序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了七篇自動(dòng)抄表技術(shù)論文范文，愿它們成為您寫作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

論文關(guān)鍵詞：ZigBee，通信模塊，無(wú)線技術(shù)，電能管理系統(tǒng)

 

0 引言

隨著全球范圍內(nèi)智能電網(wǎng)建設(shè)正逐步展開，用戶端是智能電網(wǎng)重要組成部分，用戶端的核心內(nèi)容包括智能配電與能量管理、智能電器、用電安全、電力計(jì)量等多個(gè)方面。目前能量管理系統(tǒng)都會(huì)考慮采用多種通信技術(shù)混合組網(wǎng)的方式，以克服現(xiàn)有技術(shù)固有的一些不足，從而達(dá)到滿足系統(tǒng)性能和投資回報(bào)的要求。目前工業(yè)以太網(wǎng)、電力線載波及無(wú)線短距離通信被認(rèn)為是AMR自動(dòng)抄表系統(tǒng)可用的解決方案。其中無(wú)線短距離通信是一個(gè)很好的本地通信網(wǎng)絡(luò)的解決方案，工業(yè)以太網(wǎng)、GPRS及CDMA等遠(yuǎn)距離通信可以作為遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)，以這樣方式的混合組網(wǎng)被公認(rèn)為一種很好的解決方案。隨著一種新興的短距離、低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)ZigBee技術(shù)的興起，基于ZigBee技術(shù)的本地?zé)o線自動(dòng)抄表系統(tǒng)成為了一個(gè)熱點(diǎn)。本文主要介紹了一款基于ZigBee技術(shù)無(wú)線模塊的設(shè)計(jì)及其在ZigBee無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)

ZigBee無(wú)線技術(shù)的特點(diǎn)是低耗電、低成本、低數(shù)據(jù)速率、短距離、通信可靠性高。它的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕С?種自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)類型，即星型結(jié)構(gòu)(Star)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)和樹型結(jié)構(gòu)(Cluster Tree)，特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。這使ZigBee技術(shù)在低耗電、低成本、低數(shù)據(jù)速率、可靠性強(qiáng)的無(wú)線抄表系統(tǒng)中發(fā)揮巨大的作用。

2 ZigBee無(wú)線模塊的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的ZigBee無(wú)線模塊采用導(dǎo)軌式安裝的安裝方式，可以方便地安裝在35mm的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上，這使模塊能靈活的安裝在各類配電箱、配電柜中。其外觀側(cè)視圖如圖1所示。ZigBee無(wú)線模塊的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 ZigBee無(wú)線模塊的技術(shù)指標(biāo)

 

ZIGBEE采集器

ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)終端

無(wú)線

頻率范圍

2.41GHz~2.48GHz

RF信道

16

接收靈敏度

-94dbm

發(fā)射功率

-27dbm~25dbm

天 線

外置SMA天線

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

網(wǎng)狀

尋址方式

IEEE802.15.4/ZIGBEE標(biāo)準(zhǔn)地址

網(wǎng)絡(luò)容量

最大255個(gè)節(jié)點(diǎn)

通信接口

通信接口

RS485

工業(yè)以太網(wǎng)

波特率

9600bps（默認(rèn)）、4800bps、2400bps、1200bps可選；

篇(2)

關(guān)鍵詞：AMR，CAN，總線，電力集中抄表系統(tǒng)，ARM，LPC2294

 

引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，將眾多的計(jì)量點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、處理已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。自動(dòng)抄表（the Automatic Meter Reading）技術(shù)，簡(jiǎn)稱AMR，得益于八十年代的計(jì)算機(jī)技術(shù)，正成為抄表技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 電力集中抄表系統(tǒng)的構(gòu)成

本文提出的電力集中抄表系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)如圖1所示：第一層是主站服務(wù)器，其主要作用是負(fù)責(zé)存儲(chǔ)多功能電表的數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制等功能。服務(wù)器安裝在客戶服務(wù)中心的抄表主站通過(guò)GPRS/GSM來(lái)查收各個(gè)多功能電表的相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)。第二層是集中器，集中器通過(guò)GPRS/GSM與主站服務(wù)器相連，通過(guò)CAN總線與第三層的采集終端相連。主要有兩項(xiàng)任務(wù)：一是完成與采集器的數(shù)據(jù)通信工作，向采集器下達(dá)電量數(shù)據(jù)凍結(jié)命令，定時(shí)循環(huán)接收采集器的電量數(shù)據(jù)，或根據(jù)系統(tǒng)要求接收某個(gè)電表或某組電表的數(shù)據(jù)。另外的任務(wù)就是根據(jù)系統(tǒng)要求完成與主站服務(wù)器的通信，將用戶用電數(shù)據(jù)等主站需要的信息傳送到主站數(shù)據(jù)庫(kù)中。第三層是采集器。在采集器中嵌入了各種標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種各樣電表的采集。采集器可同時(shí)采集、存儲(chǔ)64塊電表的數(shù)據(jù)，采集器除了完成電表的電量數(shù)據(jù)采集工作以外，還要根據(jù)系統(tǒng)的要求完成與集中器之間的數(shù)據(jù)通信，將需要傳送的電量數(shù)據(jù)送到集中器中。系統(tǒng)信道包括GPRS/GSM 無(wú)線通信、CAN 總線。主站服務(wù)器與集中器之間的GPRS/GSM 無(wú)線通信，集中器與采集器之間采用CAN 總線通信。通過(guò)GPRS/GSM無(wú)線通信，能夠及時(shí)、方便地進(jìn)行系統(tǒng)的遠(yuǎn)程信息傳輸，與主站服務(wù)器實(shí)現(xiàn)信息交換；每臺(tái)集中器通過(guò)CAN總線，可以管理最多110 個(gè)采集器(CAN 節(jié)點(diǎn))。

圖1 基于ARM 的CAN 總線的電力集中抄表系統(tǒng)示意圖

2 CAN 總線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 CAN 總線簡(jiǎn)介

CAN(ControllerArea Network)即控制器局域網(wǎng)，CAN總線是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。它最早是由德國(guó)Bosch公司推出的，CAN通信協(xié)議是一種用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。作為一種技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、功能完善、成本合理的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊控制方式，CAN總線已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。論文參考網(wǎng)。例如，在汽車電子、自動(dòng)控制、智能大廈、電子系統(tǒng)、安防監(jiān)控等各領(lǐng)域中，CAN總線具有不可比擬的優(yōu)越性。本設(shè)計(jì)給出CAN總線節(jié)點(diǎn)方案。它采用內(nèi)置多路CAN總線控制器LPC2294作為主控制器，使得該節(jié)點(diǎn)體積小、功耗低、抗干擾性好，因而特別適用于汽車、工業(yè)控制以及醫(yī)療系統(tǒng)和容錯(cuò)維護(hù)總線中。

