水资源无线自动读表系统AutomaticWirelessMeter-知识分享平台.pptVIP

ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 水資源無線自動讀表系統Automatic Wireless Meter Reading System for Water Resource 指導教授:蔡亮宙 報告人:馮啟豪 報告日期:2013/03/29 Outline 摘要 簡介 研究背景及知識 系統架構 系統設計與實做 系統測試及探討 結論與未來研究方向 摘要 本研究嘗試去設計出一套利用無線通訊介面，以自動紀錄及回報小口徑計量水表的記錄資料，開發資訊化的遠端用水監測管理平台，協助用水管理機關或業者的健全管理監督機制。 資料傳輸方式則是結合Zigbee無線通訊協定與TCP/IP的網路傳輸協定來達到資料傳輸之目的。 設計的目標為不須重新鋪設管線也能達到自動讀表的功能。 簡介(1/3) 一般傳統機械式水表需要大量人力進行抄表，而且是兩個月才抄表一次 需耗費大量的人力資源 沒辦法即時檢查水管漏水 無線AMR(Automatic Meter Reading)系統 不須破壞現行水表的架構 傳輸資料不需重新挖設新的管線 較為及時的讀表 節省人力成本 簡介(2/3) 下表可得知，佈建無線AMR系統，電能源消耗是最主要缺點，為此本研究用於讀表的無線網路技術為Zigbee，Zigbee有多頻道、多節點、低耗能等優點，利用低耗能的優點來克服電能消耗的缺陷。 類型 安裝難易 讀表周期 人力消耗 電能消耗 機械式 簡單 長 高 極低 無線網路 簡單 短 低 高 有線網路 難 短 低 低 射頻技術 簡單 長 高 低 簡介(3/3) 研究背景及知識 Automatic Meter Reading(AMR) 手持式 移動及網路技術(有線及無線) RF無線射頻技術 電力線傳輸技術 Advanced Metering Infrastructure(AMI) 智慧型電表 系統架構(1/2) 使用兩種類型的網路來傳遞訊息，一種為Zigbee網路，另一種為網際網路。 管理者則可以透過網頁的管理頁面，存取管理中心內的資料進行水資源監控及管理。 系統架構(2/2) 系統設計與實作(1/6) 硬體設計 先進水表 Zigbee Gateway Zigbee Router 系統設計與實作(2/6) 軟體設計-Zigbee網路 拓 樸 : Mesh網狀拓樸 安 全 性 : AES-128bit 無線傳輸: CSMA/CA 封包檢察: CRC 軟體設計-Mesh網狀拓樸 R1 C E1 R3 E2 E3 E4 E5 E6 R4 R2 R5 C R E Coordinator Router EndDevice 系統設計與實作(3/6) 系統設計與實作(4/6) 軟體設計 Zigbee EndDevice Zigbee Router 系統設計與實作(5/6) 軟體設計 Zigbee Coordinator AP-Router 軟體設計 Web server 系統設計與實作(6/6) 模擬大樓住戶(左)與透天住戶家(右)用之水表 系統測試與探討(1/7) 系統測試與探討(2/7) 教室1 教室2 教室3 教室4 教室5 R1 管理中心 大樓 透天 R2 Gateway Lab Local Network 模擬環境 Web 系統測試與探討(3/7) Web 系統測試與探討(4/7) 顏色 狀態 白 Zigbee模組尚未開啟或電池沒電 紅 讀取水表資訊失敗 綠 正常運作中 黃 Zigbee模組電池快沒電 系統測試與探討(5/7) Web 系統測試與探討(6/7) 測試結果 自動讀表的功能正常，網頁管理界面也能正常運作與顯示。 透天住戶家用之水表，傳輸範圍只可達10公尺，大樓住戶用之水表傳輸範圍可達80公尺。 鑄鐵箱挖設一個訊號孔，將天線外露 增強發射功率 系統測試與探討(7/7) 結論與未來研究方向 本研究所開發出的無線自動讀表系統已成功的實作及系統測試。 無線訊號會受鑄鐵箱干擾，解決方式為: 鑄鐵箱挖設一個訊號孔，將天線外露 增強發射功率 未來本研究將嘗試加入Zigbee Alliance所制定的Smart Energy與Home Automation協定並搭配UPnP協定，做出一套家庭自動化的應用。 Thank you for your listening!QA * * Advanced Metering Infrastructure(AMI):先進讀表基礎建設 * ESLab Southern Taiwan Universit