专利名称：基于无线移动通信公网的数据采集方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据采集装置，尤其是指一种使用无线移动通信网络进行通信的数据采集装置，数据采集终端可以通过无线移动通信公网与控制中心进行通信，进而完成对数据采集终端中的数据的无线调控。
现有数据采集系统中，大部分通过电话线、计算机网络线、电力线、专用导线等有线形式构建数据采集及控制网络，即数据采集装置通过电话线、计算机网络线、专用到线、电力线等各种导线与数据处理中心(或控制中心)相连接。
在现实生活中往往在一个点需要有分属不同行业不同部门对不同的数据进行采集和处理，例如一栋住宅楼或一个家庭，有电表、水表、煤气表、防火传感器、防盗传感器等诸多数据采集装置，他们分属供电部门、供气部门、自来水公司、消防部门、安全部门等部门。每个部门因此而建立一套单独的有线数据采集系统，需要大量的导线连接到不同的数据处理中心，这样的连接方式使小区或公共场所的线路极其复杂，而且成本极高。另外该种方式严重受制于线路，线路敷设不到或线路不好的地区不能实现自动数据采集。
综上所述，现有的以有线方式组网的数据采集及控制系统具有如下缺陷
1、系统成本高，线路复杂，安装困难；2、依赖于线路，线路敷设不到的地区不能实现远距离自动抄表；3、不利于设备系统的维护，一旦控制中心或用户位置变更，必须面对线路重建。
4、各行业各地区单独组网，造成网络混乱，互不兼容，网络重复建设严重。
本发明的方法包括步骤A、数据处理中心通过无线移动通信公网向数据采集终端发送包含数据采集命令的消息；B、数据采集终端从无线移动通信公网接收上述消息，并响应数据采集命令，从数据终端获取目标数据；C、数据采集终端对目标数据进行处理，将处理后的目标数据转换成适于在无线移动通信公网中传送的格式，并经该无线移动通信公网发送至数据采集中心。
根据上述方法所述的无线移动通信公网为GSM或GPRS或CDMA移动通讯网。
步骤B进行一步包括步骤a、数据采集终端对接收的消息进行拆封处理；b、对拆封后的数据进行身份验证，如果验证通过则进行步骤c，否则丢弃该数据；c、数据采集终端向数据终端请求目标数据。
所述步骤B是从复数个数据终端依次获取目标数据。
数据处理中心系统以无线形式接入无线移动公网，或以ISDN、XDSL、DDN、IP宽带有线形式接入无线移动公网，或以ISDN、XDSL、DDN、IP宽带有线形式经Internet互联网接入无线移动公网。
数据处理中心向数据采集终端发送命令时，业务服务器将命令、访问密码等信息，以IP数据包的形式，通过无线移动通信公网提供的APN或VPN向与数据采集终端对应的IP地址发送命令。
数据采集中心通过短消息或TCP/IP数据包形式向数据采集终端发送消息，数据采集终端将目标数据以短消息或TCP/IP数据包形式发送至数据采集心。
所述数据终端可为数字式电表、数字式水表、数字式气表、数字式热表或/和其它家庭数字终端。
本发明的装置包括微处理器，以及通过总线与该微处理器连接的无线移动通信终端接口、存储器、协议栈和数据采集终端接口；所述无线移动通信终端接口接收无线移动通信公网发送的数据包并传送到协议栈，经协议栈拆封的数据或命令由所述微处理器处理，该微处理器根据外部的数据采集命令通过数据采集终端接口获取目标数据，对目标数据处理后传送到协议栈封装，封装后的数据包传送至无线移动通信终端接口并发送至无线移动通信公网。
根据上述装置所述的无线移动通信终端接口可为GPRS手机接口、CDMA手机接口、GSM手机接口或调制解调器。
无线移动通信终端接口设有无线终端天线。
所述装置还包括通过总线与微处理器连接的显示装置和按键装置。
数据采集终端接口为通用SPI接口、TTL或CMOS标准电平接口。
本发明达到的效果是1、本发明通过无移动公网进行组网和通信，不通过计算机网络线、电话线、电力线等线路形式进行组网和通信，解决了数据采集及控制系统对线路的依赖问题。
2、本发明利用无线移动通信公网组网，组网简单、灵活、方便，不需要自己布网，各行业均可使用本发明通过无线移动公网进行数据采集，避免了独自建网和网络重复建设带来的巨大投资和浪费3、无线移动通信网络具有强大的业务承载能力，和广阔的覆盖面且不存在网络兼容问题，因而各行业均可使用本发明，通过无线移动公网实现跨行业跨地区连网。从而实现对一个城市、一个地区或更大范围的宏观监控。
4、本发明是基于无线移动公网的，因而可实现在移动状态下进行数据采集和数据处理，也可以实现对移动目标进行数据采集和控制。
