电表数据采集系统

经过改装后的脉冲电能表或全电子电能表把用户的用电量 转化为电脉冲送入采集终端， 转化为电脉冲送入采集终端，采集终端将通过计数和计算后得出 的数据经由局域网信道送到集中器， 的数据经由局域网信道送到集中器，集中器再通过城域网信道将 数据送至供电管理中心。电表数据采集终端由单片微机、 数据送至供电管理中心。电表数据采集终端由单片微机、脉冲信 号采集处理电路、低压电力载波通讯电路等部分构成。 号采集处理电路、低压电力载波通讯电路等部分构成。用户表选 用全电子式单相电能表或带脉冲输出的感应式电能表，各用户表 用全电子式单相电能表或带脉冲输出的感应式电能表， 的脉冲信号输出经过电路整形，再送入单片微机进行实时处理， 的脉冲信号输出经过电路整形，再送入单片微机进行实时处理， 显示各用户电能表的上月电量，和本月当前抄见电量等数据。 显示各用户电能表的上月电量，和本月当前抄见电量等数据。一 个数据采集终端最多可以采集处理22个用户电表的脉冲信号 个用户电表的脉冲信号。 个数据采集终端最多可以采集处理 个用户电表的脉冲信号。 电表数据采集终端通过RS-485总线收发器 如MAX485)与 总线收发器(如 电表数据采集终端通过 总线收发器 与 集中器进行半双工异步串行数据通信。 集中器进行半双工异步串行数据通信。 由于采集终端要处理和保存大量的数据，仅仅依靠 由于采集终端要处理和保存大量的数据，仅仅依靠CPU 内部的RAM是不够的，所以需要外加存储器。为了简化设计， 是不够的， 内部的 是不够的 所以需要外加存储器。为了简化设计， 提高系统的可靠性， 提高系统的可靠性，而且考虑需要有在掉电时也不丢失数据的能 所以在电表数据采集终端中使用了串行E 力，所以在电表数据采集终端中使用了串行 2PROM。 。
图10–1 水表数据集中抄录系统示意图 10 1
图10–2 水表数据采集器原理框图 10 2
图10- 3 水表数据采集器主程序流程图 10-
图10-4 集中器存储器扩展 10-
图10-5 集中器串行通信及串行总线 10-
供电管理中心 城域网信道 集中器 集中器 …… 集中器
ຫໍສະໝຸດ Baidu
局域网信道 采集终端 脉冲信号 脉冲电能表 …… 全电子电能表 …… 采集终端
10． 水表、 10．1 水表、电表数据采集系统
数据采集系统设计的主要内容通常包含硬件(连同单片 数据采集系统设计的主要内容通常包含硬件 连同单片 微机在内的全部电子线路) 软件(包括监控管理程序及各功 微机在内的全部电子线路 、软件 包括监控管理程序及各功 能模块应用软件) 及结构工艺等三大部分。 能模块应用软件 及结构工艺等三大部分。由于对象提供的 数据形式“五花八门” 若是模拟量，则要通过A/D转换器 数据形式“五花八门” ，若是模拟量，则要通过 转换器 得到数据；若是脉冲量，则需通过I/O引脚对其计数后再通过 得到数据；若是脉冲量，则需通过 引脚对其计数后再通过 计算得到数据。而对于流量、功率等参数， 计算得到数据。而对于流量、功率等参数，则往往需通过传 感器或专用模块输出脉冲或数据。 感器或专用模块输出脉冲或数据。
1. 水表数据采集系统
该系统包括脉冲式水表、水表数据采集器、掌上电脑、 该系统包括脉冲式水表、水表数据采集器、掌上电脑、 水表数据集中器、远程抄表终端、后台计算机管理软件等。 水表数据集中器、远程抄表终端、后台计算机管理软件等。水 表数据采集器采集居民楼单元内居民的用水量。具有采集24户 表数据采集器采集居民楼单元内居民的用水量。具有采集 户 居民水表数据的能力。 居民水表数据的能力。 我们知道水表表计是对水的流量进行计量。 我们知道水表表计是对水的流量进行计量。表计中指针 轴随着水流而转动， 轴随着水流而转动，其各个指针轴转一圈分别代表用水量为 0.01度、0.1度、1度等等。在相应指计轴处安装一个霍尔元件， 度等等。 度 度 度等等 在相应指计轴处安装一个霍尔元件， 就可实现转一圈输出一个脉冲， 就可实现转一圈输出一个脉冲，单片微机通过对脉冲个数的记 就可以计算出实际用水量。 录，就可以计算出实际用水量。水表数据采集器可以同时记录 24户或 户居民水表的脉冲数，进而记录各用户的用水量，通 户或32户居民水表的脉冲数 户或 户居民水表的脉冲数，进而记录各用户的用水量， 过通信接口把水表数据上传至管理部门。 过通信接口把水表数据上传至管理部门。
