住宅小區(qū)自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

西 南 交 通 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）住宅小區(qū)自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)RESIDENTIAL AUTOMATIC BILLING SYSTEM年 級(jí):2007級(jí)學(xué) 號(hào):20077829姓 名:傅 杰專(zhuān) 業(yè):電子信息工程指導(dǎo)老師:關(guān)海川2011 年 6 月47 / 54院 系 電氣工程系 專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程 年 級(jí) 2007級(jí) 姓 名 傅杰 題 目 住宅小區(qū)自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 關(guān)海川評(píng) 語(yǔ) 指導(dǎo)教師 (簽章)評(píng) 閱 人評(píng) 語(yǔ) 評(píng) 閱 人 (簽章)成 績(jī) 答辯委員會(huì)主任 (簽章) 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)班 級(jí) 2007級(jí)電子一班 學(xué)生姓名 傅杰 學(xué) 號(hào) 20077829 發(fā)題日期： 2011 年 2 月 28 日 完成日期：畢業(yè)當(dāng)年的6 月 24 日題 目 住宅小區(qū)自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1、本論文的目的、意義 傳統(tǒng)的進(jìn)戶人工抄表方式已不能滿足各方面的要求，用現(xiàn)代化的管理手段來(lái)改造傳統(tǒng)的管理方式已迫在眉睫，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，在線集中式抄表收費(fèi)系統(tǒng)悄然興起，傳統(tǒng)的進(jìn)戶驗(yàn)表將逐步為新興的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)表系統(tǒng)所替代。采用自動(dòng)計(jì)費(fèi)抄表系統(tǒng)不但可以解決人工查表的缺點(diǎn)和不足，大大提高查表的準(zhǔn)確性，避免入戶查表的不安全，也方便水、電、氣管理部門(mén)的經(jīng)營(yíng)管理，大大減少國(guó)家和單位的損失。 2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) 研究的目的和意義：現(xiàn)有的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一套遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表及防火、防盜系統(tǒng)；給出設(shè)計(jì)方案并展開(kāi)具體的分析，介紹系統(tǒng)每一組成部分的特點(diǎn)和應(yīng)用。結(jié)合智能小區(qū)住宅工程實(shí)踐，介紹自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)在智能小區(qū)住宅中的應(yīng)用情況。針對(duì)遠(yuǎn)程采集與計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件流程圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3、論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 17 周）第一部分 資料收集、整理和方案提出 ( 4 周)第二部分 總體方案和組成框圖分析 ( 3 周) 第三部分 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和分析 ( 4 周)第四部分 系統(tǒng)的軟件流程圖設(shè)計(jì)和結(jié)論 ( 3 周) 第五部分 論文書(shū)寫(xiě)、整理和裝訂 ( 2 周)評(píng)閱及答辯 ( 2 周)論文整改 ( 1 周)備 注 指導(dǎo)教師： 2011 年 2 月 28 日審 批 人： 2011 年 2 月 28 日摘 要隨著科技的發(fā)展，小區(qū)住宅除了滿足人們最基本的居住要求，還要將方便、省時(shí)的物業(yè)管理帶給住戶。實(shí)現(xiàn)住宅的三表(水、電、煤氣)出戶自動(dòng)抄表、自動(dòng)計(jì)費(fèi)，防火自動(dòng)報(bào)警、防盜自動(dòng)報(bào)警，已成為新型智能小區(qū)的必備條件。本系統(tǒng)是利用單片機(jī)及RS-232全雙工通信網(wǎng)構(gòu)成現(xiàn)代化住宅的自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的前端數(shù)據(jù)采集模塊和通信控制模塊。通過(guò)對(duì)LM7805提供的穩(wěn)定+5V電壓供應(yīng)整個(gè)系統(tǒng)電源，以89C51為核心，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集器，集中采集器，傳輸線路，信息管理中心完成對(duì)小區(qū)一個(gè)單元的用戶進(jìn)行2個(gè)脈沖量信號(hào)（水表、電表）和2個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)（防盜信息、防火信息）的采集，傳輸與信號(hào)集中器，最后交于信息管理中心進(jìn)行水表、電表的計(jì)費(fèi)，防火、防盜的監(jiān)控。本文首先介紹了自動(dòng)抄表系統(tǒng)的發(fā)展情況，接著對(duì)本自動(dòng)抄表系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的描述。然后闡述了數(shù)據(jù)采集模塊和通信控制模塊的通信方式及使用的通信介質(zhì)。通過(guò)主要對(duì)對(duì)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及軟件系統(tǒng)的流程圖，系統(tǒng)功能框圖，整體個(gè)設(shè)計(jì)的總電路圖完成論文的論證，以實(shí)現(xiàn)住在小區(qū)自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞 單片機(jī)；自動(dòng)抄表系統(tǒng)；串行通信；數(shù)據(jù)采集AbstractWith the development of technology, residential district in addition to meet basic living requirements, but also the convenience, time-saving household to bring the property management. To achieve the three tables of residential (water, electricity, gas) a household automatic meter reading, automatic billing, automatic fire alarm, burglar alarm, has become a prerequisite for the new intelligent community.This system is the use of microcontroller