智能住宅小区远程自动抄表系统的研究设计

通信 ，具体电路图如 ５
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旱
由于采 集 的数 据 源 比较 分 散 ，因 此 系 统 采集 器 与终 端 仪表 采 用 无 线 通 信 方 式 。 采 集 器 无 线 通 信 模 块选 用 ｎ Ｆ ０ Ｒ ９ ５单 片射
频 收 发 器 芯 片 ，它 可 工 作 于 ４ ３ ８ ８ ９ ５ ｚ ３个 Ｉ Ｍ 频 道 ３ ／ ６ ／ １ ＭＨ Ｓ
智 能 住 宅 小 区 远程 自动 抄 表 系统 的研 究 设 计
智能住宅小区远程 自动抄表系统的研究设计
Ｄｅ ｉ ｆＲｅ ｓｇｎ ｏ ｍｏ ｅ Ａｕｏ ｔ ｔ ｍａ ｉ ｔ Ｍｅｅ ａ ｎ ｙ ｔ ｍ ｏ ｎ ｅｌ ｅ ｔ Ｒ ｓｄ ｎ ｅ Ｄｉｔｉｔ ｃ ｔ ｒ Ｒｅ ｄｉｇ Ｓ ｓｅ ｆ ｒ Ｉｔ ｌ ｎ ｅ ｉ ｅ ｃ ｓ ｉ ｇ ｓｒ ｃ
应用前景。
关键词： 以太 网 ， 能住 宅 小 区 ， 程 自动 抄表 系统 智 远
Ａｂｓｒ ｃ ｔａ ｔ
Ｔｈｓ ｉ ｐａ ｒ ｅｓ ｎ ｓ ｄｅ ｉ ｏ ｒｍ ｏｅ ｐｅ ｐｒ ｅ ｔ ａ ｓｇｎ ｆ ｅ ｔ ａｕｏ ａ ｉ ｍ ｅｅｒ ｅａ ｎ ｓ ｓｅｍ ， ｓ ｏ Ｅ ｈ ｒ ｅ ｔｃｈｎ ｏｇ ａｐ ｉ ｔ ｔ ｅ ｔｍ ｔ ｃ ｔ ｒ ｄｉｇ ｙ ｔ ｂａ ｅｄ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｅ ｏｌ ｙ ｐｌ ｅｄ ｏ ｈ ｒ ｅｍｏ ｅ ｕ ｏ ａｉ ｍｅｔｒ ｅａ ｎ ｓ ｓｅｍ ｏ ｔ ｅ ｍ ａｔ ｅｓｄｅｎｉｌ ｅａ． ｔ ｅ ｔ ａ ｔ ｍ ｔ ｃ ｅ ｒ ｄｉｇ ｙ ｔ ｆ ｈ ｓ ｒ ｒ ｉ ｔ ａｒ Ｏｎ ｈ ｂａ ｓ ｆ ａ ｓｉ ｏ ｄｅｓ ｉ ｎ ｉ ｃｏ ｐ ｉｏｎｆ ｃ ｉ ｓ ｃｒ ｇ ｔ ｂｉ ｓ ｍ ｏｓｔ ． ｉ ｕｎ ｔ ｏｎ ， ｏ ｒ ｔ ｐｒ ｃｉ ｅｔ ｅ ｄｅｓｇｎ ｆ ａ ｄ ｐｅ ａ ｉ ｏｎ ｉ ｐｌ，ｈ ｎ ｉ ｏ ｈ ｒ ｗａｒ ａ ｄ ｏｔ ａｅ ｓ ｅｓ ｎｅｄ Ａ ｏ ｅ ｅ ｉｉｎ ａ ｍｏｒ ｆ ｘｂｌ ｍｅ ｈ ｉ ｐｒｖｉ ｅ ｎ ｓ ｆ ｒ ｉ ｐｒ ｅ ｔ ｍ ｒ ｆ ｃｅ ｔ ｎｄ ｗ ｅ ｌ ｉｅ ｅ ｔ ｏｄ ｓ ｏ ｄｅｄ ｆｒ ｔｅ ｏ ｈ ｐｒｃｔ ａ ａ ａ ｉ ｌ ｐｐｌ ａｔ ｄ ｔ ａ ａ ｇｏ ｐ ｏ ｐｅ ． ｃ ｉ ｉ ａｎ ｉ ｃ ｏｎ ｈ ｓ ｏｄ ｒ ｓ ｃｔ
中 Ｌ Ｓ ９２的 Ｐ 一 Ｍ３ ８Baidu Nhomakorabea６ ｃ０
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Ｋ Ｏ ２
Ｌ
ｎ Ｆ０ Ｒ ９ ５工 作 之 前 根 据 需要 对 芯 片 内部 寄 存 器进 行 配 置 ， 通
