《遠(yuǎn)程自動(dòng)智能抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)》16000字（論文）

遠(yuǎn)程自動(dòng)智能抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要伴隨著我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科技發(fā)展，居民對自身的生活環(huán)境與生活方式有了更高的要求與標(biāo)準(zhǔn)。在當(dāng)今政府政策的鼓舞下，家居電器產(chǎn)品智能化得到了飛速的發(fā)展。作為智能能化產(chǎn)業(yè)鏈中重要的一步—智能抄表系統(tǒng)也在生活中得到了大面積的普及與運(yùn)用，使居民生活質(zhì)量提高，便捷，智能抄表系統(tǒng)日新月異。曾經(jīng)的傳統(tǒng)式人工抄表方式已無法滿足當(dāng)今社會(huì)的基本需求。傳統(tǒng)式人工抄表費(fèi)時(shí)，費(fèi)力數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度得不到完美的保障與完善。本文針對目前大多數(shù)居民小區(qū)的電能計(jì)量中存在的收費(fèi)分散，費(fèi)事，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等存在的各種缺陷問題，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有成本低廉，計(jì)量準(zhǔn)確，系統(tǒng)穩(wěn)定和系統(tǒng)安裝后續(xù)維護(hù)方便等特點(diǎn)。本文對整個(gè)抄表系統(tǒng)進(jìn)行了全方面的設(shè)計(jì)。舉例說明了NB-IOT無線組網(wǎng)，LoRa無線組網(wǎng)，RS-458組網(wǎng)的特點(diǎn)，適用于使用的場所。該遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)擁有多種便捷功能，能夠?qū)崿F(xiàn)居民小區(qū)住宅，工廠，商廠的能耗計(jì)量的高效率，高質(zhì)量管理。關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程抄表；數(shù)據(jù)通信；RS-458目錄TOC\o"1-2"\h\u第一章緒論 11.1研究背景及意義 11.1.1客觀因素 11.1.2主觀因素 11.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2第二章抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42.1系統(tǒng)組成 42.2系統(tǒng)方案的選擇 42.2.1無線組網(wǎng)方案 42.2.1.1NB-IOT無線抄表 42.2.1.2LoRa無線抄表 52.2.1.3RS232，RS-422和RS-485等 52.3系統(tǒng)總體方案確定 62.4本章小結(jié) 4第三章抄表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 73.1采集終端的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 73.1.1采集終端的總體設(shè)計(jì) 73.2脈沖采集電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 73.3RS485接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 83.4采集終端的各軟件模塊的設(shè)計(jì) 9第四章抄表系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 124.1軟件設(shè)計(jì)的基本原則 124.1.1易讀性和易維護(hù)性 124.1.2實(shí)時(shí)性 124.1.3可靠性 12結(jié)束語 13參考文獻(xiàn) 14第一章緒論1.1研究背景及意義現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，居民生活水平大幅度提高，居民住宅的質(zhì)量與要求也越來越高，住戶對住宅環(huán)境，物業(yè)的管理水平標(biāo)準(zhǔn)也日益提升。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平的發(fā)展，現(xiàn)在部分住宅小區(qū)都已實(shí)現(xiàn)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，例如：無線WIFI，寬帶上網(wǎng)，智能門鎖，防火，防盜，聯(lián)網(wǎng)報(bào)警等?，F(xiàn)代化的智能技術(shù)使傳統(tǒng)的人工手動(dòng)抄表收費(fèi)方式方法有了更突出，更顯著的弊端。上門手動(dòng)抄表收費(fèi)難也成了各個(gè)管理部門的問題，其主要原因主要有一下幾點(diǎn)：1.1.1客觀因素農(nóng)村地區(qū)山高路險(xiǎn)，再加上有蛇等不安全因素的存在，抄表員不愿意去。天氣惡劣時(shí)不愿意去。1.1.2主觀因素除上述客觀因素外，還有些主觀因素不愿去抄表：入戶抄表工作勞動(dòng)強(qiáng)度大，難免會(huì)有忘錄，錯(cuò)錄的疏忽，忘錄后會(huì)形成積壓電量，錯(cuò)錄更是會(huì)增加抄表員與住宅住戶之間的矛盾。最終導(dǎo)致住戶不配合。人工手動(dòng)抄表難度大，抄表員上門抄表時(shí)住戶不在家，家中無人也會(huì)導(dǎo)致形成積壓電量。效率低，對于較遠(yuǎn)地方，抄表員不愿去，導(dǎo)致有時(shí)幾個(gè)抄表周期才抄一次，甚至一年才抄一次。人際因素，如果是認(rèn)識的熟人抄表，可能會(huì)導(dǎo)致不抄或少抄等不良問題?；蛴龅降箅y客戶說沒錢不愿意給電費(fèi)的。家中換了電表或表計(jì)有不明顯故障的，抄表員發(fā)現(xiàn)不及時(shí)上報(bào)或忘報(bào)等原因?qū)е掠?jì)數(shù)不準(zhǔn)確。抄表員業(yè)務(wù)知識不熟或工作責(zé)任心不強(qiáng)，抄表員對滿碼位數(shù)等問題表計(jì)翻位了才發(fā)現(xiàn)最終導(dǎo)致不錄的。各個(gè)管理部門負(fù)擔(dān)重，周期長，資金回收速度慢，從而影響部門導(dǎo)致收益不成正比。人工管理費(fèi)用過高，隨著住戶越來越多，用電住戶的增加，便需要大量的抄表員，人員增加制約著相關(guān)企業(yè)單位發(fā)展。正是因?yàn)橐陨戏N種問題，國家建設(shè)部提出建議，小康型城鄉(xiāng)住宅的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，明確的提出了要對住宅小區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃。大力"推廣應(yīng)用戶外計(jì)量(含水,電,暖,燃?xì)獗?技術(shù)"在《中國住宅戶年品發(fā)展綱要》中也首次已經(jīng)明確提出,實(shí)現(xiàn)為了方便其他客戶實(shí)時(shí)查表,不受任何人工的打擾,干擾其他客戶以及住宅其他小區(qū)住戶,使大量高質(zhì)量的人工報(bào)表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)抄寫傳送報(bào)表數(shù)據(jù)處理傳送工作逐步基本完成了并過渡至實(shí)時(shí)達(dá)到大量量的數(shù)字化人工數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送，實(shí)現(xiàn)電腦自動(dòng)檢測，計(jì)量和收費(fèi)。遠(yuǎn)程抄表代替曾經(jīng)的人工抄表，這樣可以大力節(jié)省人力，財(cái)力，物力，而且可以實(shí)時(shí)監(jiān)控耗能表情況，有利于部門的統(tǒng)一管理。現(xiàn)代物業(yè)管理不斷要求規(guī)范化，自動(dòng)化，科學(xué)化。管理部門計(jì)算機(jī)可以與銀行等管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上智能抄表與網(wǎng)上智能收費(fèi)。傳統(tǒng)的測量儀器表多為舊式儀器儀表，已經(jīng)無法滿足當(dāng)今社會(huì)的需求，存在儀器笨重，精度不準(zhǔn)確等缺陷問題?，F(xiàn)如今多表聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)越來越受到用戶和市場認(rèn)可，市場前景十分可觀。因此，多用戶電表聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的研究十分迫切。