and RS-232 full duplex communication network consisting of modern residential automatic meter reading billing system front-end data acquisition module and communication control module. Through the LM7805 provides a stable +5 V voltage power supply system to 89C51 as the core, through on-site collector, focus on the collection, transmission lines, information management center to complete a unit of residential users 2 pulse signals (water, meter) and two digital signals (anti-theft information, fire information) of the collection, transmission and signal concentrator, and finally to pay for information management center meter, meter billing, fire, theft monitoring.This thesis first introduce the current development status of automatic recording and charging system, then simply introduce this automatic recording and charging system. Mainly by the hardware system design, and software flow chart, the system block diagram of the overall design of the overall circuit to complete a thesis of the argument, in order to achieve the automatic billing system live in the district. Key words single chip computer; automatic recording system; data collect module目 錄第1章 緒 論11.1 本課題的研究意義11.2 國(guó)內(nèi)外智能小區(qū)發(fā)展概述21.3 研究?jī)?nèi)容及論文的總體結(jié)構(gòu)31.3.1 研究?jī)?nèi)容31.3.2 論文的總體結(jié)構(gòu)4第2章 總體方案及系統(tǒng)概述52.1 總體設(shè)計(jì)52.2 方案論證62.2.1 采集數(shù)據(jù)量的選擇62.2.2 表的選擇62.2.3 抄表方式的選擇72.2.4 整體設(shè)計(jì)方案論述72.3 系統(tǒng)概述92.3.1 前端數(shù)據(jù)采集處理裝置102.3.2 傳輸線路112.3.3 信息管理中心16第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)173.1系統(tǒng)面板設(shè)計(jì)及功能框圖173.1.1面板設(shè)計(jì)173.1.2 系統(tǒng)功能框圖183.2 微處理器183.2.1 89C51性能特點(diǎn)193.2.2 AT89C51硬件結(jié)構(gòu)及引腳193.2.3 控制器203.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)213.3.1 電表213.3.2 水表213.3.3 防盜報(bào)警223.3.4 防火報(bào)警223.3.5 8選1轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)74LS151233.3.6 8255A并行I/O接口芯片243.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)273.4.1 28C64的引腳273.4.2 28C64的工作方式的特點(diǎn)283.4.3 28C64與CPU的接口283.5 顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)293.5.1 8279可編程鍵盤(pán)/顯示器接口芯片293.5.2 顯示電路323.6 傳輸部分333.6.1串行通信333.6.2 接口電路363.7 電源36第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)384.1 軟件構(gòu)思384.2 數(shù)據(jù)流程384.3 程序流程圖404.3.1 主程序404.3.2 鍵盤(pán)子程序414.3.3 顯示子程序42結(jié) 論43致 謝44參考文獻(xiàn)45附 錄46第1章 緒 論1.1 本課題的研究意義隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城市居民的生活逐漸從溫飽型向小康型邁進(jìn)，生活在安全、舒適、恬靜、信息傳遞快捷的居住環(huán)境是很多人的夢(mèng)想。21世紀(jì)的到來(lái)，我們正處在一個(gè)信息革命和知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，住宅應(yīng)朝著滿足生活、辦公、教育、娛樂(lè)、會(huì)客、健身、停車(chē)等諸多功能要求發(fā)展人們對(duì)生活的舒適性、便利性和安全性提出了更高的要求，由此智能化住宅小區(qū)應(yīng)運(yùn)而生。中國(guó)近30年來(lái)的住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展可以用這樣的話來(lái)描述:70年代解決有無(wú)房間的問(wèn)題；80年代解決住房大小的問(wèn)題；90年代是追求房型和環(huán)境優(yōu)美；21世紀(jì)應(yīng)是智能化的時(shí)代。我國(guó)改革開(kāi)發(fā)推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)普及和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)居住環(huán)境要求的不斷提高，“智能化”逐漸被引入了住宅小區(qū)和家庭建設(shè)中。因?yàn)橥瑐鹘y(tǒng)的住宅相比，智能小區(qū)在安全防范設(shè)施、家居管理設(shè)施、家居辦公娛樂(lè)設(shè)施等三方面的優(yōu)勢(shì)非常明顯。智能住宅小區(qū)的自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)在于以下幾個(gè)方面：安全防范、物業(yè)管理及社區(qū)服務(wù)、信息通信。傳統(tǒng)的住宅小區(qū)的弱電配套系統(tǒng)包括電話網(wǎng)和有線電視系統(tǒng)(CATV)，在安全防范方面也可采用電視監(jiān)控系統(tǒng)以及門(mén)鈴對(duì)講等等。智能住宅小區(qū)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有這樣的特點(diǎn)：首先采用先進(jìn)的、符合標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)和設(shè)備；同時(shí)所有的系統(tǒng)均采用集散式的構(gòu)造方式，既具有分散于各個(gè)住戶的終端或設(shè)備，又通過(guò)網(wǎng)絡(luò)集中到一個(gè)管理或控制中心，中心提供公共信息資源，或者對(duì)各個(gè)住戶提供集中安全監(jiān)控；最后，所有的智能系統(tǒng)既可獨(dú)立，又可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)集中管理。