5、本发明可应用于不同的类型的数据采集终端，具有通用性，可实现在一点上同一台数据采集装置为不同行业的不同部门服务。如供水、供气、供电、消防、安全等部门，可以通过无线移动公网使用同一台本发明装置，分别监测和控制一个住宅小区内各自的水表、电表、气表、火警装置、防盗装置等。
图2为本发明方法的流程图。
图3为本发明装置的结构示意图。
图4为本发明装置的第二种结构示意图。
图5为本发明装置与数据终端连接示意图。
数据处理中心包括(如
图1中虚框内所示)防火墙、路由器、Hub或交换机、RADIUS(Remote Dial-In User Service)服务器、业务管理服务器、数据库服务器、打印机、无线移动通信终端适配器(采用ADSL、ISDN等专线形式与无线移动公网组网或通过Internet接入无线移动公网时不使用无线移动通信终端适配器)。RADIUS服务器、业务管理服务器、数据库服务器，三台服务器可也由一台电脑实现。该数据处理中心通过Internet接入无线移动通信网，或通过专线接入无线移动通信网，或以无线方式接入无线移动通信网。
在本实施例中，数据采集终端系统为一基于无线移动通信公网的数据采集装置，其结构如图2所示，该装置包括微处理器及存储器组成的单片机系统8，通过总线与该单片机系统8连接的无线移动通信终端接口3、TCP/IP协议栈4和数据采集终端接口5，提供工作电压的电源7，以及设置于无线移动通信终端接口3上的天线2。各部分功能如下(1)无线移动通信终端接口3和天线2用于收发符合GSM、GPRS、CDMA协议标准的信息。将无线数据采集装置1接入无线移动通信公网。并通过GSM、GPRS、CDMA无线移动通信公网与数据采集中心通信。无线移动通信终端接口3，在本例中采用motrola g18模块。无线移动通信终端接口可以是GSM移动终端接口模块、GPRS移动通信终端接口模块、CDMA移动通信终端接口模块或调制解调器。
(2)TCP/IP协议栈4将无线移动通信接口3和天线2收到的TCP/IP数据包进行拆封，和对无线数据采集装置1发送的信息进行TCP/IP封装。
(3)数据采集终端接口5用于无线数据采集装置1与数据终端6的连接。无线数据采集装置1通过该接口采集数据终端6的数据。数据采集终端接口5可采用RS485接口、HFC接口或其它符合TTL和CMOS标准的接口。
(4)微处理器及存储器组成的单片机系统8的功能有(1)对无线移动通信终端接口3、TCP/IP协议栈4、数据采集终端接口5、数据终端6的控制和检测。(2)对从无线移动通信公网收到的TCP/IP数据包进行身份验证。(3)执行数据采集中心来的命令。(4)对自身访问权限、访问密码、IP地址、数据采集终端接口的访问权限、通信传输速率等参数进行设置和管理(5)单片机系统8中的RAM用来存放单片机工作过程中产生的中间数据，F1ash RAM用作单片机的程序存储器，可随时实现对系统的软件升级。
(5)电源7为无线移动通信终端接口、单片机系统、数据采集终端接口等提供不同标准的电源。
该数据采集装置的工作过程如下当无线数据采集装置1通过天线2，和无线移动通信终端接口3从无线移动公网接收到一个TCP/IP数据包，单片机系统8与TCP/IP协议栈4对该TCP/IP数据包进行拆封和身份验证，如该TCP/IP数据包身份合法，且该TCP/IP数据包包含的数据或命令有效，单片机系统8对该有效数据进行处理或执行该有效命令。如该TCP/IP数据包身份不合法，或该TCP/IP数据包包含的数据或命令无效，单片机系统8将该数据包丢弃。
无线数据采集装置接收到数据采集命令后，单片机系统8通过数据采集终端接口5从数据终端6采集数据，单片机系统8将采集到的一个或多个数据按照一定格式进行打包，再通过TCP/IP协议栈4进行TCP/IP封装，通过无线移动通信终端接口3和天线2经无线移动通信公网发送到指定的数据采集中心。
在本实施例中，TCP/IP协议栈可以集成在单片机系统8内或无线移动通信终端接口模块3内，也可以单独成为一个小系统分别与单片机系统8和无线移动通信终端接口模块3连接。
参阅3所示，数据采集装置1还可根据实际情况，设置显示装置9，以显示数据采集装置的控制信息，运行信息等。该显示装置9可为液晶显示器(LCD)或发光管(LED)。该数据采集装置1上还设有按键装置10，用来进行如设定各种参数等操作。
对上述的数据采集装置，可将无线移动通信终端接口、天线、TCP/IP协议栈集成在数据终端内，单片机系统8用数据终端的单片机系统取代，电源7用数据终端内的电源取代。
参阅图1及图2，对数据处理中心从数据采集终端采集数据详述如下(1)数据处理中心通过无线移动通信公网向数据采集终端发送包含数据采集命令的消息。