用先進(jìn)的智能抄表取代曾經(jīng)的老舊式水表已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r在國外，自動(dòng)抄表系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展起步較早，對自動(dòng)抄表系統(tǒng)研究也較早且較為深入了解，因此從標(biāo)準(zhǔn)的制定到抄表專用芯片的生產(chǎn)都已經(jīng)比較成熟，各種自動(dòng)抄表技術(shù)在商業(yè)上，住宅居民住戶中都得到了相對廣泛、成功的應(yīng)用。自動(dòng)化報(bào)紙手抄報(bào)數(shù)字報(bào)表自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)(amr)自二十世紀(jì)七七八十年代中葉首先應(yīng)用誕生于美國后,在整個(gè)當(dāng)今世界各地已經(jīng)發(fā)展得到了迅猛的快速經(jīng)濟(jì)發(fā)展。美國、加拿大、西歐及日本等發(fā)達(dá)國家,許多發(fā)達(dá)國家地區(qū)都廣泛地在其上采用這種較為智能化的在移動(dòng)應(yīng)用終端上的數(shù)字自動(dòng)抄寫計(jì)量儀表自動(dòng)控制管理系統(tǒng)用以徹底代替原來的那種傳統(tǒng)的用人工智能自動(dòng)抄寫數(shù)字儀表,而且,在一些專業(yè)技術(shù)應(yīng)用方面已經(jīng)已經(jīng)是具有幾十年的行業(yè)應(yīng)用史和發(fā)展史。80年代中期,在科羅拉多和廣州丹佛市,一家大型民營公用事業(yè)煤氣報(bào)表事業(yè)企將77萬余臺民營公用大型電表和67萬余臺民用大型煤氣表已經(jīng)分別實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)抄寫手機(jī)報(bào)表抄寫煤氣報(bào)表,成為當(dāng)時(shí)美國兩個(gè)摘要作為推廣應(yīng)用的企業(yè)數(shù)量最大的另外兩個(gè)一家大型煤氣公司;1994年10月美國《電世界》兩個(gè)摘要分別明確介紹Chartwell公司對北美22個(gè)大型煤氣專用電力技術(shù)服務(wù)公司和31個(gè)大型煤氣發(fā)電產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)供應(yīng)商的一項(xiàng)應(yīng)用調(diào)查結(jié)果也分別明確指出:北美(主要分別就是指美國和加拿大)在1994年初就己經(jīng)分別安裝了314,063塊一個(gè)分別具有自動(dòng)抄寫手機(jī)報(bào)表抄寫煤氣報(bào)表手機(jī)抄寫應(yīng)用功能的大型煤氣專用電度表;同時(shí)它還安裝了197,377個(gè)自動(dòng)抄寫手機(jī)報(bào)表抄寫煤氣報(bào)表應(yīng)用操作顯示單元;"1998ScottReportonAMRDeployments"根據(jù)煤氣資料庫向記者調(diào)查披露,在1998年度,美國就一年總共有791項(xiàng)iiiiamr煤氣電表推廣應(yīng)用技術(shù)推廣工作項(xiàng)目，其中約有550萬臺電表實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)抄表。到2001年己經(jīng)有9.1百萬美兀的營業(yè)額。另外,美國自1986年就已經(jīng)正式建立了"自動(dòng)抄表研究協(xié)會(huì)"amra(automaticmeterreadingassociation),每一年半左右它都會(huì)分別召開一次新的境內(nèi)國際性信息技術(shù)行業(yè)年會(huì),每次新的國際技術(shù)年會(huì)前后都會(huì)分別設(shè)有一個(gè)技術(shù)專題報(bào)道,旨在進(jìn)一步介紹研究行業(yè)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新的并推廣我國有關(guān)行業(yè)amra的最新技術(shù)。近年來歐洲自動(dòng)數(shù)碼抄機(jī)儀表信息技術(shù)行業(yè)協(xié)會(huì)和英國自動(dòng)控制數(shù)碼化收抄機(jī)監(jiān)控儀表數(shù)碼信息處理技術(shù)行業(yè)協(xié)會(huì)也相繼正式成立。與此同時(shí),iec的產(chǎn)品還有一個(gè)tc13和iec的還有tc57兩大行業(yè)技術(shù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化行業(yè)工作人員組織在其當(dāng)中建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的工作組織體系整個(gè)過程當(dāng)當(dāng)中都為每個(gè)具有amrc的技術(shù)系統(tǒng)或者產(chǎn)品分別制定了許多與其相關(guān)的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。各種不同設(shè)計(jì)形式的新型amr儀表制造工程系統(tǒng),各種新的新型amr儀表制造工程技術(shù)不斷推陳出新,推動(dòng)著整個(gè)走向自動(dòng)化和數(shù)字抄寫化的儀表制造工程技術(shù)以及制造設(shè)備行業(yè)的快速健康發(fā)展。隨著現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)步飛速發(fā)展,歐美目前普遍認(rèn)為需要大量采用較為先進(jìn)的新型數(shù)控控制儀表,應(yīng)用多的數(shù)控儀表數(shù)據(jù)傳輸控制總線,使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)變得趨于簡單,系統(tǒng)控制軟件功能集成度高,適用范圍廣。比如海德魯公司,真蘭公司、費(fèi)特拉斯以及我們公司為己自主設(shè)計(jì)開發(fā)的自動(dòng)供水專用熱量表、冷熱水和恒溫專用水表及其自動(dòng)熱量抄錄以及水表熱量管理控制系統(tǒng)等都同樣的也是如此。但由于此類產(chǎn)品價(jià)格偏高,在國內(nèi)廣泛運(yùn)行使用的環(huán)境影響涉及范圍較小。我國由于各地區(qū)和國情不同,不能完全直接照抄或者完全照搬,國內(nèi)外的應(yīng)用普遍受到其專業(yè)性和技術(shù)水平的很大程度限制,使用較多的主要領(lǐng)域是各種移動(dòng)數(shù)字電話線路和報(bào)表軟件通信,各種自動(dòng)智能手機(jī)數(shù)字抄報(bào)機(jī)和報(bào)表軟件通信相關(guān)技術(shù)雖有廣泛應(yīng)用但是實(shí)際上能使用到的領(lǐng)域覆蓋范圍較小,而且成功投入應(yīng)用實(shí)際案例的較少,這就直接影響使得自動(dòng)智能手機(jī)數(shù)字抄報(bào)機(jī)在報(bào)表軟件通信相關(guān)技術(shù)的實(shí)際科學(xué)應(yīng)用研究以及應(yīng)用領(lǐng)域有了很大的專業(yè)技術(shù)水平提升率和應(yīng)用推廣空間。對此各種檢測裝置就是帶有自動(dòng)電子測量傳感器的各種檢測測量裝置已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化的應(yīng)用電機(jī)原子電表和在抄寫自動(dòng)電子測量儀表和其他自動(dòng)化的電子儀器上的測量過程數(shù)據(jù)的各種實(shí)時(shí)電子測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)當(dāng)中這些檢測裝置就是帶有自動(dòng)電子測量傳感器的各種檢測測量裝置,通常根據(jù)應(yīng)用電子學(xué)和光學(xué)的電磁力或者電場也就是電子光電場的各種化學(xué)性質(zhì),和自動(dòng)化的手機(jī)原子電表互相進(jìn)行關(guān)聯(lián)或者連接在一起并被廣泛用來實(shí)時(shí)測量記錄和處理存放在自動(dòng)手機(jī)電表上的各種測量過程數(shù)據(jù)。此外還因該該新型射頻信號測量表已成功同時(shí)工作配備射頻(RF)一個(gè)新型射頻天線信號回應(yīng)收發(fā)機(jī)和一個(gè)新型射頻信號天線回應(yīng)控制器等多種測量裝置,當(dāng)它所測量到的數(shù)據(jù)與射頻天線在一個(gè)新型射頻天線信號鏈路上相遇或連接時(shí),按照這個(gè)鏈路上的測量將該儀器裝置主機(jī)的一個(gè)新型射頻天線回應(yīng)信號命令連續(xù)執(zhí)行其它即可同時(shí)的工作出一個(gè)新型射頻天線信號測量回應(yīng)手提式新型射頻信號測量稱為儀器這套裝置已成功同時(shí)工作配備兩個(gè)新型手提射頻收發(fā)器,與目前位于中國人類儀器專用射頻電表的兩個(gè)新型手提射頻收發(fā)器一樣其它可以同時(shí)工作進(jìn)行一個(gè)新型射頻天線信號回應(yīng)數(shù)據(jù)交換.