標簽：分級通信 采集器

1引言

長期以來，居民小區的物業管理部門對用戶用電、水、氣的統計一直是在人工抄表的基礎上進行的。而人工方式由于統計工作量大，誤差大，人為錯誤等給物業管理和用戶也常帶來極大的不便。隨著計算機技術和網絡技術的發展，住戶三表(水，電，煤氣)出戶自動抄表自動計費系統也應運而生。一般小區內的住戶數量較多，數據采集單元數目較大，同時由于數據采集單元可能離中央管理計算機較遠，因此這類系統中的計算機通信網絡必須采用多層分級通信的模式。本文介紹一種基于分級通信模式自動抄表系統設計方法。

2系統設計

2.1系統組成

圖1所示是某小區的自動抄表系統的結構圖。該智能抄表系統采用四層結構，其中第一層是中央管理機，依次為集中器、采集器、現場采集儀表。

通過中央管理機及其軟件，管理人員可根據系統密碼的權限隨時查詢小區各個住戶的水、電、煤氣的實時及歷史使用情況。而集中器的主要作用是保存歷史和當前采集數據，它在作為采集器主機的同時也作為中央管理機的從機，并且可以向外提供RS232、RS485及集成MODEN通訊接口(備用)。采集器作為計數裝置可對脈沖信號進行取樣。并可在斷線時向物業中央管理機報警，以防止有人偷電(水、煤氣)。采集器有24個通道，每個通道可單獨設置為電表、煤氣表或水表脈沖量輸入;輸入信號可以是有源信號，也可以是無源信號，其脈沖頻率一般小于10Hz?，F場采集儀表用于分別計錄用戶用水，電，煤氣的數量，并以電脈沖形式輸出。

中央管理機與采集器通信有定時采集(大于等于3分鐘)和主動采集兩種模式，具體操作可由操作者發出命令，它可以自動采集所有通道數據或特定通道的數據。上位機則通過采集器完成下列功能：設定通信波特率(缺省值為19200)、設定集中器到采集器的定時采集時間、設定采集器時間、獲取集中器中的采集數據和報警信號、設置某采集器數據、讀取某采集器設置數據以及開戶和銷戶等。

集中器與采集器之間采用RS-485半雙工接口并采用主從模式進行通信。一般情況下，集中器定時或連續向采集器采集數據。當上位機與集中器通信時，必須等待集中器與某采集器完成通信才能開始交互數據。

本系統中，中央管理機下掛4個集中器，每個集中器下掛126個采集器。由于RS-485總線最多可掛32個驅動器，因此，在某些采集器中，應設置中繼器(該中繼器可由兩片背靠背的MAX1487組成)，以使RS-485總線下可掛126個采集器。

2.2通信協議

本系統的通信協議包括字符格式和數據包格式。在字符格式中，每個字符在傳輸中采用異步方式，具體字符格式如下：

其中，起始標志位SOI(STARTOFIN-FORMATION)為7EH，對應于ASCII碼字符“～”，代表一個新信息幀的開始。

從機地址ADR(ADDRESS)為各從機的識別標志，一個數據總線RS-485上不能掛相同地址的從機。從機地址范圍為1～254，其中0為保留，255為廣播地址。

命令標識符CID(COMMANDID)為各類型主機向從機發出命令的識別標志。

信息域INFO(INFORMATION)為數據信息，可分為命令信息和響應信息兩大類。

校驗和碼CHK(CHKCODE)為ADR、CID及INFO三部分的累加和校驗碼。

結束標志符EOI(ENDOFINFORMATION)為0DH，對應于回車符，代表一個信息幀的結束。

2.3脈沖當量記費原理

水、電、煤氣的記費一般按水、電、煤氣表等的輸出脈沖數進行計量?？赏ㄟ^下列公式計算出實際使用量和應繳費額： Q=NKR

式中，Q為應繳費額，N為脈沖數，K為每個脈沖代表的水流量、電度數或氣流量，R為單位價格。

3硬件連接電路

3.1集中器電路

在集中器中，ST16C2552與RS-232和RS-485的電路連接如圖2所示。圖中的ADM202可將RS-232電平轉化為TTL電平。 MAX1487是一個+5V供電的RS-485接口差分信號收發器，它可通過CPU的P1.2口對接收還是發送數據進行選擇。同時可將TTL電平轉化為 RS-485的差分接口信號或進行反向選擇。

3.2采集器數據采集電路

圖3所示是一個有4個基于分級通信模式的小區智能抄表系統通道的數據采集電路，它們被連接到AT90S8515的PA0～PA3口，剩下的20路數據采集電路連接到PA口的高4位口線及PB口和PC口上。采集器的脈沖輸出信號經光電隔離后，可由AT90S8515進行脈沖計數。

4集中器的通信程序

在集中器中，AT89C52的兩個外部中斷 INT0、INT1可分別用來接收來自中央管理機和采集器的數據。通常將異步通信芯片ST16C2552的管腳IN-TA、INTB反向后分別和 INT0、INT1相連。當ST16C2552接收到數據時，它將向CPU申請中斷以對數據進行處理。下面的程序片斷采用C語言編寫。其功能是初始化 ST16C2552，并為集中器接收數據做好準備。

下面以接收來自中央管理機數據幀為例說明通信中斷服務程序的工作流程。具體流程如下：

①關外部中斷0，防止中斷嵌套。

②開外部中斷0，判斷是否接收的是數據幀起始字符SOI，如果是，準備接收下一字符;如不是，將接收的字符拋掉。

③開外部中斷0，判斷接收的字符是否為本機地址。如果是，準備接收下一字符;如果不是，將接收的字符拋掉。

④接收數據和為命令控制字，根據控制字來設定將要接收的數據信息長度，開外部中斷0。

⑤判斷數據信息是否接收完畢，如果沒有，繼續接收數據信息，如果接收完畢，準備接收數據幀結束字符EOI，開外部中斷0。

⑥判斷接收數據是否為EOI。如果是，設數據幀標志為1，如果不是，則將接收的所有數據拋棄。開外部中斷0。

5結束語

隨著計算機技術和網絡技術的發展以及人們對高質量生活的追求，小區智能化已成為住宅小區發展的趨勢。而智能抄表系統作為智能小區最基本的子系統，它對小區智能化的影響是顯而易見的。因此，對智能抄表系統作進一步開發，具有廣闊的應用前景。