居民水表数据采集系统分为居民楼单元级、 居民水表数据采集系统分为居民楼单元级、小区管理级 及自来水公司等三级，其结构示意图见图 及自来水公司等三级，其结构示意图见图10–1。在每一个单元 。 按装水表数据采集器，用于采集该单元内用户水表的数据。 按装水表数据采集器，用于采集该单元内用户水表的数据。图 10–2 水表数据采集器原理框图中包含了单片微机和各功能部件。 水表数据采集器原理框图中包含了单片微机和各功能部件。 采用RS485总线方式实现小区内 水表数据采集器的网络 采用 RS485 总线方式实现小区内水表数据采集器 的网络 RS485 总线方式实现小区内 水表数据采集器 通信。 通信。 水表数据采集器内部同时还配置了RS-232接口 内部同时还配置了RS 接口， 在水表数据采集器内部同时还配置了RS-232接口，可实 现与掌上机的通信，以便进行现场参数设置和水表数据抄录。 现与掌上机的通信，以便进行现场参数设置和水表数据抄录。 水表数据采集器主程序流程框图示于图 水表数据采集器主程序流程框图示于图10-3。 。 在小区物业管理部门安装计算机终端或水表数据集中器 用于对小区内所有居民水表计量数据进行统计，打印， ，用于对小区内所有居民水表计量数据进行统计，打印，以便 进行水费的收缴管理。 进行水费的收缴管理。还可进一步通过公用电话网或无线短消 息平台向自来水公司发送用户用水数据信息 用户用水数据信息。 息平台向自来水公司发送用户用水数据信息。
2.电表数据采集系统
本系统分为三级结构， 10本系统分为三级结构，见图10-6。 采集终端： 对多达20 户居民电表的用电量进行采集， 20户居民电表的用电量进行采集 (1) 采集终端 ： 对多达 20 户居民电表的用电量进行采集 ， 实 现单元集抄系统功能； 现单元集抄系统功能； 台区集中器：通过电力线载波方式，将多达2000 2000户居民 (2) 台区集中器：通过电力线载波方式，将多达2000户居民 用户电表数据集中传送到小区配电房的集中器上实现台区集抄系 统功能; 统功能; 局端工作站： 通过掌上机或电话通讯终端或GSM GSM网把电 (3) 局端工作站： 通过掌上机或电话通讯终端或GSM网把电 表数据上传到电力局的上端计算机，实现集抄系统功能。 表数据上传到电力局的上端计算机，实现集抄系统功能。
图10–6 电表数据集中抄录系统示意图 10 6
图10–7 AT89C2051交通灯智能管理系统原理框图 10 7 AT89C2051交通灯智能管理系统原理框图
水表数据集中器的存储器扩展原理见图10–4所示。 水表数据集中器的存储器扩展原理见图10 4所示。单片微 机采用台湾华帮公司的78 58单片微机 其内部包含32 Flash存 78E 单片微机， 32K 机采用台湾华帮公司的78E58单片微机，其内部包含32K Flash存 储器， 80C52兼容 但增加了一个特别的可位寻址的4 I/O口 兼容， 储器 ， 与 80C52 兼容 ， 但增加了一个特别的可位寻址的 4 位 I/O 口 端口4 和两个外部中断。因数据量比较大，故扩展了128KB的 128KB ( 端口 4) 和两个外部中断 。 因数据量比较大 ， 故扩展了 128KB 的 数据存储器628128 由于628128具有17根地址线， 628128。 628128具有17根地址线 数据存储器628128。由于628128具有17根地址线，所以除了采用 78E58的16根地址线 根地址线A 15与628128相连 另外应用P 相连， 78E58的16根地址线A0～A15与628128相连，另外应用P1口的一根 I/O口线 口线P 628128的 16相连 作为“体选” 相连， I/O 口线 P1.0 与 628128 的 A16 相连 ， 作为 “ 体选 ” ， 当 P1.0=0 时 ， 寻扯628128中的64 数据存储器， 628128中的64K 寻址628128 628128的另 寻扯 628128 中的 64K 数据存储器 ， 当 P1.0=1 时 ， 寻址 628128 的另 一半64 数据存储器。 64K 一半64K数据存储器。 水表数据集中器与掌上电脑或PC机通信和扩展RS-485总线 水表数据集中器与掌上电脑或PC机通信和扩展RS-485总线 PC机通信和扩展RS 的原理图示于图10–5 MAX232实现 实现CMOS(TTL) 逻辑与RS 232逻辑 RS的原理图示于图10 5。MAX232实现CMOS(TTL) 逻辑与RS-232逻辑 转换， PC机与单片微机通信接口芯片 机与单片微机通信接口芯片， 转换，是PC机与单片微机通信接口芯片，一般与单片微机串行口 的发送/接收端相连。AD485芯片则用于实现RS485总线联网 芯片则用于实现RS485总线联网， 的发送/接收端相连。AD485芯片则用于实现RS485总线联网，由 78E58内部只有一个串行口 所以采用78E58 P1.1和P1.3来虚 内部只有一个串行口， 78E58的 于78E58内部只有一个串行口，所以采用78E58的P1.1和P1.3来虚 485串行通信 串行通信， P1.2来控制RS485数据传输方向 来控制RS485数据传输方向。 拟485串行通信，用P1.2来控制RS485数据传输方向。