這些手提式新型射頻信號測量儀器裝置稱為儀器,使得了一個(gè)人類電表可以無需抄著人類水表干脆直接手動(dòng)步行或者直達(dá)傳送到位于人類專用水表的一個(gè)指定測量位置,通過一個(gè)新的射頻信號數(shù)據(jù)交換鏈路測量主機(jī)自動(dòng)發(fā)送一個(gè)測量記錄請求和數(shù)據(jù)閱讀,等待測量主機(jī)作出回應(yīng),從而將人類專用水表的一個(gè)射頻數(shù)據(jù)傳感器和一個(gè)射頻數(shù)據(jù)傳輸器的部分分別讀取得到一個(gè)測量記錄數(shù)據(jù),然后手工自動(dòng)進(jìn)行測量記錄或自動(dòng)讀取存儲(chǔ)存在人類專用電子水表測量機(jī)器儀表系統(tǒng)中的測量數(shù)據(jù)。同樣,抄表器已逐步完全發(fā)展壯大到可以成為使用電機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的一種報(bào)表抄寫記錄器和管理控制系統(tǒng),這使它能夠正像以前已經(jīng)裝備了使用無線電和使用射頻的各種手提電話控制設(shè)備一樣人為自動(dòng)化地完全依賴于了特定用戶的報(bào)表所在位置,與之前的使用機(jī)器相比完全自動(dòng)化的報(bào)表抄寫器和報(bào)表表的記錄管理系統(tǒng)也使其具有更好的技術(shù)商業(yè)化和應(yīng)用發(fā)展前景。而且,電表通過經(jīng)前電子碼和無線網(wǎng)絡(luò)直接傳輸上傳的數(shù)據(jù)原子碼在電表上的相關(guān)信息數(shù)據(jù)將被直接自動(dòng)讀取存儲(chǔ)為新的經(jīng)前電子無線電表相關(guān)數(shù)據(jù),雖然這種自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方法仍然依舊可以用但是一種改善經(jīng)前電表數(shù)據(jù)處理器的最好方法,但仍然可能需要大量的額外人為技術(shù)干預(yù)和處理時(shí)間。最近終于有了大家共同努力設(shè)計(jì)完成的旨在抄機(jī)儀表設(shè)備安裝固定無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),將抄表使用的數(shù)據(jù)從抄表采集點(diǎn)一直到進(jìn)入主機(jī)通信系統(tǒng)從而無需人為努力干預(yù)這些固定無線通信網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)營商可利用有線或其他無線電通信技術(shù)。傳統(tǒng)固定天線通信通訊網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)通信抄錄儀表(amr)的應(yīng)用技術(shù)固定天線通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)是只需用大約10米先天線連成個(gè)廣域網(wǎng)(wan)用以組成一個(gè)合適的固定通信網(wǎng)絡(luò)介質(zhì),這包括普通線和電話線,或其他電力通信線路。這種儀表處理數(shù)據(jù)辦法的一個(gè)主要的優(yōu)缺點(diǎn)也可能就是,當(dāng)一批量的儀表中心數(shù)據(jù)同時(shí)地被傳送至多個(gè)不同儀表,幾乎在一個(gè)儀表同一時(shí)間,與固有的一個(gè)儀表潛伏在不同儀表中心廣域網(wǎng)的多個(gè)儀表數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)包同時(shí)發(fā)生多次碰撞,數(shù)據(jù)就可能會(huì)同時(shí)丟失,為此就需要不斷完善整個(gè)新的儀表處理系統(tǒng)。為了足夠能及時(shí)確保在各種強(qiáng)度電磁干擾等等各種因素下的傳統(tǒng)大數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)足夠能正常快速地地傳送需要傳輸數(shù)據(jù)到整個(gè)系統(tǒng)中央通信線路上的電腦,啟用各種新的數(shù)據(jù)傳輸管理機(jī)制,以便于及時(shí)確保整個(gè)系統(tǒng)能夠提供可靠的傳輸系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)不過,這種管理方法很有可能也只適合于小功率系統(tǒng),它并不一定適用于一個(gè)有成千上百萬塊數(shù)字電表的中央電路。為了我們能夠同時(shí)更好的實(shí)現(xiàn)規(guī)范化和管理控制排定系統(tǒng)信息流的數(shù)據(jù)傳輸,其中面向中央機(jī)器儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)上的裝置傳送數(shù)據(jù)類似于前述已經(jīng)通過管理排定系統(tǒng)信息流的傳送接收到的中央儀表控制系統(tǒng)裝置數(shù)據(jù)以及通過一個(gè)大型廣域通信網(wǎng)絡(luò)連接傳送到的的系統(tǒng)中央機(jī)器儀表系統(tǒng)計(jì)算機(jī)由需要傳送數(shù)據(jù)次數(shù)時(shí)間受到一定限制的隨機(jī)同步抄寫中央儀表控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)指令來對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送在特定的數(shù)據(jù)傳送次數(shù)時(shí)間內(nèi),中央機(jī)器儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)裝置上的計(jì)算機(jī)通常需要傳送的數(shù)據(jù)是隨機(jī)同步抄寫儀表系統(tǒng)數(shù)據(jù)但是,額外的各種硬件驅(qū)動(dòng)干擾影響可能會(huì)進(jìn)一步影響擴(kuò)大它并破壞系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)性和完整性但由于種種額外硬件干擾的直接結(jié)果影響。雖然這些新的做法都很可能不會(huì)有助于徹底消除我們需要耗費(fèi)人力大量抄寫報(bào)表所以它的可行性仍然有待初步驗(yàn)證,以求盡快尋找最好的解決方法。因此,無線電通信技術(shù)也往往認(rèn)為是好的通信選擇,因?yàn)槠漭^高的射頻數(shù)據(jù)信號傳輸速率和獨(dú)立的自動(dòng)互連無線網(wǎng)絡(luò)功能.最新自動(dòng)射頻抄錄電表通信系統(tǒng)曾多次利用自動(dòng)射頻電線通信,從固定源(通常用于中央家用電腦),直接發(fā)送到達(dá)了安裝在自動(dòng)電表上的自動(dòng)射頻電線接收控制器而使電表的射頻響應(yīng)速度類似于早先的射頻電線數(shù)據(jù)傳輸。這些解決辦法的不利之處主要是,因?yàn)檫@些響應(yīng)的操作同時(shí)正在進(jìn)行而不會(huì)產(chǎn)生太多的網(wǎng)絡(luò)干擾將會(huì)影響大量數(shù)據(jù)的同時(shí)傳輸,雖然這些解決辦法有可能大大減少一些商用廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息源的流量他們?nèi)匀皇菬o法廣泛用于同時(shí)連接大量的商用電表。值得注意的一點(diǎn)是有線傳輸系統(tǒng)通常允許使用一個(gè)單一無線頻道,并且只允許通過一個(gè)變電站的一個(gè)變壓器,以便于防止電流干擾有線數(shù)據(jù)的交會(huì)從而干擾有線數(shù)據(jù)從一變電站傳送到另一變電站的無線傳輸。這個(gè)管理系統(tǒng)由于內(nèi)置的無線供電控制裝置,使時(shí)分復(fù)用花的時(shí)間相對較少,與典型無線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)備配置相比典型的固定模式無線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)備無線電通信管理系統(tǒng)還只是直接采用了一條屬于單通道無線供電式的數(shù)據(jù)線路用來進(jìn)行讀取該系統(tǒng)通信管理系統(tǒng)就是一個(gè)沒有使用天然氣的系統(tǒng)類似于具有電力式和變壓器式的供電系統(tǒng)功能的時(shí)分控制系統(tǒng)設(shè)備另外,固有的電磁潛伏式和電磁干擾控制系統(tǒng)等也大大降低了時(shí)分復(fù)用管理系統(tǒng)以及通信信息管理服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)際工作效率所以使用該系統(tǒng)通信管理系統(tǒng)通常都會(huì)需要精密的時(shí)分系統(tǒng)管理員和時(shí)分復(fù)用計(jì)劃,以此更便于同時(shí)達(dá)到最佳的時(shí)分資源綜合利用。因此,需要仔細(xì)考慮是否存在一個(gè)能夠提供了一種可靠的并且足夠能精確快速度地讀取數(shù)據(jù)的新型電子光學(xué)儀表,在幾乎完全沒有任何明顯的可見光或任何人為光學(xué)技術(shù)不可干預(yù)的任何條件下和情況下。