這是傳統(tǒng)住宅無(wú)法比擬的。小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)是小區(qū)管理實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、科學(xué)化、程序化的重要手段。遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)是小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)的重要組成部分。該系統(tǒng)對(duì)納入小區(qū)收費(fèi)管理的收費(fèi)項(xiàng)目進(jìn)行電子收費(fèi)管理(主要是指對(duì)電表、水表、煤氣表、熱表的自動(dòng)抄表與電子收費(fèi))，提供網(wǎng)上應(yīng)繳費(fèi)用的查詢、定期催繳，對(duì)沒(méi)有上網(wǎng)的住戶提供電話查詢或者到物業(yè)管理中心進(jìn)行查詢，具有收費(fèi)的登記、轉(zhuǎn)賬、統(tǒng)計(jì)功能，及收費(fèi)項(xiàng)目、計(jì)費(fèi)方式的變更登記等功能，同時(shí)將其他各子系統(tǒng)相應(yīng)的收費(fèi)信息遞交到收費(fèi)信息系統(tǒng)后進(jìn)行統(tǒng)一結(jié)算，居民可通過(guò)小區(qū)電子銀行或IC卡繳費(fèi)遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)是智能小區(qū)應(yīng)具有的最基本的系統(tǒng)，它的發(fā)展必將影響到小區(qū)智能的發(fā)展，因此將會(huì)有更多的系統(tǒng)集成商、發(fā)展商看中這個(gè)項(xiàng)目，對(duì)它進(jìn)行進(jìn)一步開(kāi)發(fā)是極重要的。小區(qū)智能化是一個(gè)綜合性系統(tǒng)工程，要從其功能、性能、成本、擴(kuò)充能力及與現(xiàn)代相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用等多方面來(lái)考慮。不僅要考慮到系統(tǒng)初期建設(shè)的投資成本，更要考慮到系統(tǒng)在未來(lái)運(yùn)行的實(shí)用性、可操作性，以及系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)的成本。所以，在小區(qū)各項(xiàng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型時(shí)要全面考慮各個(gè)方面的因素，選用技術(shù)成熟，可靠性高并且有較好性價(jià)比的產(chǎn)品是至關(guān)重要。住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)由如下幾個(gè)子系統(tǒng)組成：樓宇設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)；安全防范系統(tǒng)；物業(yè)管理系統(tǒng)；信息自動(dòng)化系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；布線系統(tǒng)等。其中本論文所涉及的三表遠(yuǎn)傳系統(tǒng)就是屬于物業(yè)管理系統(tǒng)的一部分，但是就目前國(guó)內(nèi)實(shí)際情況而言，對(duì)于智能小區(qū)住宅所必須提供的三表自動(dòng)抄表收費(fèi)功能， 真正能做到水電氣等遠(yuǎn)程抄表的并不多見(jiàn)，比例為15.9。而據(jù)1998年統(tǒng)計(jì)我國(guó)城市人口約4億人，城市家庭約1.4億戶，居民家用水表、電表各約1億只，煤氣表約4000萬(wàn)只。這三種表分屬三個(gè)部門(mén)管理，目前基本上都是靠人工每月入戶抄表進(jìn)行計(jì)費(fèi)。這二億四千萬(wàn)只表按每個(gè)抄表員每月抄3000只表，共需80萬(wàn)名抄表員，按每個(gè)抄表員一年費(fèi)用1萬(wàn)員計(jì)，則每年僅抄表一項(xiàng)費(fèi)用就達(dá)到80億元。人工抄表不僅浪費(fèi)的巨大的人力資源，而且隨著高層建筑的不斷增加，居民家中有人時(shí)間的不確定，使抄表員的工作變得非常繁重，用戶對(duì)抄表員入室抄表干擾正常生活意見(jiàn)較大，同時(shí)因抄表入室現(xiàn)象也引發(fā)了一些不安全社會(huì)問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)抄表記費(fèi)系統(tǒng)就是在這一背景應(yīng)運(yùn)而生。自動(dòng)抄表記費(fèi)系統(tǒng)是一種把多個(gè)分散單元信息（電表，水表，氣表等）準(zhǔn)確傳送到一個(gè)基站（數(shù)據(jù)處理中心）的通訊技術(shù)。它的出現(xiàn)將替代長(zhǎng)期以來(lái)供電，供水，及煤氣公司對(duì)水，電，氣用戶的使用量的統(tǒng)計(jì)一直沿用的人工抄表的工作方式?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在智能小區(qū)即將大力推廣的21世紀(jì)，自動(dòng)抄表記費(fèi)系統(tǒng)將會(huì)擁有廣闊的市場(chǎng)空間和良好的市場(chǎng)前景。1.2 國(guó)內(nèi)外智能小區(qū)發(fā)展概述80年代初，隨著大量采用電子技術(shù)的家用電器面市，開(kāi)始稱(chēng)之為住宅電子化，(HE，Home Electronics)；80年代中期，將家用電器、通信設(shè)備與安保防災(zāi)設(shè)備各自獨(dú)立的功能綜合為一體后， 形成了住宅自動(dòng)化概念(HA，Home Automation)。80年代末，由于通信與信息技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了對(duì)住宅中各種通信、家電、安保設(shè)備通過(guò)總線技術(shù)進(jìn)行監(jiān)視、控制與管理的商用系統(tǒng)，這在美國(guó)稱(chēng)為智慧屋( WH，WiseHouse)，在歐洲稱(chēng)為時(shí)髦屋( SH，Smart Home)。 當(dāng)時(shí)日本正處于住宅建造過(guò)剩，房產(chǎn)市場(chǎng)低迷的時(shí)期，日本建設(shè)省在推進(jìn)智能建筑概念時(shí)，抓住用于住宅的總線技術(shù)為契機(jī)，提出了家庭總線系統(tǒng)概念( HBS，Home Bus System)，郵政省與通產(chǎn)省于1986年組織曰本電子機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)與電波技術(shù)協(xié)會(huì)共同組建HBS標(biāo)準(zhǔn)委員在1988年9月制定了 HBS標(biāo)準(zhǔn)。1988年初又在通產(chǎn)省郵政省和建設(shè)省三個(gè)部的支持下成立了日本住宅信息化推進(jìn)協(xié)會(huì)，并提出對(duì)住宅區(qū)內(nèi)所有住宅的信息管理采用超級(jí)家庭總線技術(shù)(S-HBS，Super-HomeBus System)。