过 Ｌ Ｓ ９ ２的 ｌ 口 设 置 Ｐ — Ｐ Ｉ Ｔ ） Ｃ ＝ ， Ｘ Ｅ Ｍ３ ８ ６ ／ Ｏ ＷＲ Ｕ ＝ ， Ｒ （ Ｅ ０ Ｔ ＿ Ｎ ＿
数 （ Ｅ￣ ） Ｎ－ １ｃ
通讯开始
ｌ
与 采 集 器 进 行 通
讯
接收指 定户用 水
数 （ ． ａ） Ｎ Ｗ ｔ
线 应 用 较 多 但从 智 能小 区长 远 发 展 来 看 ，其 传 输速 率及 传 输 容
量 都 无 法 满 足 智 能住 宅 小 区 发 展 的需 求 。 比之 下 ， 相 以太 网技 术 具 有 更 广 泛 的 开 发 技 术 支 持 、 度 高 、 组 网 等 特 点 ， 且 能 更 速 易 而 好 实 现信 息 网 与 控 制 网的 集 成 ，解 决 了 Ｉｆ ｎ ｔ Ｉ ｅｎ ｔ ｎｒ ｅ 与 ｎ ｒｅ 和 ａ ｔ
指 ／ 数 控 信 匿 令写 据 制 号 Ｐ Ｃ 三 ＇ ／
Ｄ Ｂ ；
ｖ
ｌ Ｉ
经Ｒ Ｓ引脚送 入 Ｌ Ｄ … ： Ｃ ， 由 Ｐ １引脚将读数据／ Ｐ２ Ｅ Ｅ 【 写数 据指令 送入 Ｌ Ｄ 嚣 —－ ／ ＥＡ Ｃ ＿ Ｗ ＬＤ ＿Ｒ
的ＲＷ引 工 ／ 脚。 作过程 ＝ ＿ ＿ － 。 —＿
微 处 理 器 Ｌ Ｓ ９ ２与 ｎ Ｆ ０ Ｍ３ ８ ６ Ｒ ９ ５芯 片 连 接示 意 图 如 图 ４所 示 。 Ｍ３ ８ ６ Ｌ Ｓ ９ ２通过 控 制 ｎ Ｆ ０ Ｒ ９ ５的 Ｐ — 、 Ｒ — Ｅ、 ｘ Ｅ ＷＲ ＵＰ Ｔ Ｘ Ｃ Ｔ ＿ Ｎ 引脚 控 制 其 工 作模 式 ， 具体 如 表 １ 示 。 所
《 业 控 制 计 算 机 ） ０ ２年第 ２ 工 ） １ ２ ５卷 第 ８期
５ ７
电路 与 Ｌ Ｓ ９ ２并行 Ｍ３ ８ ６ ＧＤ Ｎ
量 。 主要 完 成 远 传 数 字 表数 据 采 集 、 据 处 理 、 它 数 以太 网接 入 、 信
息 显示 及 控 制 功 能 。
２２ 无 线 数 据 收 发 模 块 电路 设 计 ＿
过 显 示 电路 显 示 用
户 水 、 、 气 等 余 电 燃
图 １ 智 能住 宅小 区远 程 自动 抄 表 结构 图
量 信 息 。 当 采 集 系 统 故 障 或 用 户 余 额
不 足 时 ， Ｍ３ ８ ６ Ｌ Ｓ ９２
远 程 自动 抄 表 的 网络 结 构 组 成 如 图 １所 示 ，系 统 由 用户 数
李益华 李 磊 罗健 豪 （ 长沙理工大学电气与信息工程学院， 湖南 长沙 ４ ０ １ ） １１４
摘 要
以 太 网技 术在 智 能 住 宅 小 区远 程 自动 抄表 系统 中的 应 用 为基 础 ，提 出 了一 套 远 程 抄 表 系统 的 设 计 方 案 ，在 阐述 其 构
成 、 能、 功 工作 原 理 的 基 础上 ， 采 集 系统 硬 件 、 件 进 行 了设 计 。 为 实 际应 用 提 供 了一 种 更 有 效 、 对 软 更灵 活的 方 法 ， 有 良好 具
Ｐ ７引脚 与 液 晶显 示 器 Ｃ
一