能夠精確的對其設(shè)備進(jìn)行各種類型數(shù)據(jù)的精確化和讀取,以及其他的各種高度有效率數(shù)據(jù)傳輸連接設(shè)備以如何能夠保證數(shù)據(jù)的傳輸準(zhǔn)確性和提高傳輸速度是這些都是至關(guān)重要的一個(gè)技術(shù)問題。第二章抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)組成自動(dòng)化報(bào)表手抄報(bào)數(shù)字報(bào)表數(shù)據(jù)管理控制系統(tǒng)本身也就是一個(gè)完整的基于數(shù)據(jù)通訊層的管理層和檢測系統(tǒng)層和數(shù)據(jù)控制層的管理體系,最上層的管理就是一個(gè)基于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)化的管理層。這層由各種用電設(shè)備諸如工作站、庫房和設(shè)備服務(wù)器等各種類型計(jì)算機(jī)用電專用設(shè)備管理軟件系統(tǒng)組成,其中一層主要配備各種用電系統(tǒng)管理軟件,實(shí)現(xiàn)了各種諸如系統(tǒng)實(shí)時(shí)自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)用電設(shè)備以及用電系統(tǒng)運(yùn)行管理情況等用電管理軟件功能。每個(gè)在它的后臺區(qū)里面都是需要進(jìn)行設(shè)置的會(huì)有一個(gè)中間的配置文件作為轉(zhuǎn)發(fā)器的管理層,這里我們可以稱之為"集中器"。集中器每個(gè)通信數(shù)據(jù)臺區(qū)至少可能需要同時(shí)配備一臺,負(fù)責(zé)同時(shí)實(shí)現(xiàn)整個(gè)向上與向下數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)層和以及整個(gè)向下與向上數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)管理層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信以及數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接,主要功能負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)起實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊和實(shí)時(shí)暫停數(shù)據(jù)寄存器對通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理控制作用。向下的傳統(tǒng)總線網(wǎng)絡(luò)通訊可能需要繼續(xù)使用舊的傳統(tǒng)總線網(wǎng)絡(luò)通信通訊技術(shù);然而對于向上的傳統(tǒng)總線網(wǎng)絡(luò)通訊除了可能需要繼續(xù)使用新的傳統(tǒng)總線網(wǎng)絡(luò)通信通訊技術(shù)外,還有一些總線技術(shù)手段如紅外、無線等可以作為一種輔助性的傳統(tǒng)無線通信通訊技術(shù)手段。最上層的是功能電表層,由各種功能電度表元件組成,主要用于完成各種能耗表的計(jì)量。實(shí)際的系統(tǒng)中,處于對成本的考慮和實(shí)際使用情況,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還有一些其他的變化。目前的城市民居樓字中，有很多為了便于人工抄表和安裝維修，電度表采取了集中安裝的方法，把一個(gè)單元的十幾戶的用戶表安裝于同一個(gè)大表箱中。所以針對這種情況,產(chǎn)生若干種衍生方案，這些方案都只是在最下層做了擴(kuò)展。2.2系統(tǒng)方案的選擇針對不同的地理位置環(huán)境選取了下列幾種組網(wǎng)方案2.2.1．無線組網(wǎng)方案2.2.1.1NB-IOT無線抄表NB-IoT智能電表及遠(yuǎn)程抄表技術(shù)方案介紹物聯(lián)網(wǎng)這一全新商業(yè)概念已深入人心,基于大數(shù)據(jù)分析、新型商業(yè)移動(dòng)通信下一代電子商業(yè)應(yīng)用移動(dòng)智能應(yīng)用終端物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)大數(shù)據(jù)采集分析傳輸?shù)热笮畔r(shí)代商業(yè)核心技術(shù),構(gòu)建"大連接"的我國現(xiàn)代中國最大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)移動(dòng)大數(shù)據(jù)分析服務(wù)網(wǎng)絡(luò),幫助走向現(xiàn)代化的我國社會(huì)基層人民政府、企業(yè)、家庭用戶同時(shí)輕松實(shí)現(xiàn)對各類商業(yè)移動(dòng)應(yīng)用智能終端以及移動(dòng)通信設(shè)備電子應(yīng)用設(shè)備和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的全面化與移動(dòng)化和實(shí)時(shí)的大數(shù)據(jù)采集、傳輸與移動(dòng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集傳輸分析。新一代全球窄帶能源物聯(lián)網(wǎng)(nb-iot),正正式對外發(fā)布時(shí)也讓整個(gè)當(dāng)前全球?qū)拵щ娋W(wǎng)能源管理以及服務(wù)行業(yè)正式初步進(jìn)入了一個(gè)快速邁向智能萬物物聯(lián)互通能源物聯(lián)網(wǎng)的全新發(fā)展時(shí)代。NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢在能源管理領(lǐng)域,從傳統(tǒng)人工抄表，到2G網(wǎng)絡(luò)抄表，再到NB-IoT遠(yuǎn)程抄表，新宏博為行業(yè)客戶正提供更安全更高效的能源管理解決方案。NB遠(yuǎn)程抄表方案具有以下優(yōu)勢:1）、海量接入NB-IoT廣覆蓋及接入能力，為遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)提供比GPRS更高效的網(wǎng)絡(luò)支持。統(tǒng)一協(xié)議，使多種設(shè)備海量接入成為可能。2）、快速部署統(tǒng)一的企業(yè)數(shù)據(jù)管理底層解析對接庫和數(shù)據(jù)底層解析管理協(xié)議,省去了大量量的數(shù)據(jù)底層解析庫和底層對接庫的管理工作。儀表不用rs485布線,一臺小型移動(dòng)通信設(shè)備只需用戶手機(jī)即可輕松完成連接無線網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)。通過無線接入網(wǎng)關(guān),傳統(tǒng)智能儀表也同樣可以能快速準(zhǔn)確率地接入現(xiàn)有a-nb-iot三種無線網(wǎng)絡(luò)。3）、統(tǒng)一開放平臺運(yùn)營商統(tǒng)一的數(shù)據(jù)開放平臺，解決各家平臺數(shù)據(jù)格式不一致，應(yīng)用服務(wù)不方便的難題。第三方應(yīng)用開放接入，提供多樣化解決方案。4）、低成本安裝儀表直傳平臺,省去網(wǎng)關(guān)、采集器等網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備。NB-IOT無線連接，網(wǎng)絡(luò)配置簡單,省去485布線及產(chǎn)生的時(shí)間成本?？偨Y(jié)來說NB-IOT的特點(diǎn)為：可簡單且快速組網(wǎng)，無需布線，無需額外配置采集設(shè)備,且不受距離限制。適用場景:適用于業(yè)主分散、距離較遠(yuǎn)，對數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性較強(qiáng)場合2.2.1.2．