数据处理中心以无线形式接入无线移动公网，数据处理中心或者以ISDN、XDSL、DDN或IP宽带等有线形式接入无线移动公网，数据处理中心还可以以ISDN、XDSL、DDN、IP宽带等有线形式经Internet互联网接入无线移动公网。
无线移动通信公网可为GSM、GPRS或CDMA移动通讯网。无线移动通信公网根据接入方式的不同，为无线数据采集系统提供专用的APN(Access PointName)或VPN(Virtual Private Network)。并为无线数据采集系统分配私有的IP地址。
当数据处理中心向指定的数据采集终端发送命令时，业务服务器将命令、访问密码等信息，以IP数据包的形式，通过移动网络为该系统提供的APN或VPN向与数据采集终端对应的IP地址发送命令。
(2)数据采集终端从无线移动通信公网接收上述消息，并响应数据采集命令，从数据终端获取目标数据。
在本实施例中，数据采集装置1以无线形式接入移动公网，当数据采集装置1从无线移动公网收到一条信息时，首先由TCP/IP协议栈4将该消息拆封，然后单片机系统8对该信息源的身份进行验证，如该信息源身份合法，则对该信息进一步分析，并做出回应或按照该信息包包含的命令执行，如该信息源身份非法，则丢弃该消息。如合法的消息中有数据处理中心要求上报数据的数据采集命令，则单机系统8通过与该数据采集装置相连接的数据终端6采集数据。
数据采集终端可以由多个无线数据采集装置组成，也可以由数据采集终端和无线数据集中器组成。
数据终端可以是数字式电表、数字式水表、数字式气表、数字式热表和其他家庭数字终端。也可以是防火、防盗、楼宇监控等安全类数据采集终端，还可以是工业数据采集的如遥测、遥感、遥控、环境监测、工业现场监控等各种数据采集终端。
(3)数据采集终端对目标数据进行处理，将处理后的目标数据转换成适于在无线移动通信公网中传送的格式，并经该无线移动通信公网发送至数据采集中心。
数据采集装置1获取目标数据后，单片机系统8控制TCP/IP协议栈4对数据进行格式转换，并将转换后的数据封装成IP数据包形式，然后发送到无线移动公网，最后上报到数据处理中心。当数据处理中心，收到经过防火墙、RADIUS服务器认证合法的来自数据采集终端的数据信息，交由业务服务器进行处理。
在本发明中，数据采集装置可以连接复数个数据终端，这些数据终端可以是相同类型的，也可是不同类型的。数据采集装置获取数据时依次从每一数据终端采集目标数据。如连接同一用户的水表、电表、煤气表等。
对于数据采集终端连接有复数个数据终端时，数据采集装置对接收的合法的TCP/IP数据包中的命令进行权限验证，其只能对权限规定的数据终端进行数据采集或其他操作。例如供电局只能采集电表的数据或对电表进行操作，供电局不能对水表进行数据采集或对水表进行操作。
数据采集装置可分别采集不同类型数据信息，依据每个数据终端的编号和用途以及数据处理中心的指令，对其数据分别进行处理，将处理后的数据通过无线移动通信网络分别传送至不同的数据处理中心，如将电表、水表、气表的数据分别传送给供电部门、供水部门、供气部门等部门的数据处理中心，或者由不同的数据处理中心从移动通信公网上接收与其相关的信息。各部门的数据处理中心可通过移动通信公网，分别向各自的电表、水表、气表等数据采集终端发送控制命令。
本发明可使用短消息进行命令和数据收发。当无线数据采集装置1通过天线2，和无线移动通信终端接口3从无线移动公网接收到一条短消息，单片机系统8对该短消息进行身份验证，如该短消息身份合法，且该短消息包含的数据或命令有效，单片机系统8对该有效数据进行处理或执行该有效命令。如该短消息包身份不合法，或该短消息包含的数据或命令无效，单片机系统8将该数据包丢弃。无线数据采集装置接收到数据采集命令后，单片机系统8通过数据采集终端接口5从数据终端采集数据，单片机系统8将采集到的一个或多个数据按照一定格式进行打包，再以短消息形式，通过无线移动通信终端接口3，和天线2经无线移动通信公网发送到指定的数据采集中心。其中每一条短消息可以包含一个或多个数据或命令。
本发明中数据采集装置通过移动通信公网接收与发送的信息方式有1、接收短消息发送短消息；2、接收TCP/IP数据包 发送TCP/IP数据包；3、接收短消息发送TCP/IP数据包；4、接收TCP/IP数据包 发送短消息。
