一種基于無線通訊與公用電話網的智能抄表系統

4 系統硬件電氣原理分述

4.1 水表發射器電氣部分原理

水表發射器的功能是將水表計量的用水量，以無線通訊的方式傳送給數據處理器。框圖如圖3所示。安裝在水表內的霍爾傳感器用來檢測用水量，水表中每流過0.1t水，霍爾傳感器就發出一個脈沖信號，經串穩態電路產生一個紅1s寬的脈沖，再經施密特反相器4069整形后送入編碼器PT2262進行編碼，PT2262全碼編址為4 11個，經編碼后的數據送入無線發射模塊進行發射，無線電發射頻率為400MHz，有效距離為50m；同時發射器還具備一些附加功能。
（1）防盜功能。由于干式水表靠電磁傳動的特點，它易受外磁場的影響。如果用戶在水表附近放有強磁鐵，它會使水表傳動齒輪轉速降低，使水表的測量精度降低。而發射器上另裝有一個專用于測量磁場強度的霍爾傳感器，當發現水表附近有強磁場時，霍爾傳感器發出報警脈沖，經發射器無線傳送給數據處理器。
（2）備用電池。為保證發射器在停電時能正常工作，在交流220V供電的同時，還備有一個4.8V的鎳氫電池、由LM358、555組成的電池電壓監測和充電電路，使電池能正常充電。后備電池可維持發射器連續工作48h。

4.2 數據處理器電氣部分原理

數據處理器是本系統的關鍵設備。由無線接收和解碼部分、時鐘日歷、8051及外圍、電話收發電路、電源等部分組成。框圖如圖4所示。無線接收模塊與發射模塊工作在相同頻率400MHz上；解碼由PT2272完成，工作頻率與PT2262相同， 地址編碼與PT2262一致。時鐘日歷芯片DALLAS12887為系統提供準確的百年時鐘日歷，包括年、月、日、時、分、秒、星期和定時報警信號。

電話收發電路由撥號電路和音頻解碼電路組成。4-16譯碼妻MC4514模擬開關4066組成3*4虛擬鍵盤陣列，由8051控制過按鍵的開與合，完成將要拔出電話號碼和上傳數據的編碼，并將電話號碼和數據送入撥號電路。撥號專用芯片為W91312，晶振頻率為3.58MH，接收到管理計算機機端的電話號碼后立即撥出。當兩端的握手信號完成，確認線路接通后，由8051控制將上傳的數據以音頻方式輸出給管理計算機；音頻解碼電路的功能是將音頻信號解碼，以BCD碼的形式輸出。當數據處理器撥通管理計算機后，管理計算機端回復一個接通握手信號，該信號是音頻信號，經交流放大電路放大后，送入音頻解碼芯片MC145436解碼，最后以BCD碼的形式送入8051。

系統供電采用220V交流和鋰后備電池供電的雙重方案，當住宅停電或人為斷電時，系統仍可維持正常工作48h。

4.3 管理計算機通訊接口板電氣部分原理

管理計算機通訊接口板由撥號電路、音頻解碼電路、電話振鈴檢測電路、光電隔離電路和電源電路組成，如圖5所示。撥號電路和音頻解碼電路與數數處理器板上的相同。

5 系統軟件

本系統軟件由數據接收、數據轉換和收費系統三部分組成。

（1）數據接收系統。由于需要從并口讀取用戶的用水量，所以在用戶的用水量上來之后，先由數據接收系統將用戶的數據轉換成文本文件。此系統在操作系統啟動后自動啟動，且一直處于工作狀態。
（2）數據轉換系統。考慮到數據接收之后形成的是文本文件，不能直接進入數據庫，所以設計一個數據轉換系統將數據存入數據庫。此系統在操作系統啟動后自動啟動，且一直處于工作狀態。
（3）收費系統。在合法用戶登錄到本系統后，進行日常的業務處理。根據用戶的計算機配置情況，該系統可以在單機環境下運行，也可以在網絡環境下運行。

單機運行環境對計算機軟、硬件的要求：操作系統為WIN95/WIN98；數據庫為Oracle734。

網絡運行環境對計算機軟、硬件的要求：操作系統的客戶端為WIN95/WIN98、服務器端為WIN2000/WINNT；

數據庫的客戶端為Oracle734；服務器端為Oracle8i；

硬盤：5G；

水作為一種有限的資源，越來越為人們所重視，節約用水已不再是一種倡議，而是我們的責任和義務。因此，對居民、企事業單位用水的準確計量是十分迫切的，一戶一閥，一戶一表已是大勢所趨。另一方面，聯一戶一表工程的實施，居民用水的計量與收費的難度也逐漸加大，為了有效解決入戶抄表收存在的諸多弊端，提高效率，避免入戶抄表引發的治安問題，杜絕拖欠費用。因此，戶外智能抄表代替傳統入戶抄表勢在必行。

在現有的智能抄表中，有通過動力線載波網絡實現的，有通過鋪設專用線實現的，比較兩種智能抄表系統，用動力線載波網絡實現局限性比較大，主要受變壓器限制；通過鋪設專用線來實現，施工工程比較大，改造費用也比較高。因此，采用公用電話網實現智能抄表系統，避免了上述的不利因素，適用面比較廣泛，安裝方便，不用鋪線，改造費用也比較小，給用戶帶來很多方便。因此，應用前景非常廣闊。