2.2 CAN節(jié)點(diǎn)硬件電路組成

CAN節(jié)點(diǎn)硬件電路如圖2所示，由ARM微控制器LPC2294、CAN總線收發(fā)器TJA1050T、高速光耦6N137和電源隔離模塊B0505S等組成。

圖2 CAN節(jié)點(diǎn)硬件電路原理框圖

(1)控制器特點(diǎn)

本設(shè)計(jì)選用的LPC2294是PHILIPS公司新推出的一款功能強(qiáng)大的超低功耗的具有ARM7TDMI內(nèi)核的32位微控制器。論文參考網(wǎng)。論文參考網(wǎng)。144腳封裝、兩個(gè)32位定時(shí)器、八路10位ADC、四路CAN通道和PWM通道以及多達(dá)九個(gè)的外部中斷，內(nèi)部嵌入256K字節(jié)高速Flash存儲(chǔ)器和16K字節(jié)靜態(tài)RAM，包含76（使用了外部存儲(chǔ)器）～112（單片）個(gè)GPIO口。如此豐富的片上資源完全可以滿足一般的工業(yè)控制的需要，同時(shí)還可以減少系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。另外，LPC2294支持JTAG實(shí)時(shí)仿真和跟蹤、128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)，使32位代碼能夠在高達(dá)60MHz的操作頻率下運(yùn)行。LPC2294內(nèi)部集成有四路CAN控制器：符合CAN規(guī)范CAN2.0B,ISO 11989-1標(biāo)準(zhǔn)：總線數(shù)據(jù)波特度均可達(dá)1Mbps；可訪問(wèn)32位的寄存器和RAM；全局驗(yàn)收過(guò)濾器可識(shí)別幾乎所有總線的11位和29位Rx標(biāo)識(shí)符；驗(yàn)收過(guò)濾器為選擇的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符提供了FullCAN-style自動(dòng)接收功能。作為本設(shè)計(jì)的核心部件，LPC2294不僅擔(dān)起主控制器的作用，同時(shí)還作為CAN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)控制器，與網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與交換。

(2)收發(fā)器特點(diǎn)

收發(fā)器TJA1050T是CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，它與“ISO 11898”標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。CANH和CANL理想配合，可使電磁輻射減到更低。除此之外，TJA1050T不上電時(shí)，總線呈現(xiàn)無(wú)源特性，這使得TJA1050T在性能上大大優(yōu)于以前的CAN總線收發(fā)器。TJA1050T有兩種工作模式：高速模式和靜音模式（它們由引腳“S”來(lái)控制）。在高速模式中，總線輸出信號(hào)有固定的斜率，并且以盡量快的速度切換。高速模式適用于最大位速度和最大總線長(zhǎng)度的情況，而且此時(shí)其收發(fā)器循環(huán)延遲最小。靜音模式時(shí)發(fā)送器是禁能的。它不管TxD的輸入信號(hào)。靜音模式可以防止CAN控制器不受控制時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊造成堵塞。

3 CAN 總線通信系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

對(duì)于LPC2294微處理器來(lái)說(shuō)，CAN控制器完全是基于事件觸發(fā)的，即在本身狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，CAN控制器會(huì)把狀態(tài)變化的結(jié)果告訴微處理器。因此中心微處理器可以采用中斷的方式或者輪詢的方式對(duì)CAN控制器做出相應(yīng)的處理。各CAN節(jié)點(diǎn)按規(guī)定格式和周期發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，同時(shí)根據(jù)需要各取所需報(bào)文。對(duì)于接收數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)采用中斷的方式實(shí)現(xiàn)，一旦中斷發(fā)生，即將接收的數(shù)據(jù)裝載到相應(yīng)的報(bào)文寄存器中。此時(shí)利用屏蔽濾波寄存器對(duì)接收?qǐng)?bào)文的標(biāo)識(shí)符和預(yù)先在接收緩沖器初始化時(shí)設(shè)定的標(biāo)識(shí)符進(jìn)行有選擇地逐位比較，只有標(biāo)識(shí)符匹配的報(bào)文才能進(jìn)入接收緩沖器，那些不符合要求的報(bào)文將被屏蔽于接收緩沖器外，從而減輕CPU處理報(bào)文的負(fù)擔(dān)。

3.1 CAN 控制器初始化

初始化CAN控制器的操作包括：硬件使能、軟件復(fù)位、設(shè)置報(bào)警界限、設(shè)置總線波特率、設(shè)置中斷工作方式、設(shè)置驗(yàn)收濾波器工作方式、設(shè)置工作模式并啟動(dòng)CAN等。初始化程序如下：

HwEnCAN(CanNum)；//硬件使能，CanNum=0～3，指四路CAN控制器

SofiRstCAN(CanNum)；//軟件復(fù)位寄存器

CANEWL(CanNum).Bits.EWL_BIT=USE_EWL_CAN[CanNum]；//設(shè)錯(cuò)誤警告界限

CANBTR(CanNum).Word=USE_BTR CAN[CanNum]；//初始化波特率

VICDefVectAddr=(UINT32)CANIntPrg；//初始化中斷為非向量中斷

VICIntEnable |=(1<<19)|(1<<(20+CanNum))|(1<<(26+CanNum))；

CANIER(CanNum)．Word= USE_INT_CAN[CanNum]；

CANAFMR.Bits.AccBP_ BIT=1；//配置驗(yàn)收濾波器(旁路狀態(tài)，即屏蔽驗(yàn)收濾波器)

CANMOD(CanNum).Bits.TPM_BIT=USE_TPMCAN[CanNum]；//初始化工作模式

CANMOD(CanNum).Bits.LOM_BIT=USE_MOD_CAN[CanNum];

