Transcript 下載/瀏覽
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 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology Outline 一.摘要 二.簡介 三.研究背景及知識 四.系統架構 五.系統設計與實做 六.系統測試及探討 七.結論與未來研究方向 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 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。 • 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。 • 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。 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 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 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 簡介(2/3) • 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 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 簡介(3/3) • 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 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 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 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 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。 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統架構(2/2) ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統設計與實作(1/6) • 硬體設計 Zigbee Router 先進水表 Zigbee Gateway ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 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 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統設計與實作(3/6) • 軟體設計-Mesh網狀拓樸 R3 E1 E6 C R5 R1 E5 R4 E2 C Coordinator R2 R Router E3 E4 E EndDevice ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統設計與實作(4/6) • 軟體設計 Zigbee EndDevice Zigbee Router ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統設計與實作(5/6) • 軟體設計 Zigbee Coordinator AP-Router ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統設計與實作(6/6) • 軟體設計 Web server ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統測試與探討(1/7) • 模擬大樓住戶(左)與透天住戶家(右)用之水表 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統測試與探討(2/7) • 模擬環境 教室1 教室2 大樓 教室3 教室4 教室5 管理 中心 透天 R1 R2 Gateway Lab Local Network ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統測試與探討(3/7) • Web ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統測試與探討(4/7) • Web ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統測試與探討(5/7) 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 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統測試與探討(6/7) • Web ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 系統測試與探討(7/7) • 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。 1) 鑄鐵箱挖設一個訊號孔，將天線外露 2) 增強發射功率 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology 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: 1) 鑄鐵箱挖設一個訊號孔，將天線外露 2) 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。 ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology Thank you for your listening! Q&A ESLab Southern Taiwan University of Science and Technology