的內存文件進行訪問，實現動態庫中功能。

　　3.2通訊協議

　　實現通過電腦對用戶家燃氣表進行管理，則會有網絡通訊的環節。一個安全，高校，穩定，健全的通訊規則是應對各種突發事件的基礎。表具生產單位的研發力量不可能也不允許獨自指定通訊協議，通訊協議通常涉及到表端，集中器，DTU多個廠家。DTU，集中器廠家提供了現成的產品和使用規則，我們則需要將小區接收端的程序和協議燒錄進DTU與集中器中，為我們所用。所以協議經過協商，與某高校分院研究所合作，共同制定了協議。

　　3.3集中器下所掛表具數量的分配和實際集中器的應用

　　遠端用戶小區所必須具備的設備是DTU和集中器，一個DTU下可以設置多個集中器，而每個集中器下面，則可以設置1～300臺左右數量的用戶無線燃氣表。為考慮信號穩定及負載的關系，按照小區單元來分布集中器，一個集中器只對應一個單元，方便管理的同時也便于編號維護。

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

　　3.4通訊協議的調試

　　調試的過程當中，不能按照全套設備上線的模式完整調試，為了測試效率，采用了確定某個固定號碼的DTU和集中器進行，同時集中下只掛了8個單片機焊板模擬表具。為了能更好的模擬發送接收信號，在集中器程序還沒有燒錄前，用電腦跑集中器的測試程序，來模擬集中器進行測試。而后上位機程序也沒有**固定寫死，為了通訊協議和集中器程序的完整性，測試的同時做修改，都用電腦相互傳輸來模擬，也為測試抗干擾性提供了機會，*終經過了多次的修改以確定。

　　4.GPRS遠傳表上位機系統

　　上位機系統的用戶開卡錄入主界面：

　　上位機系統實現了IC卡收費管理和無線遠程表具管理兩部分的管理功能，這種模式仍然存諸多的問題，比如需要穩定網絡環境，需要穩定服務器及保持小區集中器，DTU部分的暢通性，比如要確保用戶家中的只能燃氣表具電源充足。

　　物聯網的實際就是物到物通過網絡連通方式進行管理，物到物的過程當中就不可或缺通訊和通訊協議，且數據也需要一定的存儲環境，根據這種模式我們可以推出當下的物聯網模式一般為：

　　遠程控制端： 服務器、控制器、數據庫存儲

　　通訊端： 通訊協議、穩定網絡

　　物端： 燃氣表、家電、儀器、監控、傳感器等

　　這種模式讓電腦把諸多設備的控制功能集于一身，實現了遠端智能控制，或根據一定規則進行自我的日常運行，見減小了人為成本和看護的財力物力，同時穩定的網絡條件也顯得尤為重要。通過智能使用網絡，*終實現了改變人們生活方式，提高生活節奏的一個目的。物聯網具有很大的實用性，但是在運用的過程當中會涉及到網絡領域，硬件領域比較專業的問題，合理科學的解決這些問題，才是一個企業產品競爭力得以提升，企業研發得以成績的一個重點。