SoftEnCAN(CanNum)；//啟動(dòng)CAN

3.2 數(shù)據(jù)發(fā)送

將待發(fā)送的數(shù)據(jù)打包成符合CAN協(xié)議的幀格式后，便可寫入發(fā)送緩沖區(qū)，并啟動(dòng)發(fā)送。在寫發(fā)送緩沖區(qū)前必須查詢其狀態(tài)。LPC2294中的每個(gè)CAN控制器有三個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)，它們的狀態(tài)可通過(guò)查詢CANSR得知。只有當(dāng)其中有空閑的發(fā)送緩沖區(qū)時(shí)才可將數(shù)據(jù)寫入。在發(fā)送大量數(shù)據(jù)時(shí)，這一步顯得尤其重要，否則發(fā)送可靠性將不能保證。啟動(dòng)發(fā)送成功后，只能通過(guò)查詢CANGSR的TCS位或配合發(fā)送成功中斷來(lái)判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功。

3.3 數(shù)據(jù)接收

接收數(shù)據(jù)可采用查詢方式或中斷方式。在某一段時(shí)間內(nèi)，CAN總線并不總是在活動(dòng)，為了提高效率，可采用中斷方式。在初始化程序中必須使能接收中斷。在中斷服務(wù)子程序中，讀取CANICR，判斷是否有接收中斷標(biāo)志，有則讀取接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。為了防止接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)溢出，可開辟一個(gè)循環(huán)接收數(shù)據(jù)隊(duì)列來(lái)暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，主程序則通過(guò)查詢?cè)撽?duì)列來(lái)獲得總線數(shù)據(jù)。

4 總結(jié)

基于ARM 的CAN 總線的電力集中抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和抗干擾性，該系統(tǒng)的樣機(jī)正在進(jìn)行掛網(wǎng)測(cè)試，以期通過(guò)研究和改進(jìn)，進(jìn)一步提高程序的通信處理、糾錯(cuò)和容錯(cuò)能力。

參考文獻(xiàn)

[1]栗玉霞,徐建政,劉愛(ài)兵.GPRS技術(shù)在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電力自動(dòng)化設(shè)備, 2003 (12): 52-54.

[2]李駒光等.ARM應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)詳解。北京：清華大學(xué)出版社，2003..

[3]吳明輝.基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2004.

[4]周立功.ARM 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2005.

[5]CAN Specification Version 2.0, Part A and B, Philips Semiconductors,1992.

篇(3)

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙 遠(yuǎn)紅外 智能手機(jī) Android 抄表

中圖分類號(hào)：TN929.53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2012)02-0091-03

1、引言

目前，在我國(guó)的電力、燃?xì)狻⒆詠?lái)水行業(yè)，大部分仍然采用無(wú)線遠(yuǎn)程集抄和手持抄表機(jī)的人工抄表模式，隨著手機(jī)設(shè)備和通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，近幾年國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了手機(jī)抄表系統(tǒng)，一般基于WINCE操作系統(tǒng)，這種手機(jī)抄表系統(tǒng)實(shí)際上是人工抄表、手工錄入到手機(jī)中、再通過(guò)GPRS上傳到主臺(tái)系統(tǒng)，這種方式實(shí)現(xiàn)抄表的系統(tǒng)是純軟件的系統(tǒng)，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正意義上的硬件自動(dòng)抄表。本研究提供一種用于電能表的智能手機(jī)藍(lán)牙紅外抄表的系統(tǒng)方法，該方法使用現(xiàn)有市面上普通的智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表的抄讀和設(shè)置，消除了必須用專用手抄器設(shè)備才能對(duì)表計(jì)進(jìn)行抄讀和設(shè)置的傳統(tǒng)觀念；同時(shí)開發(fā)出的手機(jī)軟件能夠在各種相同手機(jī)操作系統(tǒng)的手機(jī)上使用。能為電力企業(yè)帶來(lái)最直接的效果降低企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本，而且方便簡(jiǎn)潔，不僅從界面美觀上，還從易用性方面都大大高于原有的手持掌機(jī)。

2、藍(lán)牙通信介紹

藍(lán)牙（Bluetooth）是由東芝、愛(ài)立信、IBM、Intel和諾基亞于1998年5月共同提出的近距離無(wú)線數(shù)字通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它最初的目標(biāo)是取有的掌上電腦、移動(dòng)電話等各種數(shù)字設(shè)備上的有結(jié)電纜連接，實(shí)現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸速度1Mb/s（有效傳輸速度為721kb/s）、最大傳輸距離為10米，用戶不必經(jīng)過(guò)申請(qǐng)便可利用2.4GHz的ISM（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻帶，在其上設(shè)立79個(gè)帶寬為1MHz的信道，用每秒鐘切換1600次的頻率、滾齒方式的頻譜擴(kuò)散技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電波的收發(fā)。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信。

自從1998年由以上公司共同提出藍(lán)牙通信標(biāo)準(zhǔn)以后，各大公司都加大了對(duì)藍(lán)牙的投資力度，藍(lán)牙興趣小組不斷壯大，通過(guò)藍(lán)牙認(rèn)證的產(chǎn)品也越來(lái)越多，各類測(cè)試設(shè)備也日趨成熟。從目前的應(yīng)用來(lái)看，藍(lán)牙的最大優(yōu)點(diǎn)是體積小、功率低、無(wú)線、低成本和自動(dòng)化，還可通過(guò)其他方式無(wú)線纜傳輸數(shù)據(jù)，包括“紅外線通信”，因此其應(yīng)用已不局限于計(jì)算機(jī)外設(shè)，幾乎可以被集成到任何數(shù)字設(shè)備中。

3、紅外線通信介紹

紅外線是波長(zhǎng)在750nm至1mm之間的電磁波，它的頻率高于微波而低于可見光，是一種人的眼睛看不到的光線。由于紅外線的波長(zhǎng)較短，對(duì)障礙物的衍射能力差，所以更適合應(yīng)用在需要短距離無(wú)線通訊的場(chǎng)合，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直線數(shù)據(jù)傳輸

表計(jì)紅外是以傳統(tǒng)紅外通信的原理制作的，利用波長(zhǎng)為900nm～1000nm的紅外波作為信息的載體,發(fā)射裝置把二進(jìn)制信號(hào)經(jīng)過(guò)38.4KHZ高頻調(diào)制后發(fā)送出去，接收裝置把接收的紅外高頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)為原來(lái)信息的一種通信傳輸方式。其中調(diào)制方式是為脈時(shí)調(diào)制（通過(guò)改變脈沖串之間時(shí)間間隔調(diào)制信號(hào)PPM）。