1990年左右，日本在幕張建立了一個(gè)高水平示范性的智能住宅區(qū)，美國(guó)、新加坡也都建有基于EIA在1988年制定的智能化住宅系統(tǒng)(IHS)及其通信標(biāo)準(zhǔn)家庭總線( H D S，Home Distrubution System)的智能化住宅。在中國(guó)，雖然還未能象美國(guó)、日本那樣對(duì)住宅智能化系統(tǒng)的技術(shù)制定標(biāo)準(zhǔn)，但已經(jīng)借助智能建筑的概念與技術(shù)開(kāi)始推行智能化住宅小區(qū)的建設(shè)了。盡管我們現(xiàn)在還難以給智能化住宅小區(qū)作出確切的定義，但是無(wú)論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)號(hào)稱(chēng)智能化的住宅小區(qū)都具有共同的功能特征：1. 住宅內(nèi)部具備完善的綜合了安保防災(zāi)措施與生活服務(wù)的智能控制器、 住宅與小區(qū)和社會(huì)之間具有高度的信息交互能力。2. 小區(qū)內(nèi)部具備完善的安保措施、全面的公用設(shè)施監(jiān)控管理和信息化的社區(qū)服務(wù)管理。3. 為小區(qū)內(nèi)住戶提供多媒體的多種信息服務(wù)。1.3 研究?jī)?nèi)容及論文的總體結(jié)構(gòu)1.3.1 研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)的課題：住宅小區(qū)自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及相關(guān)的課題：三表數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)(通信及控制模塊)，一起構(gòu)成了自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集單元。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：在實(shí)際生活中水表和電表大多數(shù)的用戶中都在使用，而氣表還不普及。因此本設(shè)計(jì)中我們采用了采集水表、電表2個(gè)脈沖信號(hào)和防盜信息、防火信息2個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)，并對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算。要求：完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，完整的系統(tǒng)框圖，數(shù)據(jù)采集器的電路原理圖，軟件流程圖。 1.3.2 論文的總體結(jié)構(gòu)第1章簡(jiǎn)要介紹課題的背景，綜述課題研究的目的、意義，國(guó)內(nèi)外小區(qū)自動(dòng)計(jì)費(fèi)的發(fā)展，介紹本文的主要研究?jī)?nèi)容及總體結(jié)構(gòu)。第2章提住宅小區(qū)自動(dòng)計(jì)費(fèi)的幾種實(shí)現(xiàn)方案，從系統(tǒng)的性能指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)成本及實(shí)際現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行比較，對(duì)這些方案的可行性就行比較分析，選擇了一種實(shí)際可行的方案，并對(duì)信號(hào)的采集及傳輸方式闡述。第3章詳細(xì)闡述了硬件結(jié)構(gòu)，包括面板設(shè)計(jì)、功能框圖、單片機(jī)的簡(jiǎn)介與各部位的相關(guān)電路圖。第4章主要介紹軟件系統(tǒng)流程圖。第2章 總體方案及系統(tǒng)概述2.1 總體設(shè)計(jì)隨著科技的發(fā)展，小區(qū)住宅除了滿足人們最基本的居住要求，還要將方便、省時(shí)的物業(yè)管理帶給住戶。實(shí)現(xiàn)住宅的三表(水、電、煤氣)出戶自動(dòng)抄表、自動(dòng)計(jì)費(fèi)，防火自動(dòng)報(bào)警、防盜自動(dòng)報(bào)警，已成為新型智能小區(qū)的必備條件。傳統(tǒng)的三表需要抄表人員定期挨家挨戶抄取數(shù)據(jù)，結(jié)算出費(fèi)用后，再到各家索取，誤差大、統(tǒng)計(jì)工作量大，人為的錯(cuò)誤給物業(yè)管理和用戶帶來(lái)極大不便?，F(xiàn)在有許多地區(qū)改為插卡式買(mǎi)電裝置，這雖然減少了人為因素，但是買(mǎi)電時(shí)要到銀行，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且水、電、氣表分別交費(fèi)，也有許多不便之處。小區(qū)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)節(jié)省時(shí)間、人力、物力，提高工作效率，降低物業(yè)成本，準(zhǔn)確及時(shí)地將住戶所使用的三表數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，并且及時(shí)的顯示防盜報(bào)警信息和火災(zāi)報(bào)警信息，為實(shí)現(xiàn)小區(qū)科學(xué)、系統(tǒng)的、安全的物業(yè)管理提供了有效的解決方法。該系統(tǒng)要求功能完善可靠，安裝調(diào)試操作簡(jiǎn)單易行。系統(tǒng)準(zhǔn)確率高，能做到準(zhǔn)確顯示三表信息，隨時(shí)監(jiān)控防火和防盜報(bào)警信息，防止事故發(fā)生。有長(zhǎng)時(shí)間斷電應(yīng)急備用電源保障。中心控制室能實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的狀況，并做出相應(yīng)的反應(yīng)。人機(jī)界面簡(jiǎn)單、直觀。小區(qū)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可采用四層次結(jié)構(gòu):現(xiàn)場(chǎng)采集器、信號(hào)集中器、傳輸線路、信息管理中心。1. 現(xiàn)場(chǎng)采集器：每小時(shí)對(duì)2000戶住戶的水、電、煤氣表的脈沖數(shù)采集一次并且隨時(shí)接收防火、防盜的開(kāi)關(guān)量的報(bào)警信號(hào)。2. 信號(hào)集中器：將各信號(hào)采集器的信息進(jìn)行存儲(chǔ)并且每天向信息管理中心傳送這些信息。3. 傳輸線路：利用總線、電力線等方式將數(shù)據(jù)從信號(hào)集中器傳送到信息管理中心。4. 信息管理中心：處理各信號(hào)集中器的測(cè)量信息，并計(jì)算每個(gè)用戶的水、電、煤氣的使用費(fèi)用，實(shí)時(shí)觀察、記錄、保存2000戶用戶的使用情況和相關(guān)數(shù)據(jù)。在每月月底（或自定時(shí)間）自動(dòng)生成各用戶的水、電、煤氣使用量報(bào)表及計(jì)費(fèi)報(bào)表，并可以打印出來(lái)。小區(qū)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只是小區(qū)智能化的很小的一部分，但是它是實(shí)現(xiàn)小區(qū)智能化的必備條件，同時(shí)也為用戶提供了大量的方便和安全。因此要把小區(qū)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)成具有穩(wěn)定性好、實(shí)用性強(qiáng)、可靠性高、造價(jià)低的系統(tǒng)。