LoRa無線抄表LoRa無線抄表工作原理lora無線遠(yuǎn)傳計(jì)量系統(tǒng)遠(yuǎn)傳點(diǎn)擊抄寫報(bào)表主站終端為計(jì)量系統(tǒng)發(fā)送計(jì)量控制數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ),通過無線發(fā)送微功率遠(yuǎn)傳計(jì)量系統(tǒng)免費(fèi)或收費(fèi)即可申請無線遠(yuǎn)傳計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)送頻段(470~510mhz)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)數(shù)據(jù)集中器主站終端統(tǒng)一進(jìn)行遠(yuǎn)程無線通信,數(shù)據(jù)上傳加載下載后傳到計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)集中器上,由計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)集中主站控制器統(tǒng)一進(jìn)行處理通過無線接口處理gprs抄寫報(bào)表處理模塊與計(jì)量系統(tǒng)集中主站終端進(jìn)行無線通信將抄寫報(bào)表通過數(shù)據(jù)上傳加載下載后傳到計(jì)量系統(tǒng)集中主站,實(shí)現(xiàn)計(jì)量系統(tǒng)通過終端抄寫報(bào)表進(jìn)行計(jì)量的自動(dòng)遠(yuǎn)程連接點(diǎn)擊自動(dòng)抄寫閱讀報(bào)表,支持雙向通信,可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程啟動(dòng)報(bào)表開關(guān)閥,實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程點(diǎn)擊抄寫報(bào)抄,表端正常計(jì)量工作狀態(tài)處于低功耗計(jì)量或高功耗正常工作狀態(tài)模式,當(dāng)此時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集中器自動(dòng)點(diǎn)擊下發(fā)遠(yuǎn)程點(diǎn)擊抄寫閱讀報(bào)表計(jì)量控制系統(tǒng)命令后,指定終端發(fā)送報(bào)表地址的遠(yuǎn)程抄寫報(bào)表閥由終端自動(dòng)點(diǎn)擊喚醒,進(jìn)行遠(yuǎn)程點(diǎn)擊抄寫閱讀報(bào)表,完畢后在報(bào)表端可以繼續(xù)點(diǎn)擊抄寫報(bào)表計(jì)算進(jìn)入低功耗計(jì)量時(shí)的功耗,有效地說也大大降低了計(jì)量系統(tǒng)在報(bào)表端進(jìn)行計(jì)量時(shí)的功耗。LoRa無線抄表優(yōu)點(diǎn)：1）、電表之間形成自組網(wǎng)狀態(tài)，通過集中器將數(shù)據(jù)上傳到云平臺中2）、適合直接投入使用這種數(shù)字電表量子模塊由于光線分散,穿透力強(qiáng),lora無線視距最大傳輸距離可達(dá)3公里,每個(gè)數(shù)字電表量子模塊間都各自帶有一個(gè)重要連接點(diǎn)該電表模塊的無線模擬數(shù)字量子電表均勻且安全性它可以直接投入使用并可作為遠(yuǎn)程發(fā)送無線電和遠(yuǎn)程抄寫無線數(shù)字量子電表的一個(gè)重要數(shù)據(jù)中繼連接點(diǎn)和重要連接點(diǎn)。3）、無需布線，安裝方便，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定4）、計(jì)量數(shù)據(jù)可以在線監(jiān)控總結(jié)來說LoRa無線抄表的特點(diǎn)：無需布線,信號滲透強(qiáng)，傳輸抗干擾能力強(qiáng)適用場景:分散安裝的環(huán)境，比如商業(yè)區(qū)、工廠、工業(yè)園區(qū)等場合2.2.1.3．RS232，RS-422和RS-485等rs-32是異步總線串行接口數(shù)據(jù)總線通信中目前技術(shù)應(yīng)用最廣泛的一種異步總線標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)總線,其單向總線傳送異步數(shù)據(jù)總線單向傳輸最大異步數(shù)據(jù)總線速率大約為20kbps,最大單向總線傳送數(shù)據(jù)總線距離大約為15m,顯然這種異步數(shù)據(jù)總線單向傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)的方式存在是無法完全能夠滿足本企業(yè)應(yīng)用通信系統(tǒng)的所有相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)性能標(biāo)準(zhǔn)要求的,且其異步總線上的數(shù)據(jù)單向發(fā)送傳輸速率較慢、易于應(yīng)用于防止產(chǎn)生總線網(wǎng)絡(luò)上的干擾。rs-422傳輸最大最小最長距離較遠(yuǎn),最短為12m,數(shù)據(jù)發(fā)送到一個(gè)封包的批量數(shù)據(jù)傳輸最大最小最長距離最短傳輸速率最短為10mbps:同時(shí)當(dāng)一個(gè)封包批量傳輸速率最短為1mbps時(shí),傳輸最大最小最長距離最短傳輸長度最高可達(dá)120m;同時(shí)當(dāng)一個(gè)封包批量傳輸速率最短為100kbps時(shí),傳輸最大最小最短距離可達(dá)1200m:rs-422抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率快,且為一個(gè)封包可完全并行雙工的。我們必須知道,rs-232和舊的rs-422有一個(gè)新的顯著特點(diǎn),即舊的rs-232接口與新的rs-422接口通常只能應(yīng)用于需要點(diǎn)對點(diǎn)進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,若同一系統(tǒng)中兩個(gè)需要相互進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)數(shù)量超過兩個(gè)時(shí)他們都可能無法直接相互滿足要求。因此,eiad都已經(jīng)制定了新的通信接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),但rs485它不再有可能同時(shí)能夠支持一點(diǎn)對多點(diǎn)的雙工無線通信,rs-485的無線通信電氣技術(shù)通信接口標(biāo)準(zhǔn)與舊的國標(biāo)rs-422完全一樣,只是rs-485工作于一種新的半雙工無線通信接口方式。rs-485標(biāo)準(zhǔn)簡介模擬控制總線串行接口標(biāo)準(zhǔn)是一種用于平衡控制電路信號傳輸方式的一種通用模擬串行口標(biāo)準(zhǔn)模擬總線接口標(biāo)準(zhǔn),它不僅可以允許在一個(gè)控制電路中同時(shí)使用有驅(qū)動(dòng)多個(gè)控制電路中的發(fā)送器,且同時(shí)它也允許一個(gè)控制電路中的發(fā)送器同時(shí)用來驅(qū)動(dòng)多個(gè)控制電路中的負(fù)載系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備,負(fù)載電路驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備通常認(rèn)為可以明確認(rèn)為為它是被動(dòng)控制電路中由發(fā)送器、接收器或收發(fā)器的一個(gè)電路組合器所組成的一單元。rs-485的平衡多點(diǎn)共線數(shù)據(jù)傳輸接口電路基本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)主要原理是一對無線平衡多點(diǎn)數(shù)據(jù)共線傳輸?shù)慕涌陔娐穬啥硕寂渲每梢苑謩e配置一個(gè)信號終端輸入電阻,其中的信號發(fā)送器、接收器、組合收發(fā)器三端電阻可以分別被外掛在一對無線平衡多點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸線上任何一個(gè)固定位置,在無線平衡數(shù)據(jù)傳輸中它既可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳輸電路信號驅(qū)動(dòng)器與多個(gè)電路接收器,也可以同時(shí)通用同一傳輸電路和在傳輸平衡數(shù)據(jù)線的多點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用。rs-485通信接口的信號輸出輸入電壓一個(gè)新的信號接收發(fā)送數(shù)據(jù)信號傳輸端的輸出電壓通常通過是用兩同一的三或四根線之間的兩個(gè)不同輸出端和輸入端的電壓形成差分比的值來直接計(jì)算取電壓值的來表示的而它通常是完全沒有任何邏輯"1"或"0"的,因?yàn)橐粋€(gè)新的信號發(fā)送接收系統(tǒng)發(fā)送端的信號接收端僅僅就是需要的只有兩根同樣可以同時(shí)連接一個(gè)信號接收傳送端的信號傳輸線,而一個(gè)新的信號接收發(fā)送端的接收端也只僅僅僅僅就是有的需要兩根同樣可以同時(shí)連接一個(gè)信號接收傳送端的信號傳輸線,這樣,rs-485接收端與信號發(fā)送端的信號傳輸接收端的發(fā)送端僅僅僅僅就是只有的需要一個(gè)有兩根可以連接信號傳送端的傳輸線就已經(jīng)足夠了還有以盡可能同時(shí)可以連接起來完成兩個(gè)信號發(fā)送接收信號的多路發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行傳輸。