4、智能手機(jī)Android操作系統(tǒng)

目前，智能手機(jī)主要有五大操作系統(tǒng)，分別為：諾基亞的Symbian平臺(tái)、微軟的Windows Mobile平臺(tái)、Linux平臺(tái)、谷歌的Android平臺(tái)，以及蘋果iPhone的Mac平臺(tái)。2008年6月諾基亞收購(gòu)了Symbian之后，手機(jī)廠商、芯片廠商、運(yùn)營(yíng)商都將目標(biāo)鎖定在開源操作系統(tǒng)，手機(jī)操作平臺(tái)之間的競(jìng)爭(zhēng)也愈演愈烈。

Symbian不開放核心代碼，Linux由計(jì)算機(jī)的Linux操作系統(tǒng)演變而來(lái)，開放源代碼，但有一些先天不足，iPhone應(yīng)用程序要經(jīng)過(guò)蘋果的批準(zhǔn)才可以在應(yīng)用商店中銷售，微軟的Windows Mobile操作系統(tǒng)要收取手機(jī)廠商8-15美元的軟件使用費(fèi)，而且還有一個(gè)致命的缺陷，就是運(yùn)行速度和人性化操作都不理想。

谷歌的Android手機(jī)操作系統(tǒng)是基于Linux的開源手機(jī)平臺(tái)，由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面、應(yīng)用軟件組成，是第一個(gè)完全定制、免費(fèi)、開放的手機(jī)平臺(tái)，使用Java語(yǔ)言開發(fā)且支持多種硬件設(shè)備。Android 平臺(tái)在系統(tǒng)框架上采用獨(dú)到設(shè)計(jì)，在整體規(guī)劃上考量了相當(dāng)廣的層面，系統(tǒng)開發(fā)建構(gòu),個(gè)人/第三方開發(fā)軟件，從系統(tǒng)平臺(tái)到實(shí)際應(yīng)用都開放。在第三方軟件開發(fā)方面，Android 計(jì)劃除了制定系統(tǒng)架構(gòu)外，還針對(duì)這個(gè)平臺(tái)提供了完善的軟件開發(fā)工具與環(huán)境，在IDE上采用了開放式開發(fā)平臺(tái)Eclipse，在該IDE上建構(gòu)了Android專屬的plugin。另外還以自由軟件QEMU為基礎(chǔ)提供了Android平臺(tái)專屬的Emulator，讓個(gè)人/第三方軟件商迅速開發(fā)軟件，無(wú)需依靠實(shí)際硬件開發(fā)軟件。

5、方案詳述

本論文提供一種用于電能表的智能手機(jī)藍(lán)牙紅外抄表的系統(tǒng)方法，該方法使用現(xiàn)有市面上普通的Android智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表的抄讀和設(shè)置。

本方案提供的這種用于電能表的智能手機(jī)藍(lán)牙紅外抄表方法，包括藍(lán)牙轉(zhuǎn)紅外模塊、智能手機(jī)抄表單元兩個(gè)部分。其中藍(lán)牙轉(zhuǎn)紅外模塊由藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口、然后串口轉(zhuǎn)紅外組成，波特率可根據(jù)電能表情況進(jìn)行調(diào)節(jié)；智能手機(jī)抄表單元采用手機(jī)智能操作系統(tǒng)，與藍(lán)牙轉(zhuǎn)紅外模塊間采用藍(lán)牙進(jìn)行通訊，共同完成對(duì)電能表的抄讀和設(shè)置。本發(fā)明能替代原有的手持抄表單元。

5.1 智能手機(jī)抄表單元完成對(duì)電能表的抄讀和設(shè)置過(guò)程

(1)由智能手機(jī)抄表單元根據(jù)抄讀或設(shè)置內(nèi)容組織數(shù)據(jù)幀；(2)智能手機(jī)抄表單元將組織好的數(shù)據(jù)幀通過(guò)藍(lán)牙通道發(fā)送給藍(lán)牙轉(zhuǎn)紅外模塊；(3)藍(lán)牙轉(zhuǎn)紅外模塊將接收過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)按照電能表的波特率以紅外方式發(fā)送給電能表；(4)電能表接收到藍(lán)牙轉(zhuǎn)紅外模塊傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后返回?cái)?shù)據(jù)幀通過(guò)紅外發(fā)送給藍(lán)牙轉(zhuǎn)紅外模塊；(5)藍(lán)牙轉(zhuǎn)紅外模塊將電能表返回的數(shù)據(jù)幀通過(guò)藍(lán)牙轉(zhuǎn)發(fā)給智能手機(jī)抄表單元進(jìn)行處理。

5.2 技術(shù)方案圖

5.3 藍(lán)牙轉(zhuǎn)紅外模塊

藍(lán)牙轉(zhuǎn)紅外模塊是電能表與智能手機(jī)之間的通信橋梁，能夠?qū)⒅悄苁謾C(jī)傳過(guò)來(lái)的藍(lán)牙信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能表識(shí)別的紅外信號(hào)，同時(shí)也能將電能表傳過(guò)來(lái)的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為智能手機(jī)能識(shí)別的藍(lán)牙信號(hào)。

該模塊采用藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口，再由串口轉(zhuǎn)紅外的方法，其串口波特率可以根據(jù)電能表的需求情況通過(guò)AT命令進(jìn)行修改。該模塊為手機(jī)抄讀和設(shè)置電能表的關(guān)鍵設(shè)備。

藍(lán)牙轉(zhuǎn)紅外模塊，包括弱電主供電回路、藍(lán)牙模塊電路、紅外接收電路、紅外發(fā)送電路。

模塊功能圖如下：

紅外發(fā)送電路和紅外接收電路完成與電能表之間的信息交互，通過(guò)紅外信號(hào)對(duì)電能表進(jìn)行645等多種協(xié)議操作。

藍(lán)牙模塊電路為本模塊的核心，它提供對(duì)外的藍(lán)牙連接通道，支持藍(lán)牙串行協(xié)議(Bluetooth Serial Port Profile)服務(wù)，完成將藍(lán)牙信息轉(zhuǎn)換為串口信息。該模塊可以通過(guò)AT命令實(shí)現(xiàn)對(duì)串口參數(shù)（波特率、校驗(yàn)位、停止位）、藍(lán)牙主被方式、連接密碼等進(jìn)行設(shè)置。