2.2 方案論證2.2.1 采集數(shù)據(jù)量的選擇在住宅小區(qū)自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中需要采集的數(shù)據(jù)量有：水表、電表、氣表、熱力表的脈沖信號(hào)和防盜信息、防火信息等開(kāi)關(guān)量信號(hào)。在本設(shè)計(jì)中采集的數(shù)據(jù)量可分為3層：1. 采集3個(gè)脈沖量信號(hào)（水表、電表、氣表）和2個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)（防盜信息、防火信息防盜信息、防火信息）。2. 采集2個(gè)脈沖量信號(hào)（水表、電表）和2個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)（防盜信息、防火信息）。3. 采集1個(gè)脈沖量信號(hào)（電表）和2個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)（防盜信息、防火信息）。在實(shí)際生活中水表和電表大多數(shù)的用戶中都在使用，而氣表還不普及。因此本設(shè)計(jì)中我們采用了第2種方案，即采集水表、電表2個(gè)脈沖信號(hào)和防盜信息、防火信息2個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)。2.2.2 表的選擇1. 電表 我們采用脈沖電度表，它具有數(shù)據(jù)精確性高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。2. 水表 可以采用脈沖開(kāi)關(guān)量遠(yuǎn)傳水表，它價(jià)位低廉，應(yīng)用廣泛、計(jì)數(shù)準(zhǔn)確工作穩(wěn)定、可靠性高。3. 防火報(bào)警器 可以采用感溫火災(zāi)報(bào)警傳感器、離子感煙傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?。因?yàn)槎旌拖奶斓臏囟炔顒e很大，可能導(dǎo)致感溫火災(zāi)報(bào)警傳感器工作不可靠。而離子感煙傳感器在防火報(bào)警系統(tǒng)中廣泛使用，尤其適合室內(nèi)使用。離子感煙傳感器的工作可靠性高、技術(shù)成熟，所以我們?cè)诒驹O(shè)計(jì)中采用了離子感煙傳感器作為防火報(bào)警器。4. 防盜報(bào)警器 我們采用的是紅外線傳感器，紅外線不受周?chē)梢?jiàn)光的影響，可以在晝夜使用。由于待測(cè)對(duì)象自身可發(fā)射紅外線，不用設(shè)光源。所以我們采用紅外線傳感器作為防盜報(bào)警器。2.2.3 抄表方式的選擇目前，通行的兩種抄表方式為總線式和電力載波式。載波式的優(yōu)點(diǎn)是借電力線作通訊線路，省去布線的麻煩；但是電力線是給用電設(shè)備傳送電能的，而不是用來(lái)傳送數(shù)據(jù)的，所以電力線對(duì)數(shù)據(jù)傳輸有許多限制。 1. 配電變壓器對(duì)電力載波信號(hào)有阻隔作用，所以電力載波信號(hào)只能在一個(gè)配電變壓器區(qū)域范圍內(nèi)傳送； 2. 三相電力線間有很大信號(hào)損失（10dB-30dB）。通訊距離很近時(shí)，不同相間可能會(huì)收到信號(hào)，一般電力載波信號(hào)只能在單相電力線上傳輸； 3. 不同信號(hào)藕合方式對(duì)電力載波信號(hào)損失不同；4. 電力線存在本身固有的脈沖干擾，對(duì)我們采集的電表和水表的脈沖信號(hào)有干擾?？偩€式的優(yōu)點(diǎn)是性能可靠、抗干擾能力強(qiáng)，費(fèi)用低廉；缺點(diǎn)是需要布線?？紤]新建小區(qū)設(shè)計(jì)中有管線鋪設(shè)，布線與否不作為主要因素。系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性決定了我們選用總線方式。2.2.4 整體設(shè)計(jì)方案論述方案一：在單元適當(dāng)位置設(shè)計(jì)安裝一個(gè)抄表箱，抄表箱內(nèi)安裝兩個(gè)單元抄表采集器， 分別抄收水、電，還有防火報(bào)警器和防盜報(bào)警器，箱內(nèi)安裝一個(gè)延時(shí)備用電源，為系統(tǒng)提供電源?，F(xiàn)場(chǎng)采集器系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖2-1所示：707015870水 表采集器備用電源防 火報(bào)警器電表電表電表電表電 表采集器防 盜報(bào)警器信號(hào)集中器15870水表水表水表水表158防火防火防火防火158防盜防盜防盜防盜圖2-1 現(xiàn)場(chǎng)采集器在此方案中水表放置于戶內(nèi)，通過(guò)預(yù)埋管線與單元抄表箱相連；電表全部裝在單元電表箱內(nèi)，電表箱留有穿線孔，通過(guò)管線與抄表器箱相連。防火傳感器和防盜傳感器通過(guò)預(yù)埋管線與防火報(bào)警箱和防盜報(bào)警箱相連。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表和報(bào)警。雖然幾種表可以混抄，技術(shù)上沒(méi)有問(wèn)題，但考慮到水、電實(shí)際行業(yè)管理分屬不同部門(mén)，為避免設(shè)備維護(hù)、保密性要求等問(wèn)題引起爭(zhēng)議，水、電的抄表采集系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，即不采用混抄的方式，各自使用專(zhuān)用的抄表采集器，水表采集器只抄水表，電表采集器只抄電表。優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)展性強(qiáng)，為將來(lái)系統(tǒng)的擴(kuò)充留有充分余地。靈活性好，易于系統(tǒng)的改造和易于系統(tǒng)的重新配置。安全性高，利于防竊電、防雷擊、防破壞?？煽啃院?，強(qiáng)抗干擾設(shè)計(jì)，系統(tǒng)運(yùn)行更可靠。而且在滿足應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上盡可能降低了造價(jià)。缺點(diǎn)：水表傳輸線比較長(zhǎng)，容易產(chǎn)生干擾。方案二：我們?cè)诿恳粦糁性O(shè)置一個(gè)采集箱負(fù)責(zé)采集本住戶的數(shù)據(jù)信息，一般小區(qū)低于8層的樓可以不安裝電梯，因此在每一單元中設(shè)置一個(gè)采集器負(fù)責(zé)采集16個(gè)住戶的數(shù)據(jù)信息。每一戶的采集箱與單元的采集器之間采用雙絞線連接，采集箱采集到的一組信息通過(guò)雙絞線送至采集器中?，F(xiàn)場(chǎng)采集器系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖2-2所示。0戶采集箱水表電表防火防盜采集箱水表電表防火防盜15戶采集器信號(hào)集中器圖 2-2 現(xiàn)場(chǎng)采集器優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次分明、系統(tǒng)走線較短不容易產(chǎn)生錯(cuò)誤信息、抗干擾性強(qiáng)、便于維護(hù)。管理器易于查找用戶的一組信息，便于管理。缺點(diǎn)：每一戶均要安裝采集箱，成本較高。施工比較復(fù)雜。系統(tǒng)的可擴(kuò)充性不好，不利于重新配置。經(jīng)過(guò)對(duì)比以上兩種方案，我們認(rèn)為無(wú)論從方案的可行性還是成本來(lái)考慮，第一種方案都要優(yōu)于第二種方案，較適合這個(gè)設(shè)計(jì)，因此我選用第一種方案。2.3 系統(tǒng)概述自動(dòng)抄表技術(shù)是一種把多個(gè)分散單元信息（電表，水表，氣表等）準(zhǔn)確傳送到一個(gè)基站（信息管理中心）的通訊技術(shù)。