rs-485標(biāo)準(zhǔn)直接高速傳輸傳送數(shù)據(jù)總線的高速傳送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表征特點(diǎn)主要結(jié)構(gòu)特征特點(diǎn)是:高速傳輸傳送系統(tǒng)內(nèi)部硬件抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高,傳輸速率快且傳送傳遞時(shí)間傳輸距離遠(yuǎn),在高速傳輸傳送系統(tǒng)內(nèi)部一般采用直接高速傳輸專用雙絞線,不用要求用戶直接進(jìn)行任何nnmodem的連續(xù)高速傳輸即在傳送量的情況下,在100kbps的最短最高運(yùn)送傳輸速率下在傳送傳遞時(shí)間傳輸范圍之內(nèi)即可連續(xù)高速運(yùn)輸傳送1200m,若最短最高傳輸速率傳遞時(shí)間傳送范圍可以擴(kuò)大到約為960bps時(shí),可以連續(xù)高速運(yùn)輸傳送1500m,甚至更遠(yuǎn)。2.3系統(tǒng)總體方案確定在我們確定了通信標(biāo)準(zhǔn)之后，就可以對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)了。既要充分考慮RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)中對傳輸距離和波特率的限制，又要兼顧到系統(tǒng)的帶載能力，來確保系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在基表與上層管理微機(jī)之間，采用了采集器、集中器兩級結(jié)構(gòu)形式。上位微機(jī)與集中器之間可通過RS-485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，采集器通過屏蔽雙絞線采集用戶各種遠(yuǎn)傳能耗基表的信息，并進(jìn)行換算和存儲(chǔ);采集器對電量的采集可以直接通過DF型電能表上的RS-485接口接受用戶的電量信息，也可以通過采集器上的紅外接口，利用專用紅外抄表器對采集器進(jìn)行各種能耗信息的讀取等。整個(gè)系統(tǒng)采用如此結(jié)構(gòu)主要有以下幾方面考慮;首先場的日趨成熟和現(xiàn)代科學(xué)計(jì)量技術(shù)的不斷完善要求進(jìn)步,國內(nèi)計(jì)量市場已逐漸出現(xiàn)許多一家能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)完全符合國家相關(guān)計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的大型遠(yuǎn)傳計(jì)量基表儀的專業(yè)生產(chǎn)廠家。另一方面,傳輸性的通信網(wǎng)絡(luò)目前一般都主要是基于采用如rrs-485或者是如rlonworks等等的高技術(shù)網(wǎng)絡(luò)軟件平臺來進(jìn)行設(shè)計(jì)的要構(gòu)建一個(gè)具有穩(wěn)定傳輸性的通信網(wǎng)絡(luò)平臺,技術(shù)本身也是完全成熟的,只要通信用戶足夠能正確的進(jìn)行設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)以及相應(yīng)的各種通信網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)并由己自主設(shè)計(jì)制定并不斷推出完善的通信協(xié)議就一定足夠能有效的的確保整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可傳輸性和網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠。其次,系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案采用了其最新的r&rs-485通信系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。由于一個(gè)r或rs485接口數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)同時(shí)可以在一個(gè)雙工數(shù)據(jù)通道上同時(shí)掛接進(jìn)行多個(gè)全或半雙工串行數(shù)據(jù)信道通信,所以,只需兩根雙工數(shù)據(jù)線便可智能掛接即可同時(shí)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)雙向通信,極大的方便了多個(gè)用戶同時(shí)構(gòu)成一點(diǎn)對多點(diǎn)或多點(diǎn)之間的相互串行數(shù)據(jù)信道通信(同時(shí)請注意備注:現(xiàn)在接口總線上用戶需要選擇掛接的每個(gè)接口節(jié)點(diǎn)上的接口芯片數(shù)目因根據(jù)用戶需要選擇的接口總線上和接口集成電路中的驅(qū)動(dòng)器和接口芯片而異,目前用戶可以選擇掛接16.32.64.128節(jié)點(diǎn),至更多)因此我們建立了rs-485網(wǎng)的設(shè)計(jì)方式將系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)采集器、集中器和上位機(jī)及微機(jī)等組合構(gòu)成有機(jī)功能統(tǒng)一的兩級分布式總線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。一方面,這更加便于系統(tǒng)的綜合合理布線和功能擴(kuò)充,也更加便于迅速檢查發(fā)現(xiàn)和及時(shí)排除故障,同時(shí),兩級分布式能源網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)也更好地有利于系統(tǒng)用戶提高能耗測控?cái)?shù)據(jù)的可靠性和存儲(chǔ),大大提高測控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬負(fù)載處理能力;另一方面,兩級化的分布式能源測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還更加便于系統(tǒng)的綜合靈活運(yùn)用和優(yōu)化組合,更好地能充分滿足城市小區(qū)工程建設(shè)企業(yè)規(guī)模大中小的市場變化趨勢要求。且兩級別的分布式過程測控管理系統(tǒng)不僅擴(kuò)大了系統(tǒng)的綜合應(yīng)用擴(kuò)展能力同時(shí)也大大增加了系統(tǒng)管理者的過程管理監(jiān)控能力,對系統(tǒng)技術(shù)推廣和實(shí)際應(yīng)用而言更加的趨于合理。此外,上位會(huì)員用戶平臺微機(jī)的能耗實(shí)時(shí)信息應(yīng)用不僅僅是可以更有效地對上位會(huì)員用戶各種重要資源能耗相關(guān)歷史數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)信息采集進(jìn)行各種實(shí)時(shí)信息存儲(chǔ)、處理和數(shù)據(jù)分析,可以輕松快捷實(shí)現(xiàn)重要能耗相關(guān)歷史數(shù)據(jù)的各種實(shí)時(shí)信息查詢、數(shù)據(jù)通訊、賬單數(shù)據(jù)管理實(shí)時(shí)票據(jù)打印、報(bào)表管理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成以及同時(shí)更加便于進(jìn)行系統(tǒng)日常運(yùn)行維護(hù)等等多種應(yīng)用功能;還同時(shí)可以更加方便對使用能耗歷史數(shù)據(jù)采集器,集中器等對系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行各種相關(guān)能耗參數(shù)設(shè)置以及系統(tǒng)運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控等,保證系統(tǒng)正常運(yùn)行工作穩(wěn)定運(yùn)行。2.4本章小結(jié)本章分別重點(diǎn)突出闡述了目前我國工業(yè)電表遠(yuǎn)傳抄控電器電表抄機(jī)抄臺電表抄行控制管理系統(tǒng)的總體基本功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本目標(biāo)和控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)基本工作原則,提出我國電表遠(yuǎn)傳抄控電器電表抄機(jī)抄臺電表抄行控制管理系統(tǒng)的基本功能結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖,并分別重點(diǎn)突出闡述了我國電表遠(yuǎn)傳抄控電器抄機(jī)基表、采集器、集中器在控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)過程中的基本工作位置、功能以及控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)方案總體構(gòu)想。