藍(lán)牙模塊電路采用BTM0704C2P藍(lán)牙內(nèi)嵌模塊，有效距離為10米，實(shí)現(xiàn)協(xié)議包括LM、LC、L2cap、SDP、RFCOMM，支持藍(lán)牙串行協(xié)議(Bluetooth Serial Port Profile)服務(wù)，兼容藍(lán)牙 2.1+EDR 規(guī)范。該模塊可以通過(guò)AT命令實(shí)現(xiàn)對(duì)串口參數(shù)（波特率、校驗(yàn)位、停止位）、藍(lán)牙主被方式、連接密碼等進(jìn)行設(shè)置。

弱電主供電回路提供給藍(lán)牙模塊電路、紅外接收電路和紅外發(fā)送電路所需要的弱電供電，弱電主供電回路中的電源管理芯片采用的是超低功耗DC-DC芯片S-812C33BMC，使之產(chǎn)生3.3V電壓給系統(tǒng)供電。紅外發(fā)送調(diào)制時(shí)鐘采用74HC00和電阻電容組成的38KHz振蕩電路。紅外接收頭采用HM338/IRM38BL接收管，紅外發(fā)送管采用AT203。

5.4 手機(jī)抄表軟件說(shuō)明

手機(jī)抄表單元就是安裝了手機(jī)抄表軟件程序的智能手機(jī)，手機(jī)抄表軟件采用Android系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)，軟件包括三個(gè)大的功能：建立通信通道、表計(jì)抄讀和設(shè)置、數(shù)據(jù)后期處理。

目前智能手機(jī)基本上都帶有藍(lán)牙功能，手機(jī)抄表軟件首先開啟藍(lán)牙、使用手機(jī)自帶的藍(lán)牙功能與藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊完成藍(lán)牙配對(duì)，這樣就建立了與藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊的通訊通道，然后根據(jù)表計(jì)的協(xié)議生成不同的指令流、將指令流下發(fā)到藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊并接收返回的數(shù)據(jù)流，最后軟件還可以對(duì)抄讀和設(shè)置日志數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)或者上傳到服務(wù)器等。

5.4.1 手機(jī)抄表軟件功能圖如下：

5.4.2 手機(jī)抄表軟件使用說(shuō)明

(1)連接藍(lán)牙。選擇連接藍(lán)牙圖標(biāo)，在彈出窗口中掃描藍(lán)牙設(shè)備，并進(jìn)行連接。

(2)抄讀。首先選擇抄讀方案，手工輸入表地址或者自動(dòng)識(shí)別表地址，點(diǎn)擊方案中的一項(xiàng)或按方案自動(dòng)抄讀。

(3)查詢。點(diǎn)擊抄讀查詢或設(shè)置查詢可以查詢?cè)O(shè)置的內(nèi)容或查詢的內(nèi)容。

(4)數(shù)據(jù)上傳。點(diǎn)擊數(shù)據(jù)上傳圖標(biāo)上傳抄讀和設(shè)置數(shù)據(jù)。

6、結(jié)語(yǔ)

由于采取通用的智能手機(jī)平臺(tái)，不依賴硬件設(shè)備，不需要定制產(chǎn)品，只要是采用相同的手機(jī)操作系統(tǒng)程序代碼就可以通用；

只需要額外加一個(gè)藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表的抄讀和設(shè)置，而且該模塊不依賴手機(jī)產(chǎn)品，也是一個(gè)很通用化的產(chǎn)品；

智能手機(jī)平臺(tái)在編程工具方面都具有很好的擴(kuò)展性，故本發(fā)明在功能上擴(kuò)展性強(qiáng)；智能手機(jī)平臺(tái)在通信通道上有較強(qiáng)的延伸性，故能夠依靠本特點(diǎn)搭建很好的解決方案，如和主臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信等。

參考文獻(xiàn)

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[2]姚昱昱,劉衛(wèi)國(guó).Android的架構(gòu)與應(yīng)用開發(fā)研究.《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用》,2008第11期.

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篇(4)

PLC接入設(shè)備分局段設(shè)備和用戶端PLC調(diào)制解調(diào)器。局段負(fù)責(zé)與內(nèi)部PLC調(diào)制解調(diào)器的通信和與外部網(wǎng)絡(luò)連接。在通信時(shí)來(lái)自用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)入調(diào)制解調(diào)器后，通過(guò)用戶配電線路傳輸?shù)骄侄嗽O(shè)備，局端設(shè)備將信號(hào)解調(diào)出來(lái)，再轉(zhuǎn)到外部的Internet。該技術(shù)不需要重新布線，在現(xiàn)有低壓配電線路上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、和視頻業(yè)務(wù)的承載。終端用戶只需插上電源插座即可實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)接入，電視接收、打電話等。同樣電力線通信技術(shù)也可應(yīng)用于其他相關(guān)領(lǐng)域，對(duì)于重要場(chǎng)所的監(jiān)控和保護(hù)，一直需要投入大量的人力和財(cái)力，現(xiàn)在只需利用電源線，用極低的代價(jià)更新原有監(jiān)控設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。目前電力系統(tǒng)抄表,基本上主要依靠人工抄表完成。人工抄表的準(zhǔn)確性、同步性難以保證。同時(shí)由于抄表地點(diǎn)分散，表記數(shù)量眾多，所以抄表的工作量巨大。基于電力線路載波(PLC)通信方式的自動(dòng)抄表裝置，由于不需要重鋪設(shè)通信信道，節(jié)省了施工及線路費(fèi)用,成為現(xiàn)代電力通訊的首選方式，使得抄表的工作量大大減少。近年來(lái)居民小區(qū)及大樓朝智能化發(fā)展，現(xiàn)在的智能化建筑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了5A。但是這些不同的系統(tǒng)自動(dòng)化需要不同的網(wǎng)絡(luò)支持；給建設(shè)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的壓力。借助電力線通信技術(shù)，無(wú)論是監(jiān)控、消防、樓宇還是辦公或者通信自動(dòng)化都可以利用電力線實(shí)現(xiàn)，便于管理和擴(kuò)展。