它一般分為三個(gè)部分：前端數(shù)據(jù)采集處理裝置、傳輸線路、信息管理中心。在這里分別對(duì)它們進(jìn)行大體介紹。2.3.1 前端數(shù)據(jù)采集處理裝置前端數(shù)據(jù)采集處理裝置指的是從現(xiàn)場(chǎng)采集器到信號(hào)集中器的部分。目前，遠(yuǎn)傳三表基本上是在原有機(jī)械基表上加裝傳感電路形成的。下面對(duì)幾種遠(yuǎn)傳電路進(jìn)行闡述： 1. 光電轉(zhuǎn)換型 這種傳感形式一般是在基表的旋轉(zhuǎn)部件上加裝一面反射鏡面，在與反射鏡面相對(duì)應(yīng)的部位固定安裝一只光電傳感器，當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件上鏡面轉(zhuǎn)至傳感器位置時(shí)，傳感器就產(chǎn)生光感應(yīng)，發(fā)出一次脈沖信號(hào)。這種傳感形式有四個(gè)缺點(diǎn)：a、傳感器本身要耗電，不利于后備電池的微耗供電。b、反射面污染退色后反射失靈。c、在反射面的邊緣上顫動(dòng)產(chǎn)生誤信號(hào)。d、至少4條引線。2. 霍爾傳感型 在基表旋轉(zhuǎn)部件上加裝感應(yīng)磁鋼，在與感應(yīng)磁鋼相對(duì)應(yīng)的位置上固定安裝一只霍爾元件。3. 干簧管傳感型 是目前應(yīng)用最多的一種形式，其最大優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需耗電。但仍存在感應(yīng)點(diǎn)顫動(dòng)誤發(fā)信號(hào)和外磁人為干擾問(wèn)題，外加一只防磁報(bào)警干簧管也解決不了不發(fā)信號(hào)的問(wèn)題，且常常引發(fā)“是系統(tǒng)不可靠誤報(bào)警還是磁干擾偷水”的糾紛。 這種傳感器雖在目前應(yīng)用最多，但從現(xiàn)場(chǎng)使用情況看，也是出問(wèn)題最多的。4. 自保持開(kāi)關(guān)型 具有A、B兩個(gè)感應(yīng)頭，若A頭感應(yīng)使開(kāi)關(guān)打開(kāi)了，開(kāi)關(guān)就一直打開(kāi)著。直到B頭轉(zhuǎn)來(lái)后開(kāi)關(guān)才閉合，再到A頭轉(zhuǎn)來(lái)再打開(kāi)，以此周而復(fù)始.這種形式成功的克服了顫動(dòng)、磁干擾、耗電、引線多的所有缺點(diǎn)，僅用兩條線就可實(shí)現(xiàn)信號(hào)開(kāi)、信號(hào)關(guān)、斷線、短線四種狀態(tài)的檢測(cè)，是目前最為理想的遠(yuǎn)傳傳感方式。在電表、水表、氣表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程抄錄方面，電表在技術(shù)上較為成熟，通常是采用專(zhuān)用的電能數(shù)據(jù)采集模塊計(jì)量電度的脈沖信號(hào)(來(lái)自電能計(jì)量的專(zhuān)用集成電路芯片)，而這個(gè)電能數(shù)據(jù)采集器通常就是采用的單片機(jī)系統(tǒng)，將脈沖信號(hào)通過(guò)光電耦合和斯迷特觸發(fā)器整形后送入51單片機(jī)的記數(shù)輸入端T0或T1進(jìn)行采集。但技術(shù)無(wú)法移植到氣表、水表抄收系統(tǒng)中。水表和氣表的戶外抄表工作難度較大，主要用于水表和氣表本身沒(méi)有供電電源， 如采用傳統(tǒng)的脈沖累計(jì)法，則要連續(xù)不斷地讀取數(shù)據(jù)，還要額外增加供電線路。如供電中斷或出現(xiàn)讀數(shù)故障，則會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。而且只要是采用對(duì)脈沖信號(hào)的積累計(jì)量來(lái)采集用戶的水、電、氣用量有兩個(gè)無(wú)法避免的缺陷。第一必須使用電子水表，電子電表，電子煤氣表，以上三種表均為電子脈沖輸出，對(duì)表的計(jì)量只需累計(jì)電子表輸出的脈沖數(shù)即可，在抄表節(jié)點(diǎn)中只需用數(shù)字I/O口即可實(shí)現(xiàn)脈沖計(jì)數(shù)。固而它的缺陷是很明顯的，就是必須進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，這對(duì)供電系統(tǒng)的依賴性高，一旦出現(xiàn)如供電中斷或出現(xiàn)讀數(shù)故障，則會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失，而且丟失的數(shù)據(jù)無(wú)法恢復(fù)，會(huì)出現(xiàn)用戶讀表數(shù)與系統(tǒng)讀數(shù)產(chǎn)生誤差。尤其是水，電的計(jì)量，在停電是用戶仍然可以用水用氣，而數(shù)據(jù)采集模塊卻無(wú)法對(duì)其使用量進(jìn)行計(jì)量，從而會(huì)使水，氣經(jīng)營(yíng)公司無(wú)可避免的蒙受損失。第二個(gè)缺陷就是目前所有的脈沖表均有一定的誤差（0.1%-1%），這是因?yàn)楫?dāng)電度表的常數(shù)和脈沖常數(shù)確定后，通過(guò)計(jì)算可得一度電，一噸水，一方氣對(duì)應(yīng)輸出的脈沖數(shù)K為常數(shù)，則0.1度電，0.1方氣，0.1噸水對(duì)應(yīng)輸出得脈沖常數(shù)為K/10，既有K/10個(gè)脈沖到來(lái)，水、電、氣得用量遞增0.1個(gè)單位值。若對(duì)0.1個(gè)單位值進(jìn)行進(jìn)位遞增，因?yàn)镵/10不一定正好為整數(shù)，若舍去小數(shù)或者對(duì)小數(shù)進(jìn)行進(jìn)位取整，必然產(chǎn)生累計(jì)誤差。長(zhǎng)時(shí)間后累計(jì)誤差較大， 傳統(tǒng)的做法是在PC機(jī)中進(jìn)行修改，這將導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，且差別會(huì)越來(lái)越大。因而傳統(tǒng)得脈沖計(jì)量精度是有很大得不可靠性，促使我們想要選擇其它得采集計(jì)量方式，以提高計(jì)量精度。2.3.2 傳輸線路在這里，傳輸線路有兩部分，一部分是從信息集中器到信息管理中心的上層傳輸線路，另外一部分是從表頭到數(shù)據(jù)集中器的底層傳輸線路。2.3.2.1 上層傳輸線路在這里簡(jiǎn)要介紹目前投入實(shí)用的幾種傳輸技術(shù)：電力線載波通訊、衛(wèi)星通訊、電話線通訊、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?. 電力線載波通訊電力線載波抄表已經(jīng)使用了較長(zhǎng)時(shí)間，其間也經(jīng)歷了一些反復(fù)。其遠(yuǎn)抄遠(yuǎn)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一為數(shù)據(jù)的傳遠(yuǎn)，通過(guò)電力線載波通信傳遠(yuǎn)有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，比如，采用原有的電力線作為通信媒質(zhì)，節(jié)省大量的人力、物力和財(cái)力資源；電力線遍布城鄉(xiāng)，組網(wǎng)方便；所采用的擴(kuò)頻技術(shù)具有很強(qiáng)的抗干擾和抗衰減能力等等。高頻載波在高壓輸電線上對(duì)繼電控制信號(hào)和聲音信息傳送方面的應(yīng)用十分成功。高壓輸電線輸送距離長(zhǎng)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、被很好的維護(hù)，所以高頻載波在其上應(yīng)用效果非常好。