三 态 数 据 线 Ｄ ０ ＤＢ Ｂ 一 ７
为任 意 电平 ，使 ｎ Ｆ ０ Ｒ ９ ５处 于 Ｓａ ｄ ｙ模 式 下 ， 由 Ｌ Ｓ ９ ２ ｔｎ ｂ Ｍ３ ８ ６ 的 Ｓ Ｉｓ ＳＦ ｓ引 脚 将 使 能 信 号 送 入 Ｃ Ｎ 使 能 Ｓ Ｉ Ｓ Ｐ ，然 后 在 时 钟 信 号作用下完成 ｎ Ｆ０ Ｒ ｇ ５芯 片 内部 寄 存 器 配 置 ，在 配 置 寄 存 器 时 将 射 频 寄存 器 的 自动 重 发 位 （ Ｕ Ｏ＿ Ｅ Ｒ Ａ Ｔ Ｒ Ｔ ＡＮ） 为 有 效 ， 来 设 用 提高数据传输的可靠性。其后 ｎ Ｆ０ Ｒ ９ ５的主 要 工 作 为 发 送 数 据 与 接 收 数 据 ，在 工 作 过 程 中 Ｌ Ｓ ９ ２通 过 三 个 Ｉ 口 向 Ｍ３ ８ ６ ／ Ｏ
Ｌ 。２过化 ， 二Ｄ Ｓ ——一 所Ｓ６初Ｐ 引童二］ Ｐ 二二 Ｍ８Ｄ 始３ ＿－Ｄ２ Ｂ 二 示 ９通 Ｅ ３Ｌ ｃ 时 二Ｂ ＿ Ｂ
脚传送信号使能液晶显 —］ 示器，由 Ｐ ２引脚将写 Ｅ ｝—． Ｂ ＿ ５ －Ｄ ｌ Ｉ
（ 费使 用 ）能 够 自动 产 生 ＣＲ 免 ， Ｃ及 前 导 码 ， 用 方 便 ， 节 能效 使 且 果显著。 系统 设 计 中选取 ４ ３ ｚ 为系 统 工 作 频 段 ， 于 避 开 ３ ＭＨ 作 用 电视 广 播 频 段 （ ７ Ｎ ５ ＭＨ ） ４ ０ ９ ８ ｚ 的干 扰 ［。 ４ ］
根 据 系 统 的 实 际需 求 及 成本 考 虑 ，本 文所 选 用 Ｌ Ｓ ９ ２ Ｍ３ ８ ６ 微 处 理 器是 一 款 基 于 Ａ Ｍ Ｃ ｒ ｘ Ｍ Ｒ ｏｔ — ３内 核 的 控 制 器 ， 成本 、 ｅ 低 高 性 能 、 功 耗 ， 合 用 于 智 能 楼 宇 和 远 程 控 制 。 该 芯 片 内集 成 低 适 了 以太 网 控制 器 ， 实现 采 集 系统 与上 位 机 的 以太 网通 信 ， 其 易 将 内部 通 用 定 时器 配 置 用 作 实 时 时 钟 ，用 来 实 现 系 统 对 时 间 的测
界 电磁 干 扰 ， 以 得 到 真 正 推 广 应 用 ； Ｓ Ｎ 电 话 网络 用 在 采 集 难 ＰＴ 点 多 、 量 大 的 小 区 中传 输 效 率不 高 ； 阶 段 Ｌ ｎ ｒｓ现 场 总 容 现 ｏ Ｗｏｋ
燃 气 等计 量 表 中的 数 据 及缴 纳 各 类 费 用 。
接收指 定户用 电
正常连接厉接 收数据
ｌ
接收指 定户 燃 用
气数 （ Ｇａ ｊ Ｎ． ｓ
Ｉ
Ｅｅ ｌｃ
判 断指 令
ｌ ｌ ｌ
Ｉ ｒｎ ｔ 合 的 问题 ， 加 符 合 智 能 小 区未 来 发 展 趋 势 。 因此 ｎ ａｅ 融 ｔ ］ 更
本 文 提 出 了 一 套采 用 以太 网 技 术 的 智 能住 宅小 区水 、 、 气 等 电 燃 计 量 表 数 据 自动采 集 与 监 控 系 统 。