電力線通信主要優(yōu)勢(shì)：

電力線通信有無(wú)可比擬的網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)勢(shì)，我國(guó)擁有全世界排名第二的電力輸電線路，擁有用電用戶超過(guò)10億，居民家里誰(shuí)都離不開電力線；顯然連接這10億用戶的既存電力線是提供上網(wǎng)服務(wù)的巨大物質(zhì)基礎(chǔ)。在廣闊的農(nóng)村地區(qū)，特別是那些電話網(wǎng)絡(luò)不太發(fā)達(dá)的地區(qū)，PLC更有用武之地，畢竟電力網(wǎng)規(guī)模之大是任何網(wǎng)都不可比擬的。雖然這些地區(qū)上網(wǎng)短期需求量并不大，市場(chǎng)發(fā)展成熟較慢，但會(huì)存在電力線上網(wǎng)先入為主的局面，對(duì)PLC的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和擴(kuò)展非常有利。

電力線通信可充分利用現(xiàn)有低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，不需要任何新的線路鋪設(shè)，隨意接入，簡(jiǎn)單方便的安裝設(shè)備及使用方式，節(jié)約了資源和費(fèi)用，無(wú)需挖溝和穿墻打洞，避免了對(duì)建筑物和公共設(shè)施的破壞，同時(shí)也節(jié)省了人力，共享互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接，高通訊速率可達(dá)141Mbps（將未通過(guò)升級(jí)設(shè)備可達(dá)200Mbps）。PLC調(diào)制解調(diào)器放置在用戶家中，局端設(shè)備放置在樓宇配電室內(nèi)，隨著上游芯片廠商14M產(chǎn)品技術(shù)相對(duì)成熟。PLC設(shè)備整體投入不斷下降，據(jù)調(diào)查當(dāng)前14M的PLCModem產(chǎn)品其成本已降到普通的ADSL接入貓相仿的水平，而局端設(shè)備則更便宜。由于一般一個(gè)局端拖帶PLC調(diào)制解調(diào)器的規(guī)模為20-30臺(tái)，因此隨著用戶的增長(zhǎng)，局端設(shè)備可以隨時(shí)動(dòng)態(tài)增加，這一點(diǎn)對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，不必在設(shè)備采購(gòu)初期投入巨大的資金。因此也有寬帶網(wǎng)絡(luò)接入最后一公里最具競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案之稱。

電力線通信的缺點(diǎn)

傳輸帶寬的問(wèn)題。PLC與電話線上網(wǎng)從本質(zhì)上講并沒(méi)有區(qū)別，都是利用銅線作為傳輸媒質(zhì)，銅線上網(wǎng)的最大問(wèn)題是不能解決傳輸帶寬問(wèn)題。雖然14M的產(chǎn)品已經(jīng)成熟，但電力線上網(wǎng)是共享帶寬，若同一地區(qū)多個(gè)用戶同時(shí)上網(wǎng)則數(shù)據(jù)傳輸速度將會(huì)相應(yīng)降低，如何保證用戶能夠獲得足夠帶寬成為挑戰(zhàn)噪聲安全性問(wèn)題。由于電力網(wǎng)使用的大多是非屏蔽線，用它來(lái)傳輸數(shù)據(jù)不可避免的會(huì)形成電磁輻射，從而會(huì)對(duì)其它無(wú)線通信，如公安部門或軍事部門的通信造成干擾；再次電力線上網(wǎng)存在不穩(wěn)定的問(wèn)題，家用電器產(chǎn)生的電磁波對(duì)通信產(chǎn)生干擾，時(shí)常會(huì)發(fā)生一些不可預(yù)知的錯(cuò)誤。與信號(hào)潔凈特性恒定的Ethernet電纜相比，電力線上接入了很多電器，這些電器任何時(shí)候都可以插入或拆開，并機(jī)或關(guān)閉電源。因而導(dǎo)致電力線的特性不斷變化，影響網(wǎng)速。

衰減問(wèn)題。與以太網(wǎng)接入或者ADSL接入不同，盡管PLC接入可以選擇家庭內(nèi)任意電力插座聯(lián)接到Internet，但是就目前而言，由于衰減因素仍然存在，不同接入點(diǎn)的帶寬是不一樣的，如果家庭比較大，那么在最遠(yuǎn)處接入，帶寬衰減將非常明顯。其次大部分情況下，PLC數(shù)據(jù)需要通過(guò)電表傳輸，帶寬往往在這里產(chǎn)生非常大的衰減，這成為PLC的技術(shù)瓶頸之一，有專家表示主要問(wèn)題在于電表的設(shè)計(jì)，而不是PLC自身的技術(shù)因素，但由于電表是既有產(chǎn)品，不可能對(duì)其大規(guī)模換用，所以只能通過(guò)PLC產(chǎn)品自身技術(shù)來(lái)克服PLC衰減問(wèn)題。

目前我國(guó)在沈陽(yáng)及北京多個(gè)小區(qū)開通了多個(gè)PLC接入試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，主要以2M和14M帶寬接入為主。由于法律、服務(wù)、技術(shù)指標(biāo)等影響，還沒(méi)有大規(guī)模的商用PLC系統(tǒng)投入使用。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，相關(guān)技術(shù)將逐步得到有效解決。最近國(guó)電科技推出的200Mb/sPLC接入方案具有布線簡(jiǎn)單，電磁輻射低，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在接入帶寬及穩(wěn)定性方面有了重大突破，具有強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和廣泛的市場(chǎng)前景。電力線通信技術(shù)畢將得到廣泛應(yīng)用發(fā)展。

篇(5)

關(guān)鍵詞：智能電表;抄核收效率;用電信息采集 

中圖分類號(hào)：TM933     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A      文章編號(hào)：1006-8937（2015）36-0077-02 

1  智能電表介紹及主要用途 

 智能電表是在原電子式電表的基礎(chǔ)上開發(fā)面世的新產(chǎn)品，它主要由電子元器件構(gòu)成，其工作原理是先通過(guò)對(duì)用電客戶供電電流和電壓的實(shí)時(shí)采樣，采用專用電能表集成電路，對(duì)采樣電流和電壓信號(hào)進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換為與電能成正比的脈沖輸出，最后再通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理和控制，把脈沖顯示為用電量并輸出。 