用電力線傳輸優(yōu)點(diǎn)是比較節(jié)省開(kāi)支，用于自動(dòng)抄表的集中器位置固定，不必移動(dòng)抄表。但是電力載波系統(tǒng)在配電線上的傳輸可能會(huì)遇到諸多困難。由于支線和分接頭、線路從高架到地下的過(guò)渡、電容箱、甚至負(fù)荷自身大小等都將或多或少改變網(wǎng)絡(luò)阻抗，從而引起高頻波的偏離。所有上述偏離在一些地方有增強(qiáng)的傾向，而另一些地方會(huì)抵消，這都使高頻電力載波在經(jīng)常變化的配電線上非常難以預(yù)料和控制。為了解決這一問(wèn)題，配電線上的電力載波系統(tǒng)逐漸向低頻方向發(fā)展，頻率已從100kHz范圍降到10kHz范圍。100Hz范圍的紋波控制系統(tǒng)已經(jīng)被極好地普及，曾經(jīng)成功地應(yīng)用在大負(fù)荷管理方面許多年。這都曾使電力載波技術(shù)的應(yīng)用更容易，但一個(gè)一直未被解決的問(wèn)題就是輸送距離還不夠長(zhǎng)。固而載波通訊的缺點(diǎn)也是很突出的: 噪音大，受電網(wǎng)干擾誤碼較嚴(yán)重；低壓載波只能局限在一個(gè)變壓器的范圍內(nèi)，無(wú)法跨越變壓器通訊；如果不同的用戶的三表安裝在不同的相線上，隔相信號(hào)衰減大于40db，通信質(zhì)量很差。如安裝電纜到煤氣表和水表會(huì)帶來(lái)附加的安全問(wèn)題。目前已有幾種用于電力線載波通信的模塊或產(chǎn)品，但總的來(lái)說(shuō)通信的可靠性較差。2. 電話線通訊基于電話的自動(dòng)抄表技術(shù)的應(yīng)用已超過(guò)25年了。電表脈沖或編碼信號(hào)通過(guò)安裝在現(xiàn)場(chǎng)的遙測(cè)接口單元（TIU）采集。電話線允許雙向通訊，用電數(shù)據(jù)可從現(xiàn)場(chǎng)到接收器及客戶之間來(lái)回傳送，因此在程序控制的訪問(wèn)時(shí)間里能夠通過(guò)電話傳送信號(hào)或先記錄然后傳送信號(hào)。當(dāng)傳送抄表數(shù)據(jù)時(shí)，可以提供新的訪問(wèn)時(shí)間表給TIU數(shù)據(jù)，傳送次數(shù)可以在現(xiàn)場(chǎng)重新編程，也可以在遠(yuǎn)方重新編程。因?yàn)殡娫捑€早已存在，電話撥入抄表系統(tǒng)（從電表端到目的地）是最經(jīng)濟(jì)的和使用面最廣泛的。這意味著電話系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)由當(dāng)?shù)氐碾娫捁矩?fù)責(zé)，因此安裝費(fèi)用和每月的服務(wù)費(fèi)用可以節(jié)省下來(lái)，對(duì)于住宅、商業(yè)及工業(yè)客戶，電話撥入通信是適宜的。（1）請(qǐng)求式電話抄表有兩種請(qǐng)求抄表方法，如果本地公共交換電話網(wǎng)（PSTN）已經(jīng)使用了“無(wú)鈴”（或UTS）技術(shù)，不需電話振鈴，抄表請(qǐng)求電話能夠直接與現(xiàn)場(chǎng)通信。如果沒(méi)有使用UTS，則在預(yù)定振鈴數(shù)響起的時(shí)候，要求客戶不要拿起電話聽(tīng)筒，這個(gè)特定的振鈴數(shù)即是向TIU發(fā)出開(kāi)始傳送抄表數(shù)據(jù)的信號(hào)。此撥出抄表系統(tǒng)（從數(shù)據(jù)接收器到電表端）限制了用途，并買(mǎi)斷了電話專(zhuān)線。當(dāng)大量信息在工作期間按要求被匯集時(shí)，這種技術(shù)是優(yōu)選的。此撥出抄表系統(tǒng)運(yùn)行和客戶電話使用沒(méi)有沖突，并且與“非測(cè)試”及公用遙測(cè)中繼（UTT）交換技術(shù)兼容。在這些情況下，都能良好運(yùn)行。（2）一種無(wú)干擾的系統(tǒng)基于電話的自動(dòng)抄表系統(tǒng)通訊是相互無(wú)干擾的。即他們運(yùn)行時(shí)，與客戶使用電話沒(méi)有沖突。使用電話檢查器來(lái)識(shí)別電話是否占線或客戶是否拿起電話聽(tīng)筒，如果系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，客戶電話占線，系統(tǒng)自動(dòng)停止傳送，稍后重新聯(lián)系傳送。一個(gè)合理安排的基于電話的自動(dòng)抄表系統(tǒng)節(jié)省成本之處，可以通過(guò)許多方面說(shuō)明，首先一點(diǎn)就是避免了無(wú)線電、光纜、電纜及其他系統(tǒng)的高成本大規(guī)模基本的建設(shè)，因?yàn)榛陔娫挼南到y(tǒng)使用了現(xiàn)存的通信網(wǎng)絡(luò)?；陔娫挼淖詣?dòng)抄表系統(tǒng)諸多重要的優(yōu)點(diǎn)之一是能在任意場(chǎng)所安裝自動(dòng)抄表裝置，而不必在鄰近現(xiàn)場(chǎng)安裝。此系統(tǒng)還避免了為支撐大量電表群體的基礎(chǔ)建設(shè)（一項(xiàng)造價(jià)昂貴的遠(yuǎn)程抄表方式）。但是這種造價(jià)相對(duì)低廉，而且性能良好的自動(dòng)抄表系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)卻尚未得到過(guò)推廣，甚至知道的人也很少，究其原因，應(yīng)該和中國(guó)電信的長(zhǎng)期壟斷經(jīng)營(yíng)，以及我國(guó)特殊的水、電、氣經(jīng)營(yíng)管理體制不無(wú)關(guān)系。因?yàn)樗霈F(xiàn)的時(shí)期正是我國(guó)改革之初。所以沒(méi)有得到發(fā)展也就不足為怪了。在今天網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，利用電話進(jìn)行自動(dòng)抄表技術(shù)對(duì)智能小區(qū)是不太適應(yīng)了，但是可以廣泛利用于舊式住宅的抄表系統(tǒng)的改造。（3）無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)無(wú)線抄表在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)早已盛行，抄表車(chē)在用戶電表附近行走一遍，電表的各種數(shù)據(jù)就抄入抄表車(chē)電腦中。然而無(wú)線抄表在國(guó)內(nèi)才剛起步，在集抄過(guò)程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵰?guī)約，也是多種多樣。雖然電力部在1998年發(fā)布了其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多功能電能規(guī)約，但由于各種原因，到目前普及并不理想。主要原因是實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)傳的包容性和開(kāi)放透明還有待加強(qiáng)。我國(guó)運(yùn)行的眾多電能表通信規(guī)約，固而必須有一個(gè)統(tǒng)一的，與當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。而且收費(fèi)汽車(chē)在行走中通過(guò)無(wú)線信號(hào)抄表，缺點(diǎn)是相當(dāng)明顯的：準(zhǔn)確度不高，準(zhǔn)確性可低到70%。而這是抄表系統(tǒng)最為重要的性能指標(biāo)，而且占用無(wú)線電資源，設(shè)備投資也大。無(wú)線抄表還有一種方式，既近距離紅外線抄表。而這種方式對(duì)表的要求高，投資大，尤其對(duì)用戶來(lái)講，他們是很不原接受這種昂貴的電表。所以使用的更不廣泛。對(duì)于無(wú)線抄表技術(shù)，成熟的是對(duì)于用電的計(jì)量。