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｈ ｎ ｔｉｔ ｌｇｅ ｔｃｏ ｍ ｕ ｉ ， ｙ ｒ ｓＥｔｅｒ ｅ ， ｅｌ ｎ ｍ ｎ ｉ ｎｔ ｒ ｙ ｅｍｏｔ ｔｍ ａ ｉ ｍｅｅｒ ｅ ｅ ａｕｏ ｔ ｃ ｔ ｒａｄｉ ｙ ｔ ｎｇ ｓ ｓｅｍ
目前 智 能 住 宅 小 区采 用 的通 信 网 络 主 要 有 电 力 载 波 通 信 网 、 Ｓ Ｎ 电话 网 、ｏ Ｗｏｋ ＰＴ Ｌ ｎ ｒｓ现 场 总 线 等 。电力 载 波 通 信 易受 外
心 及用 户 。 ２ １ Ｍ３ ９ ２微 处 理 器 【 ． Ｌ Ｓ８ ６ 图 ３ 采集系统硬 件组成框 图
纽 ， 过 以太 网进 行 通 信 ， 方 面 区域 集 中管 理 器将 管理 机 的控 通 一 制 指 令 传 输 到 采集 终 端 ，另 一 方 面 将 采 集 终 端 发送 的数 据 进 行 筛 选 ， 误 判 断后 传 输 到 数 据 库 ， 待 上 位 机 查 询 ， 体 过 程 如 正 等 具
１ 系统构 成
其他 展 参数
（ Ｏ ｈ ｒ Ｎ． ｔ ｅ）
ｗ Ｇ － ｒ ｌ — ｌ ．ｓ Ｏｅ Ｎ 砒 Ｎ ａ ｔ ｈ
ｉ
分 别录入不 同数据 库
图 ２ 区 域 集 中 管 理 器工 作 流 程 图
２ 采 集 主 系统 硬 件 电路 设计
本文 以 Ｌ Ｓ ９ ２为 核心 设计 了一 套数 据 采 集 系统 ， 硬件 Ｍ３ ８ ６ 其 结 构 如 图 ３所示 。 集 系统 与 远传 数 字表 进 行 无线 通 信来 采 集 用 采 户各 计 量 表 中 的数 据或 将 上 位 机 的控 制 命令 传 送 给 计 量表 ， 采集 到 的数 据 通 过 以太 网 传 至上 位 机 ， 通
据采集器 、 区域 集 中 管 理器 、 中央 站 计 算 机 等 组 成 。 数据 采集 器 的作 用 是 通 过 与 户 内远 传 数 字 计 量 表 进 行 无 线 通 信 实 现 户 内数 据 的 采 集 与传 输 。 区域 集 中管 理 器 是 连 接 上 位 机 、下位 机 的枢
将 会 驱 动 报 警 电 路 报 警 以通 知 管 理 中
图 ２所 示 。 中央 站计 算 机 是 整 个 系 统 的控 制 中心 ， 同时 对 外 提供 Ｉ ｅｎ ｔ 务 。 系 统 可 定 时 自动 完 成 远 程 抄 录各 种 数 字 计量 表 ｎ ｒｅ 服 ｔ 该 中 的数 据 ， 可 根 据 用 户请 求实 时采 集 数 字计 量 表 中 的数 据 。 也 用 户 可 以通 过 Ｉ ｅｎ ｔ 问小 区物 业 管 理 Ｗｅ ｎ ｒｅ 访 ｔ ｂ实 时 查 询 水 、 电 、
ｎ Ｆ０ Ｒ ９ ５的 三 个 数 字 输 入 引 脚 Ｐ — Ｐ、 Ｒ ，Ｃ 、 Ｘ Ｅ 送 人 ＷＲ Ｕ Ｔ ＞ Ｅ Ｔ — Ｎ ＿
相 实 现 数 据 、指 令 、 连
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