 由于智能電表采用了電子表技術(shù)，可以通過(guò)相關(guān)通信協(xié)議與計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)編程軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)其硬件的控制管理。因此智能電表不僅有外觀體積小的特點(diǎn)，還具有遠(yuǎn)傳控制（遠(yuǎn)程斷送電、遠(yuǎn)程抄表）、復(fù)費(fèi)率、預(yù)付費(fèi)用電、識(shí)別惡性負(fù)載、反竊電等功能，并且可通過(guò)對(duì)控制軟件中不同參數(shù)的修改，來(lái)滿足對(duì)控制功能的不同要求，而這些功能對(duì)于過(guò)去傳統(tǒng)的感應(yīng)式電表來(lái)說(shuō)，都是很難或不可能實(shí)現(xiàn)的。 

2  國(guó)網(wǎng)池州供電公司智能電表的安裝使用現(xiàn)狀 

 目前，根據(jù)智能電網(wǎng)建設(shè)的要求，全國(guó)范圍內(nèi)正大力推廣智能電表的應(yīng)用，國(guó)網(wǎng)池州供電公司自2010年開始推廣并安裝普及智能電表，投入了大量的人力、物力、資金。 

截至2014年，智能電表安裝應(yīng)用率100%，用電信息采集覆蓋率85.93%，用電信息周期采集成功率98.34%。 

目前，已實(shí)現(xiàn)的智能電表的用途包括：遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程費(fèi)控、用電異常、計(jì)量異常在線監(jiān)測(cè)、反竊電。 

3  智能電表應(yīng)用成效 

3.1  抄核收效率大幅提升 

 據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2014年，公司直供客戶約18.4萬(wàn)戶，較2011年新增4.4萬(wàn)戶，抄核收效率由1 871戶/人提升至2 486戶/人，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄核算用戶比例由56.84%提升至99.41%。 

所轄貴池、青陽(yáng)、東至、石臺(tái)四個(gè)縣公司自安裝智能電表以來(lái)，在抄核收人員減少60余人的情況下，抄核收效率大幅提升，最高的東至公司達(dá)到了1555戶/人，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄核算用戶比例平均為99.41%。 

3.2  違約用電、反竊電查處成效明顯 

  相對(duì)于傳統(tǒng)的感應(yīng)式電表外形設(shè)計(jì)，目前的智能電表均采用了接線端子內(nèi)置的設(shè)置方法，即把接線端子封閉在整個(gè)表殼內(nèi)，并對(duì)外殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了加強(qiáng)，使電表難以被打開，或打開表后有明顯痕跡，并留有永久性記錄。 

同時(shí)，新電表采用了屏蔽和抗干擾性強(qiáng)的電子元件，具備異常接線檢測(cè)能力。因此目前智能電表除具備了傳統(tǒng)電能表基本用電量的計(jì)量功能外，還具備反反向竊電、強(qiáng)磁場(chǎng)竊電、火線短路竊電等多種反竊電功能，在一定程度上杜絕了漏電、偷電的現(xiàn)象。 

 按照國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司《反竊電專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案》和開展采集系統(tǒng)異常數(shù)據(jù)專項(xiàng)清理工作的通知要求，國(guó)網(wǎng)池州供電公司利用計(jì)量異常在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)計(jì)量異常、用電異常等情況進(jìn)行周管控，每日實(shí)時(shí)對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷、現(xiàn)場(chǎng)檢查和處理反饋，截至2014年底，共處理表需量超變壓器容量、負(fù)荷超變壓器容量、電壓斷缺相、電流失流、高供高計(jì)B相異常、電能表開蓋、反向有功示值大于0、電能表倒走類Ⅰ級(jí)異常數(shù)據(jù)就達(dá)2 500余條。 

3.3  用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用不斷深化 

  隨著用電管理水平的不斷提高，改變以往陳舊的人工抄表方式，從根本上解決抄表誤抄、估抄、漏抄、不到位等現(xiàn)象以及抄表數(shù)據(jù)不同時(shí)、不準(zhǔn)時(shí)、不準(zhǔn)確、報(bào)表周期長(zhǎng)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)慢等缺點(diǎn)，建成可覆蓋全部用戶、支持全面電費(fèi)控制、實(shí)現(xiàn)全部用戶信息采集的用電信息采集系統(tǒng)更顯迫在眉睫。 

國(guó)網(wǎng)池州供電公司按照統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一組織實(shí)施的原則，制定了市縣公司用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)方案并實(shí)施，不斷加快用電采集系統(tǒng)建設(shè)力度，進(jìn)一步拓展用電采集系統(tǒng)應(yīng)用范圍，安裝采集裝置用戶總數(shù)、主站成功采集用戶總數(shù)、用電信息采集覆蓋率、用電信息周期采集成功率和日均采集成功率均持續(xù)提升。 

3.4  營(yíng)銷各項(xiàng)管理指標(biāo)穩(wěn)步提升 

 隨著智能電表的大量普及和用電信息采集系統(tǒng)的深化應(yīng)用，抄表收費(fèi)等越來(lái)越多的工作將由電腦代替，抄表人員逐漸不需到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抄表，有效減少了人員、車輛等方面的投資，也減少了人員誤抄、估抄、漏抄等不良習(xí)慣的發(fā)生，電能表實(shí)抄率、抄表準(zhǔn)時(shí)率、自動(dòng)化抄表結(jié)算率等營(yíng)銷服務(wù)指標(biāo)逐年提升。 

 同時(shí)，國(guó)網(wǎng)池州供電公司將抄表人員的工作重心逐步轉(zhuǎn)移到催費(fèi)上，深化應(yīng)用居民無(wú)停電催費(fèi)的特有工作模式，強(qiáng)化柔性催費(fèi)，保證公司電費(fèi)的顆粒歸倉(cāng)。制定了《低壓客戶停送電管理制度》，實(shí)行欠費(fèi)停電申請(qǐng)批準(zhǔn)制度，利用遠(yuǎn)程停復(fù)電功能對(duì)欠費(fèi)停電客戶進(jìn)行流程跟蹤和管控，保證客戶在繳清電費(fèi)后規(guī)定時(shí)限內(nèi)最快速度恢復(fù)供電，減少客戶不良情緒和投訴的發(fā)生。 