在仔細(xì)研究分析各種新的無線通信傳輸協(xié)議技術(shù)方式后，這使我們更明確了目前我們使用的是s和r或rs-485通信協(xié)議兩種技術(shù)方式進(jìn)行數(shù)字視頻和音數(shù)據(jù)無線通信傳輸?shù)闹饕夹g(shù)設(shè)計(jì)點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展方向第三章抄表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1采集終端的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1.1采集終端的總體設(shè)計(jì)采集終端的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1采集終端的硬件結(jié)構(gòu)框圖采集終端的微處理器采用菲利浦的一款基于ARM7內(nèi)核的控制器LPC2131，他有8kB的片內(nèi)靜態(tài)RAM和32kB的片內(nèi)FLASH程序存儲(chǔ)器，有2個(gè)32位的定時(shí)器，2個(gè)16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART和2個(gè)高速I2C總線，此外，他還在片內(nèi)集成了看門狗和實(shí)時(shí)時(shí)鐘。此采集終端用兩個(gè)UART擴(kuò)展了2個(gè)RS485接口，其中RS485接口1和集中器進(jìn)行通信，RS485接口2和帶RS485接口的電能表進(jìn)行通信。存儲(chǔ)器采用串行E2PROMAT24C256，串行E2PROM具有體積小、功耗低、硬件接口簡單等特點(diǎn)，他可以直接掛接在LPC2131的I2C總線上。本采集終端通過SPI接口來擴(kuò)展I/O，其中擴(kuò)展16路I/O輸入用于16路脈沖輸入，另外擴(kuò)展16路I/O輸出用于數(shù)碼顯示電路。采集終端的地址用8個(gè)地址開關(guān)來進(jìn)行設(shè)置，另外用一個(gè)模式選擇開關(guān)來選擇采集終端是工作在脈沖式電能表模式還是工作在RS485電能表模式。3.2脈沖采集電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本信號采集電路終端的每個(gè)脈沖信號采集輸入電路用一個(gè)spi或o接口或者擴(kuò)展i/o脈沖輸入電路來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。其中的硬件控制電路如下圖所示如其中圖2所述顯示<br>圖2脈沖信號采集控制電路。圖2脈沖采集電路spi或pispo兩個(gè)自動(dòng)接口通過兩片74hc165來分別自動(dòng)化來進(jìn)行一個(gè)新的小型i/o片在兩個(gè)接口上的自動(dòng)擴(kuò)展。74hc165是一種8位并行級聯(lián)控制數(shù)據(jù)內(nèi)部串行串聯(lián)并入的和四位數(shù)據(jù)并行串出的內(nèi)部串行并列并聯(lián)移位內(nèi)部并行并聯(lián)控制數(shù)據(jù)并入寄存器,其中只有它的函數(shù)clk和函數(shù)cll和它的函數(shù)clkin為其中的自動(dòng)時(shí)間每分鐘和自動(dòng)鬧鐘并聯(lián)移出并行輸入端;qh和qh為一對中低電平并行輸入輸出方向控制邏輯與一個(gè)一對高電平并行輸入輸出方向控制邏輯完全相反的四位并聯(lián)預(yù)置內(nèi)部串列并行級聯(lián)內(nèi)部控制數(shù)據(jù)內(nèi)部串行移出串行并入內(nèi)部并行并聯(lián)輸出端;ser為一個(gè)四位并行級聯(lián)內(nèi)部并行控制數(shù)據(jù)并聯(lián)移出并行輸入端;sh/ld為一個(gè)四位并聯(lián)預(yù)置內(nèi)部串列并行并聯(lián)移位并列控制端,他為了在數(shù)據(jù)低于高電平時(shí),并行并聯(lián)移位并列控制數(shù)據(jù)端的四位預(yù)置內(nèi)部串行并聯(lián)控制數(shù)據(jù)將被直接保存置入74hc165的內(nèi)部串列并行并聯(lián)移位并列控制數(shù)據(jù)寄存器,為了在數(shù)據(jù)低于高電平時(shí),則我們可以直接進(jìn)行四位預(yù)置串行控制數(shù)據(jù)并入移位并行控制端的操作。兩片74hc165之間通過一個(gè)不同接口數(shù)據(jù)級間相連互聯(lián)器的兩個(gè)相連互聯(lián)方式直接對其分別進(jìn)行不同接口輸入數(shù)據(jù)線的交互連接,他們的兩個(gè)輸入ncclk和需要通過連與連和spi兩個(gè)接口數(shù)據(jù)信號輸入讀出接口的兩個(gè)輸入ncsck直接對其進(jìn)行交互相連,由于此處的兩個(gè)n和連與spi兩個(gè)接口數(shù)據(jù)信號輸入讀出接口還要通過兩片74hc595來對其直接進(jìn)行交互連接和為擴(kuò)展一個(gè)專門用于監(jiān)控?cái)?shù)碼電視機(jī)的圖像機(jī)和數(shù)字信號顯示器的時(shí)序控制電路,為了充分保證用戶能夠同時(shí)利用使兩個(gè)被安裝在n和spi兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入接口上的不同時(shí)序進(jìn)行自動(dòng)控制模塊芯片電路能夠同時(shí)正常工作運(yùn)行時(shí)就需要和為滿足這兩種不同數(shù)據(jù)接口時(shí)序控制電路芯片的不同數(shù)據(jù)接口上的時(shí)序自動(dòng)控制芯片功能設(shè)計(jì)要求,所以通過一個(gè)連于spi的兩個(gè)輸入ncsck直接和74hc595的兩個(gè)輸入ncsck直接對其進(jìn)行交互相連,而通過反相器和74hc165的兩個(gè)輸入ncclk直接對其進(jìn)行交互相連,通過一條不同接口輸入i/o數(shù)據(jù)線上的兩個(gè)輸入ncslk來對整個(gè)不同接口輸入數(shù)據(jù)線的輸入讀出數(shù)據(jù)信號進(jìn)行輸入和讀出數(shù)據(jù)信號輸入讀出通過移位器的操作過程分別對其進(jìn)行不同接口時(shí)序上的自動(dòng)控制。當(dāng)一個(gè)新的的nncs內(nèi)部輸入脈沖輸出端口進(jìn)入輸出端的內(nèi)部輸入脈沖端口電壓低于高電平時(shí),則16路輸入脈沖不變量內(nèi)部數(shù)據(jù)分別進(jìn)入74hc165的內(nèi)部串行脈沖輸出寄存器,而同時(shí)當(dāng)一個(gè)新的ncs內(nèi)部脈沖端口輸出輸入處于一個(gè)高電平時(shí),則16路輸入脈沖不變量的內(nèi)部數(shù)據(jù)分別通過一個(gè)模擬串行內(nèi)部脈沖發(fā)出輸入端口輸出到該端口的miso端口進(jìn)行脈沖輸入。在設(shè)備進(jìn)行輸入脈沖抖動(dòng)信號進(jìn)出輸入時(shí)為了有效率地消除輸入脈沖信號抖動(dòng),特意在進(jìn)行脈沖信號輸入運(yùn)行時(shí)機(jī)端內(nèi)部加上輸入脈沖抖動(dòng)電容和施密特觸發(fā)器用以有效進(jìn)行輸入脈沖抖動(dòng)消除防抖器的抖動(dòng)消除處理。3.3RS485接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)rs485是一種面向數(shù)字化的串行總線信號傳輸模擬接口標(biāo)準(zhǔn),他以一種采用共模差分?jǐn)?shù)字脈沖驅(qū)動(dòng)平衡器的工作方式通過串行總線傳輸模擬數(shù)字信號,具有很強(qiáng)的差分脈沖驅(qū)動(dòng)抗擾和相對共模差分脈沖的抗干擾能力,其最大最小負(fù)載信號傳輸量和信號傳送距離傳輸范圍最大可達(dá)4000英尺(約1219m),并且這種標(biāo)準(zhǔn)接口允許在一對一的串行數(shù)字雙絞線上一個(gè)數(shù)字信號傳輸發(fā)送器同時(shí)連接驅(qū)動(dòng)多個(gè)不同最大負(fù)載信號傳輸器的設(shè)備。rs485有手動(dòng)全雙工和手動(dòng)半雙工兩種自動(dòng)連接工作方式。其中它在選擇采用一種單機(jī)設(shè)備全雙工串行數(shù)據(jù)總線連接網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)方式時(shí),與它的它的rs422一樣的它也是只能使用單機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多的雙工數(shù)據(jù)連接通信,即一個(gè)主機(jī)設(shè)備只能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)其中有一個(gè)作為主屬從機(jī)的設(shè)備,其余的只能作為一個(gè)從屬主機(jī)的設(shè)備;另外,由于每一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的方向都可以有自己的數(shù)據(jù)傳輸方向通路,不必再需要對數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的方向通路進(jìn)行任何控制。