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公司推出新一代JZX81系列LORA扩频无线水表集抄系统

文章来源:本站人气:2095发表时间:2016-03-16

一、前言
       目前国家全面推动产业战略转型的规划,能源的管理与利用也越来越变的重要,并纳入了国家重点项目之中,同时随着人工成本高的上升以及国家提出的经济增长方式的转变,针对水表智能化的采集与管理提出了更高的要求,融入物联网时代实现智能有效的管理已成必然!

       本着国家能源的管理与利用大战略的发展方向,针对智能无线水表抄表,我司也提出了自己的发展方向——LORA扩频智能无线水表集抄系统。

二、系统结构示意图


三、系统组成简介
        JZX81X 网络是专为水表集抄开发的无线扩频组网系统,网络采用稳定MESH 和STAR 复合网络结构,组网及抄表速度快,成功率高。网络最大的特点在于节点模块采用超低功耗运行,在水表整个设计运行生命周期内无需更换电池。
       无线组网模块采用扩频通信技术,网络工作于433MHZ 或490MHZ 频段,由中心协调器JZX811B、路由器JZX811A、无线网络节点模块JZX811 组成,适用于市面上各种主流无线水表。

       JZX81X 抄表系统和传统抄表系统有着巨大的优势。传统抄表系统采用单次访问抄表方案。比如说用户要抄500 个表,传统抄表系统是依次从1 号开始抄表,然后连续依次抄到500 号表。假设每块表抄要2S,那么500 号就要等到1000S才能抄到它。这样500 号耗时耗电。而JZX81X 抄表系统采用一次性批量访问抄表。一次批量访问20 个电表。只需要500/20=25S 就能把500 个表的数据抄表完,同时最后面500 号表也只要25S 就可以休眠。快速省电。JZX81X 抄表系统采用先进独创批量上传零冲突算法。保证抄表成功率高达99%。

       JZX81X 抄表系统中路由层和无线节点层都采样休眠方式。即休眠电流是5.5uA.即整个系统超低功率都可以用电池供电。1 节3.6V/3.6AH ER18505 锂电池可以使用7 年以上。

       JZX81X 抄表系统自身配有功能集全,操作简单的上位机软件。用户无需去了解复杂表规约,就可以轻松使用整个系统。

四、系统组成主要分为四部分

       A、抄表中心:抄表中心即系统管理层,主要用于下发抄表命令和接收表端返回的抄表数据。其组成由计算机上位机抄表监控软件和JZX811B 中心协调器模块组成。

     (1)上位机抄表监控软件:主要用于用户表信息的登记以及抄表远程通讯系统路径的建立,抄表监控软件如下图:


      (2)JZX811B 协调器:是自组网抄表系统中的主控模块。抄表系统中所有的路由器、节点终端都要听命于中心协调器。JZX811B 协调器是命令的发布者,应用中,其可以直接和电脑抄表监控软件对接完成抄表任务,也可以与GPRS 模块对接达成远程抄表监控任务。在整个抄表过程中,只需要点击抄表软件各功能按纽即可通过JZX811B 中心协调器下发远传命令自动完成抄表、阀控任务。


       B、路由层:路由层由JZX811A 模块组成。JZX811A 路由器是一个数据上传、下发的中转站,是整个无线抄表系统中的路由中继部分,其最高路由级数可达5级。这种多级跳传的传输模式,大大提高了抄表距离和稳定性。同时路由层JZX811A 在没有通信情况下会自动休眠,电流为5.5UA。路由层同时具有类市场上采集器的功能。


       C、表端节点:表端通讯部分由JZX811 节点终端模块完成。JZX811 节点模块,是直接与表进行连接(外挂或内嵌)的无线通讯模块,是整个抄表系统通讯的终端,同时支持路由抄表和点对点抄表方式。

       节点终端超低功耗设计,采用节能休眠控制功能,平时处于休眠状态,休眠电流为5.5UA,抄表时唤醒。为达到节能效果最大化,节点仅做终端通讯,节点与节点间不具备路由功能。节点模块与表具共用一个大容量锂电池供电,使用寿命大于7 年。

       节点可以对水表的当前数据,电池电压、阀门状态等参数进行实时监测并预警,及对阀门开关的远程控制。安全可靠。节点模块里嵌入水表专用CJ/T188协议。节点采用零参数设置,用户直接使用,无需考虑复杂通信协议。

      施工简单、无线表安装和普通表安装一致,解决了布线难、施工难、入户难等现场问题。


五、JZX811 节点终端模块功耗计算

        容量计算公式:容量=工作电流×工作时间

       JZX811 模块是通过周期性的唤醒、休眠来实现省电的,其唤醒接收周期为单片机程序固定值,所以其模块功耗与唤醒周期和每次唤醒搜索前导码的时间,以及休眠的静态功耗有关。JZX811 节点模块唤醒周期为1.8S,搜索前导码的平均时间值为2ms。

       故JZX811 模块在省电模式下电池的使用寿命可以通过以下公式计算出:

使用寿命=电池容量÷【(搜索前导码时间/唤醒周期)×接收电流+休眠电流】

市面上专用水、气表电池是3.6V/3.6AH ER18505 锂电池,JZX811 模块接收电流为13mA,休眠电流5.5uA,唤醒周期为1.8 秒,那么电池使用寿命是:

使用寿命=3600Mah÷【2ms÷(2ms+1800ms)×13mA+0.0055mA】

               ≈180904H

               ≈20.65 年

        考虑到电池自放电,以及不同电流下的容量差异,温度的自然变化等功耗和每月几次的使用情况,1 节3.6V/3.6AH ER18505 锂电池正常情况下均有超过10年的使用寿命。

        JZX811 模块,用户数据每包最多200 个字节,在9600 的波特率下,发送、接收50 个字节均耗时60ms。那么,以60 个字节数据量计算:

每次抄表消耗容量=发射电流*发送时间+接收电流*接收时间

                            =(100mA*0.06s+13mA*0.06s)

                            =6.78mas

                            ≈0.00188mA

电池正常抄表实际有效使用寿命

       ER18505 能量型电池,额定容量为3600mAH,常温下,自放电率小于1%,截止电压2.1V。

       JZX811 模块截止电压2.5V,电池标称电压3.6V-模块截止电压2.5V=1.1V的实际使用值,那么模块实际使用容量只占到了电池总容量的32%,即,模块实际有效使用总容量=3600mAH×0.32=1152Mah.

那么,模块实际正常工作次数=实际使用总容量÷每次消耗总容量

                                              =1152mAH÷0.00188Mah

                                              ≈612765.96 次

        即以60 个字节的收发数据量计算,模块抄表612765.96 次,电池将不能正常工作。

小结

       根据以上计算及JZX811 模块的省电通讯方式可以得出,其容量的消耗主要取决于模块唤醒、休眠周期、模块数据通讯的次数、传输速率,以及用户数据包的长度。因此,模块容量的消耗是可控的。

六、无线抄表系统特点

JZX81 系列无线水表集抄系统特点如下:

        * 超低功耗,采用周期唤醒设计,休眠状态下电流达到5.5uA,超低功耗的设计,极大地满足了国家对无线水表的要求标准;

        * 抄表速度快,采用批量抄表模式,相比传统一对一的抄表模式更省时、省电;

        * 安装操作简单,模块内嵌水表通信协议CJ/T188 规约,无需用户另外开发协议标准,模块接到表上就能正常通讯;



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