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隨著(zhù)生活水平的提高，人們對資源的消費日益增長(cháng)，資源消費的計量、管理和收費工作日益繁雜，提高管理層次和自動(dòng)化水平的產(chǎn)品因此應運而生。但以往耗能表的抄收為人工方式，不能保證數據的準確性和實(shí)時(shí)性，還會(huì )造成大量人力、物力及時(shí)間的浪費，同時(shí)帶來(lái)錯抄、漏抄、估抄的現象。因此傳統超標方式已經(jīng)越來(lái)越不能適應今后住宅的發(fā)展需求和人們的生活需求，取而代之的將是是戶(hù)外的遠程抄表系統，即利用傳感、控制、網(wǎng)絡(luò )等技術(shù)將每個(gè)用戶(hù)的耗能表數據自動(dòng)采集到采集器中，再由采集器將數據傳送到戶(hù)外的集控器中，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把數據傳送到上位監控主機中，進(jìn)行分析、計量和儲存。最后，能源供給公司再根據上位機計算出來(lái)的住戶(hù)消費費用進(jìn)行電子收費。這種方法既節省人力、物力、時(shí)間，又能保證準確性和實(shí)時(shí)性。 系統組成及其工作原理 該遠程抄表系統主要是由PC上位機、集控器和采集器三部分組成，系統的結構框圖如圖1所示。 圖1 系統總框架圖 從上圖中可以看出，抄表系統分三個(gè)層次，最上層為小區中央處理機，用來(lái)全面監控；中間層由小區內部局域網(wǎng)(以太網(wǎng))構成，是數據傳送的大通道；最底層為四表數據采集層，由RS485網(wǎng)絡(luò )構成，完成四表的數據采集、集中并向上位機傳送的功能。上層是利用VB語(yǔ)言設計的一個(gè)界面友善、操作方便的軟件系統，用戶(hù)只需要簡(jiǎn)單的按鍵操作就可以實(shí)現數據經(jīng)網(wǎng)口進(jìn)行遠程收發(fā)。發(fā)送的命令，經(jīng)內部局域網(wǎng)傳送到遠端的網(wǎng)口轉串口設備。中層的集控器主要負責對命令識別并實(shí)現該命令的相關(guān)操作，如全抄表、單用戶(hù)抄表和定時(shí)抄表命令。下達的命令經(jīng)RS485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳送給各個(gè)用戶(hù)家中的采集器中，然后對脈沖表（如煤氣表、水表、電表等）進(jìn)行讀取并存儲，最后再經(jīng)RS485總線(xiàn)上傳。 系統主要硬件電路設計 本系統的優(yōu)勢在于能使四表數據通過(guò)小區內局域網(wǎng)傳輸。其采用了臺灣摩挲公司的串口上網(wǎng)接口設備N(xiāo)portExpressDE-311，它是一種單片機網(wǎng)絡(luò )接入設備，有兩個(gè)端口，一個(gè)是RS232或RS485電平的輸入接口，另一個(gè)是網(wǎng)絡(luò )接口，內部自動(dòng)對數據進(jìn)行TCP/IP封裝，對用戶(hù)來(lái)說(shuō)是完全透明的，如圖2所示。該設備在市面上已經(jīng)非常普及。 圖2 Nport應用圖 集控器的硬件電路設計主要包括CPU、外圍存儲模塊和數據上傳/下載模塊，其結構如圖3所示。本設計中，CPU選用的是AT89C51；外圍存儲模塊選用了串行E2PROM的24C02芯片，它是基于I2C-BUS的存儲器件，遵循二線(xiàn)制協(xié)議，具有接口方便、體積小、數據掉電不揮發(fā)等特點(diǎn)，在儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)化控制中得到大量的應用。系統設計采用了脈沖抄表的原理，四表都是脈沖式的數字表，主要由霍爾傳感器組成。數字表內的感應器每旋轉一周，發(fā)出一個(gè)脈沖，使耗費量和脈沖數成正比，可根據脈沖數來(lái)確定用量的具體值。采集模塊主要由ULN2003、74LS378、7411、CD40174等四個(gè)芯片組成，最多可采集6路數據，由于本設計中只采集四表數據，所以有兩路懸空未用。 圖3 集控器的硬件電路 CD40174芯片的Q0～Q3分別接至AT89C51的P1.0～P1.3。同時(shí)，7411芯片產(chǎn)生的負脈沖信號送至單片機的INT0，以便有智能終端脈沖產(chǎn)生時(shí)，使CPU能產(chǎn)生中斷，進(jìn)行采集。對P1.0～P1.3進(jìn)行循環(huán)查詢(xún)，則可知采集的脈沖數來(lái)自哪個(gè)數字表，采集程序流程如圖4所示。 圖4 采集程序流程圖 系統軟件系統設計 系統的軟件設計主要包括兩部分，一是采集器和集控器的C語(yǔ)言編程，二是上位機的控制程序編程。這里主要介紹上位機程序編程。上位機操作平臺采用VB編程，與網(wǎng)絡(luò )的聯(lián)系通過(guò)一個(gè)通用控件Winsock來(lái)完成。Winsock控件對用戶(hù)來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的，它提供了訪(fǎng)問(wèn)TCP和UDP網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的方便途徑，通過(guò)設置控件的屬性并調用就可輕易連接到一臺遠程機器上去，并且還可雙向交換數據。它提供了兩種傳輸模式，即TCP和UDP。由于TCP模式是一種面向連接的傳送方式，在傳送數據前，通信雙方必須都收到對方的回應信號才能啟動(dòng)數據的傳輸，因而占用了大量的時(shí)間用來(lái)完成握手信號的傳送，而UDP模式是一種快速存取數據的通信方式，發(fā)送與接收都不需要重新建立聯(lián)機，節省聯(lián)機的時(shí)間，本設計中采用UDP模式。軟件系統設計選擇了用Vista透明窗體風(fēng)格，主要包括軟件登陸模塊、用戶(hù)管理模塊、系統設置模塊、抄表設置模塊、數據管理模塊、計費設置模塊等部分，其中大部分模塊設計中都涉及到了數據庫操作。 結語(yǔ) 該系統克服了傳統有線(xiàn)抄表方式的弊端，傳輸數據量大、準確性高、通信費用低。其基于Proteus技術(shù)，組網(wǎng)靈活、易于擴展,使設計與施工的難度和成本得以降低，具有良好的開(kāi)放性、可靠性和可擴充性，有著(zhù)重要的現實(shí)意義與廣闊的發(fā)展前景。 |