在应用本发明时，数据处理中心也可以通过INTERNET与移动通信公网PLMN连接，而从用户端收集数据的数据采集装置直接与PLMN进行线通信。由于数据采集装置上设置有无线移动通信接口，而移动数据处理中心或移动数据采集器(MRCS/MRTE)可以与移动通信公网进行通信，并且移动通信公网覆盖范围较广，所以即使数据采集装置处于可移动状态时仍可以完成通信。
权利要求
1.一种基于无线移动通信公网的数据采集方法，其特征在于包括下述步骤A、数据处理中心通过无线移动通信公网向数据采集终端发送包含数据采集命令的消息；B、数据采集终端从无线移动通信公网接收上述消息，并响应数据采集命令，从数据终端获取目标数据；C、数据采集终端对目标数据进行处理，将处理后的目标数据转换成适于在无线移动通信公网中传送的格式，并经该无线移动通信公网发送至数据采集中心。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的无线移动通信公网为GSM或GPRS或CDMA移动通讯网。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于数据处理中心系统以无线形式接入无线移动公网，或以ISDN、XDSL、DDN、IP宽带有线形式接入无线移动公网，或以ISDN、XDSL、DDN、IP宽带有线形式经Internet互联网接入无线移动公网。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤B进行一步包括步骤a、数据采集终端对接收的消息进行拆封处理；b、对拆封后的数据进行身份验证，如果验证通过则进行步骤c，否则丢弃该数据；c、数据采集终端向数据终端请求目标数据。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤B是从复数个数据终端获取目标数据。
6.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于数据处理中心向数据采集终端发送命令时，业务服务器将命令、访问密码及其它信息，以IP数据包的形式，通过无线移动通信公网提供的APN或VPN向与数据采集终端对应的IP地址发送命令。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于数据处理中心通过短消息或TCP/IP数据包形式向数据采集终端发送消息，数据采集终端将目标数据以短消息或TCP/IP数据包形式发送至数据处理心。
8.如权利要求1至5及7之一所述的方法，其特征在于所述数据终端可为数字式电表、数字式水表、数字式气表、数字式热表或/和其它家庭数字终端。
9.一种基于无线移动通信公网的数据采集装置，其特征在于包括微处理器，以及通过总线与该微处理器连接的无线移动通信终端接口、存储器、协议栈和数据采集终端接口；所述无线移动通信终端接口接收无线移动通信公网发送的数据包并传送到协议栈，经协议栈拆封的数据或命令由所述微处理器处理，该微处理器根据外部的数据采集命令通过数据采集终端接口获取目标数据，对目标数据处理后传送到协议栈封装，封装后的数据包传送至无线移动通信终端接口并发送至无线移动通信公网。
10.如权利要求9所述的数据采集装置，其特征在于所述的无线移动通信终端接口可为GPRS手机接口、或CDMA手机接口、GSM手机接口或调制解调器。
11.如权利要求9所述的数据采集装置，其特征在于无线移动通信终端接口设有无线终端天线。
12.如权利要求9所述的数据采集装置，其特征在于还包括通过总线与微处理器连接的显示装置和按键装置。
13.如权利要求9所述的数据采集装置，其特征在于所述的协议栈为TCP/IP协议栈。
14.如权利要求9至13所述的数据采集装置，其特征在于数据采集终端接口为通用SPI接口或TTL、CMOS标准电平接口。
全文摘要
本发明公开了一种基于无线移动通信公网的数据采集方法及装置，其中方法为由数据采集中心通过无线移动通信公网向数据采集终端发送包含数据采集命令的消息；数据采集终端响应数据采集命令，从数据终端获取目标数据；数据采集终端对目标数据进行转换和封装处理，并将封装后的目标数据经无线移动通信公网发送至数据采集中心。装置包括微处理器，以及通过总线与该微处理器连接的无线移动通信终端接口、存储器、协议栈和数据采集终端接口。本发明通过无移动公网进行组网和通信，不通过计算机网络线、电话线、电力线等线路形式进行组网和通信，解决了数据采集及控制系统对线路的依赖问题。
文档编号H04W4/00GK1420679SQ02149230
公开日2003年5月28日 申请日期2002年11月6日 优先权日2002年9月12日
发明者杜宁, 虞立信 申请人:北京中电创微科技发展有限公司