采用這種雙線半雙工多點(diǎn)無線連接雙向通信實(shí)現(xiàn)方式時(shí),可以直接連線實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信,但由于用戶發(fā)送和停止接收數(shù)據(jù)共享一個(gè)雙向信號控制通道,在某一個(gè)特定時(shí)刻只可以允許用戶接收或停止發(fā)送數(shù)據(jù),因此我們需要對數(shù)據(jù)傳輸中的方向節(jié)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)控制。rs485接口1采用一種非完全雙工連接數(shù)據(jù)通信連接視訊通信使用方式與其主機(jī)進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)連接通信,這種全全雙工連接通信數(shù)據(jù)連接使用方式讓其使用起來操作簡單,不必再擔(dān)心需要對數(shù)據(jù)傳輸過程中的信號方向鍵和信號設(shè)置進(jìn)行任何手動(dòng)控制。rs485芯片組的設(shè)計(jì)我們采用兩個(gè)芯片max1482,他們用的就是低功耗的新型芯片rs485和一個(gè)新的新型rs422通信收發(fā)器。他的最大性能特征主要的就是由于主機(jī)進(jìn)行了寬帶負(fù)載頻率轉(zhuǎn)換從而沒有受到速率上的任何限制,可以大大減少了在寬帶上的電磁干擾(emi)和大大降低寬帶通信時(shí)的電纜負(fù)載阻抗不對于匹配條件引起的電磁反射,數(shù)據(jù)包的傳輸速率限制可以最高達(dá)到250kb/s;對于具有1/8單位通信負(fù)載的寬帶輸入節(jié)點(diǎn)負(fù)載轉(zhuǎn)換阻抗,可以最多給寬帶256個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)。rs485接口2采用一款同時(shí)具有較強(qiáng)大的抗電磁靜電和防雷擊安全保護(hù)控制能力的新型芯片rs485芯片組組成rsn75lbc184,其內(nèi)部具有硬件控制接口以及電路結(jié)構(gòu)如下方框圖圖3所示。為了有效率的保護(hù)高速射頻rs485接口,采用高速射頻隔離光偶六n17進(jìn)行高速射頻器件隔離并對器件進(jìn)行保護(hù),考慮到高速rs485的高速射頻波特率隔離精度太高可能一定程度會(huì)比較高,所以強(qiáng)烈建議用戶采用高速接口射頻隔離光偶6n137進(jìn)行高速射頻器件隔離并對器件進(jìn)行保護(hù)。此處的接口主要采用雙線半雙工連接方式與其進(jìn)行數(shù)據(jù)連接,用一根自動(dòng)i/o線r/dc對數(shù)據(jù)傳輸器的方向信號進(jìn)行自動(dòng)控制,當(dāng)他的的輸出低于高電平時(shí),發(fā)送器的使用只能有效,數(shù)據(jù)只能可以通過一根txd線進(jìn)行發(fā)送到輸出去;當(dāng)他的的輸出電壓低于高電平時(shí),接收器的使用只能有效,可以通過一根rxd線進(jìn)行接收數(shù)據(jù)。為了大大提高使用rs485通信的網(wǎng)絡(luò)可靠性和提高抗干擾能力,特別是增加了兩組r1和兩個(gè)r3和兩個(gè)偏置匹配電阻和兩個(gè)匹配偏置電阻1和r2。圖3RS485接口2硬件電路圖3.4采集終端的各軟件模塊的設(shè)計(jì)采集終端的軟件模塊可以分為3個(gè)部分：與集中器通信任務(wù)模塊、定時(shí)抄表和存儲(chǔ)模塊以及脈沖采集和錯(cuò)誤顯示模塊。與集中器通信任務(wù)模塊采集終端與集中器通信主要是進(jìn)行抄收電表數(shù)據(jù)、校時(shí)、設(shè)置電表地址以及查詢采集終端狀態(tài)等操作。他們之間采用主從式通信方式，集中器為主叫方，采集終端為被叫方;只有當(dāng)集中器向采集終端發(fā)送指令后，采集終端才能進(jìn)行相應(yīng)的回應(yīng)。其中RS485通信采用數(shù)據(jù)幀方式傳輸，其通信協(xié)議由筆者自己設(shè)定，每個(gè)數(shù)據(jù)幀包括以下幾個(gè)部分：前導(dǎo)符、地址域、命令碼、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)域、校驗(yàn)碼和結(jié)束符等。其中前導(dǎo)符用來喚醒對方，校驗(yàn)采用模256校驗(yàn)和，即各字節(jié)二進(jìn)制的算術(shù)和，不計(jì)超過256的溢出值。其總體通信流程如圖4所示。當(dāng)采集終端收到的數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)錯(cuò)誤或者收到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)時(shí)，則發(fā)送異常應(yīng)答幀，若收到正確數(shù)據(jù)幀，則發(fā)送正確應(yīng)答幀。圖4與集中器通信任務(wù)流程圖定時(shí)采集抄錄儀表和存儲(chǔ)模塊定時(shí)采集數(shù)據(jù)終端每隔一定的一段時(shí)間內(nèi)就要自動(dòng)抄錄接收一臺電能計(jì)量表的所有電量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),并把這些表的電量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)在e1e2prom中。若是數(shù)據(jù)采集器的終端處于工作在一個(gè)脈沖式直流電能計(jì)量表中的工作狀態(tài)模式,則不必再需要對脈沖電量采集數(shù)據(jù)直接進(jìn)行自動(dòng)抄收而直接把自己負(fù)責(zé)采集的16個(gè)脈沖電能計(jì)量表的每個(gè)脈沖電量數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在01e2prom中。若是需要工作在i/rs485電能下的表處理模式,則通常需要對各個(gè)功能電表信號進(jìn)行數(shù)據(jù)抄寫和表處理操作。采集數(shù)據(jù)終端和使用帶l/rs485接口的的多電能交流表所使用的數(shù)據(jù)通信使使規(guī)約一般是r/dl/t645-1997———多功能交流電表用的通信使用規(guī)約。其利用錯(cuò)誤代碼抄收一個(gè)錯(cuò)誤數(shù)碼數(shù)字電表的具體工作原理流程設(shè)計(jì)如圖見下圖四和圖5所示,當(dāng)一個(gè)錯(cuò)誤數(shù)碼數(shù)字電表連續(xù)5次通過錯(cuò)誤代碼抄收收集得不到任何一個(gè)電量上的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),則如果用戶認(rèn)為這個(gè)錯(cuò)誤數(shù)碼數(shù)字電表隨時(shí)隨地可能都會(huì)出現(xiàn)與它有關(guān)的電量統(tǒng)計(jì)問題,則在這個(gè)錯(cuò)誤數(shù)碼數(shù)字電表上的顯示器和接收電路上分別同時(shí)顯示其錯(cuò)誤代碼和這個(gè)數(shù)字電表錯(cuò)誤代碼編號。脈沖錯(cuò)誤抖動(dòng)信號采集和同時(shí)讀出電源錯(cuò)誤脈沖抖動(dòng)信號顯示數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)模塊概述當(dāng)儀表電源儀器脈沖抖動(dòng)采集接口數(shù)據(jù)多次執(zhí)行經(jīng)一個(gè)spi電源脈沖采集接口多次同時(shí)讀入后,經(jīng)過抖動(dòng)處理軟件自動(dòng)消除后失去電源脈沖錯(cuò)誤抖動(dòng)的顯示處理,即連續(xù)幾次沒有同時(shí)讀出寫入到一個(gè)spi電源脈沖采集接口,若幾次都沒有同時(shí)讀到一個(gè)脈沖高電平則系統(tǒng)不能認(rèn)為這次抖動(dòng)是正確儀表電源電流脈沖,則連續(xù)發(fā)生一次相應(yīng)的抖動(dòng)干擾檢測電表儀器電源電流脈沖并在采集讀出數(shù)據(jù)時(shí)將相應(yīng)的值加1,否則則被系統(tǒng)視為連續(xù)發(fā)生一次干擾儀表電源電流脈沖。錯(cuò)誤代碼自動(dòng)顯示就是指或者說當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)同時(shí)產(chǎn)生了如ape2prome等多個(gè)讀寫數(shù)據(jù)系統(tǒng)處理錯(cuò)誤或者一個(gè)智能數(shù)字電表系統(tǒng)顯示發(fā)生故障等讀寫系統(tǒng)處理錯(cuò)誤時(shí),則在一個(gè)智能數(shù)碼管上自動(dòng)彈出顯示其錯(cuò)誤代碼。圖5抄表流程圖第四章抄表系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用微機(jī)系統(tǒng)硬件性能測量和運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)管理操作系統(tǒng)中,軟