對(duì)于水表、氣表的無(wú)線抄送技術(shù)并不成熟，所以應(yīng)用于智能小區(qū)暫不可行的。2.3.2.2 底層傳輸線路底層傳輸線路即表頭到集中器的一段線路，通常使用的裝置是單片機(jī)。IBM-PC機(jī)和MCS-51單片機(jī)是我國(guó)目前應(yīng)用最廣泛的兩種微型計(jì)算機(jī)。MCS-51單片機(jī)功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、開(kāi)發(fā)應(yīng)用方便， 尤其是單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的出現(xiàn)，使單片機(jī)的應(yīng)用水平達(dá)到了一個(gè)新的高度。在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀器儀表、家用電器等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。由于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)人機(jī)對(duì)話和外圍設(shè)備比較薄弱，沒(méi)有像磁盤(pán)一樣永久保存大量信息的存儲(chǔ)設(shè)備，因此，由多個(gè)單片機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)一般都使用IBM-PC機(jī)作為上位機(jī)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般采用總線分布式結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)通信總線又稱(chēng)為外總線，用于控制機(jī)和各終端設(shè)備，儀器或其他設(shè)備間通信，主要分為并行總線和串行總線兩種。并行總線數(shù)據(jù)傳輸速率高，適用于短距離傳輸，缺點(diǎn)是與串行總線相比要用較多的導(dǎo)線或電纜，成本較高。而串行總線適合遠(yuǎn)距離通信，缺點(diǎn)是速率比并行總線滿，但成本底?？紤]到本抄表系統(tǒng)的通信控制模塊與采集模塊距離較遠(yuǎn)，以及現(xiàn)在的單片機(jī)在結(jié)構(gòu)、性能和經(jīng)濟(jì)上為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程串行通信特別是多機(jī)系統(tǒng)提供了很好的條件，所以我們決定采用串行通信總線作為本系統(tǒng)的通信方式。1. 串行通行總線標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)異步串行通信接口有以下幾類(lèi):RS-232C，RS-232E；RS-449(RS-422，RS-423，RS-485)；20mA電流環(huán)。所謂標(biāo)準(zhǔn)接口，就是明確定義若干信號(hào)線，使接口電路標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，借助串行通信標(biāo)準(zhǔn)接口，不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)通信設(shè)備可以很容易的實(shí)現(xiàn)它們之間的串行通信連接。RS-232C是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用的最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線。它包括了按位串行傳輸?shù)碾娖骱蜋C(jī)械方面的規(guī)定。適合于短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的通信場(chǎng)合，為了提高數(shù)據(jù)的傳輸速度和通信距離，EIA又公布了RS-422，RS-423，RS-485串行總線接口標(biāo)準(zhǔn)。20mA電流環(huán)是一種非標(biāo)準(zhǔn)的串行接口電路，但由于它具有簡(jiǎn)單，對(duì)電器噪聲不敏感的優(yōu)點(diǎn)，因而在串行通信領(lǐng)域也得到了廣泛使用，但是該總線標(biāo)準(zhǔn)不適用于多站互聯(lián)，故不選用。為了保證可靠性高的通信要求，在選擇接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須注意兩點(diǎn)：1)通信速度和通信距離。2)抗干擾能力。同時(shí)出于本系統(tǒng)的需要還要考慮該接口標(biāo)準(zhǔn)是否適合于多站互聯(lián)。下面將簡(jiǎn)要分析 RS-232總線標(biāo)準(zhǔn)。2. RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口目前最常用的串行通信總線接口是EIA于1969年推薦的RS-232C。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口的全稱(chēng)是：使用二進(jìn)制進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)之間的接口。計(jì)算機(jī)，外設(shè)，顯示等都屬于數(shù)據(jù)終端設(shè)備，而調(diào)制解調(diào)器則是數(shù)據(jù)通信設(shè)備。常用的連接方式如圖2-3所示。 DTE RS-232 DCE 電話線 DCE RS-232C DTE 25線 25線 25線 圖 2-3 RS-232C接口電路RS-232C定義了20根信號(hào)線，通常使用25芯的接插件(DB25插頭和插座)來(lái)實(shí)現(xiàn)RS-232C的標(biāo)準(zhǔn)接口的連接。3. RS-232C的電氣特性表 2-1 RS-232C主要電氣特性不帶負(fù)載時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出電平V025V(-25+25V)負(fù)載電阻Rl范圍37K負(fù)載電容(包括線間電容)Cl+3V傳號(hào)(mark)或邏輯“1”時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出電平-5-15V在負(fù)載端-3V輸出短路電流0.5A驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率30V/S驅(qū)動(dòng)器輸出電阻R0300(斷電條件下)由于RS-232C是早期(1969年)為了促進(jìn)公用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)，其邏輯電平對(duì)地是對(duì)稱(chēng)的，與TTL、MOS邏輯電平完全不同。邏輯0電平規(guī)定為+5V+15V之間，邏輯1電平為-5V-15V之間，因此RS-232C與TTL電平連接必須經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換。RS-232C由于發(fā)送器和接受器之間有公共信號(hào)地，不能使用雙端信號(hào)，因而共模噪聲會(huì)耦合到信號(hào)系統(tǒng)中，這是迫使RS-232C使用較高傳輸電壓的原因。即使如此，該標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)傳輸速率也只能達(dá)到20Kb/s。而且最大距離僅15m。只有在這種條件下才可能可靠的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。上表2-1列出RS-232C的主要電氣性能。2.3.3 信息管理中心系