4  智能電表推廣使用中遇到的問(wèn)題　4.1  部分用戶的擔(dān)憂或過(guò)激行為 

 部分用戶對(duì)智能電表的用途和計(jì)量準(zhǔn)確性存在擔(dān)憂或過(guò)激行為。智能電表是為實(shí)現(xiàn)國(guó)家智能電網(wǎng)而推出的一種新計(jì)量設(shè)備，具有電價(jià)實(shí)時(shí)查詢、智能扣費(fèi)、電量記憶、高精度計(jì)量、信息遠(yuǎn)程傳送、余額報(bào)警、凍結(jié)抄表時(shí)間等功能特性，不僅能最大限度避免人為錯(cuò)誤，而且可有效防止竊電行為。理論上說(shuō)，智能電表確實(shí)能降低用戶的電力開支，使電力消費(fèi)更趨于合理，但由于電表偶爾出現(xiàn)技術(shù)缺陷，加上大多數(shù)情況下用戶缺少智能電表使用常識(shí)，導(dǎo)致智能電表目前并不能主動(dòng)幫助節(jié)省家庭用電量，讓人們產(chǎn)生了一種“電費(fèi)漲了”的假象，使部分用戶對(duì)智能電表的推廣滋生了誤解和阻撓。 

4.2  設(shè)備質(zhì)量參差不齊 

目前使用的智能電表及相關(guān)采集配套設(shè)備是由多家廠家供應(yīng)，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，一定程度上，間接影響了智能電表準(zhǔn)確計(jì)量的可信度。因此，智能電網(wǎng)或高級(jí)量測(cè)體系的發(fā)展對(duì)智能電能表提出了更高的要求，這符合當(dāng)今時(shí)展的趨勢(shì)，也對(duì)智能電能表的智能效應(yīng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。那么既然是智能電能表，其細(xì)節(jié)也應(yīng)該同步展現(xiàn)智能化，而現(xiàn)有的處理數(shù)據(jù)、檢測(cè)方式、設(shè)計(jì)模塊、接口類型均不足以滿足對(duì)未來(lái)智能電能表的推廣需求。這就要求未來(lái)的智能電能表，無(wú)論從外觀設(shè)計(jì)，還是使用，或者是功能上均應(yīng)具備智能化、信息化等特征，以便為智能電能表的推廣普及提供更加便捷的途徑。 

4.3  采集設(shè)備頻點(diǎn)不一 

縣公司采集設(shè)備存在多個(gè)頻點(diǎn)，頻點(diǎn)的不統(tǒng)一對(duì)縣公司用電信息采集系統(tǒng)的集中管理和運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)很大不便，同時(shí)也帶來(lái)設(shè)備之間的互不兼容，一旦發(fā)生故障或緊急情況，難以快速有效地處理。 

4.4  智能電表的部分功能未充分發(fā)揮作用 

由于智能表本身及通道、集中器、主站等技術(shù)原因和地域特征的局限性，使采集計(jì)算獲得的線損數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，起不到分析監(jiān)測(cè)臺(tái)區(qū)線損的作用。受經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整影響，部分行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩嚴(yán)重，一些高耗能、高污染以及工藝落后企業(yè)整頓力度較大，隨時(shí)有可能關(guān)停，使預(yù)購(gòu)電的推廣存在較大阻力。 

5  應(yīng)對(duì)措施 

5.1  繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)智能電表應(yīng)用及用電信息采集系統(tǒng)的宣      傳力度 

 智能電表并不是一安裝上去就能見效的節(jié)能工具，在目前階段，它發(fā)揮的作用是幫助用戶改變以往生活用電習(xí)慣，優(yōu)化用電方式，應(yīng)該說(shuō)它更像是用一種精確的方式來(lái)提醒消費(fèi)者隨時(shí)注意電能消耗。 

與傳統(tǒng)電表相比，智能電表更加敏感，任何細(xì)微的電流都會(huì)被記錄，更精確分辨出消費(fèi)者用電的時(shí)間區(qū)間，在實(shí)行階梯電價(jià)的今天，高峰時(shí)段用電跟閑暇時(shí)段用電其價(jià)格相差一倍多。由于智能電表可隨時(shí)顯示消費(fèi)者用電情況，消費(fèi)者可利用用電“峰谷”時(shí)段，在用電高峰期減少家庭用電量，并將一些大功率電氣設(shè)備的使用時(shí)間安排在“谷底”時(shí)段。 

因此，讓更多的人“智能”的用電才是智能電表的功能所在，實(shí)現(xiàn)用電客戶明白消費(fèi)、誠(chéng)信消費(fèi)，做到用相同的電花最少的錢。 

5.2  加快推進(jìn)用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用 

 “全覆蓋、全采集、全費(fèi)控”是用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)，此系統(tǒng)的建設(shè)是借助現(xiàn)代化技術(shù)手段，更好的為營(yíng)銷業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)支持， 同時(shí)為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供必要的保障。加強(qiáng)在線監(jiān)控、反竊電查處、負(fù)荷控制、遠(yuǎn)程費(fèi)控、預(yù)付費(fèi)、臺(tái)區(qū)線損統(tǒng)計(jì)等功能應(yīng)用，加大縣公司自動(dòng)抄表結(jié)算比重，加強(qiáng)采集數(shù)據(jù)質(zhì)量管控，開展縣公司建設(shè)運(yùn)行指標(biāo)常態(tài)評(píng)價(jià)。 

5.3  利用智能電表降低電費(fèi)回收風(fēng)險(xiǎn) 

 繼續(xù)深化“抄表自動(dòng)化、核算智能化、回收費(fèi)控化、交費(fèi)多元化、賬務(wù)實(shí)時(shí)化、服務(wù)互動(dòng)化”的營(yíng)銷抄核收新模式。認(rèn)真分析產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、經(jīng)濟(jì)政策變化等因素對(duì)電費(fèi)回收的影響，加大電費(fèi)收費(fèi)過(guò)程管控，繼續(xù)推行居民無(wú)停電催費(fèi)模式，推動(dòng)預(yù)購(gòu)電在商業(yè)用戶及縣公  本文由wWw.DyLw.NeT提供，第一論 文 網(wǎng)專業(yè)教育教學(xué)論文和以及服務(wù)，歡迎光臨dYlw.nET司的應(yīng)用，全面實(shí)現(xiàn)高壓客戶和低壓客戶人工抄表方式向遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表轉(zhuǎn)變。推行低壓商業(yè)用戶遠(yuǎn)程費(fèi)控業(yè)務(wù)應(yīng)用，確保回收風(fēng)險(xiǎn)可控，全力推廣交費(fèi)電子化，實(shí)現(xiàn)新裝用戶批量代扣，努力提高社會(huì)化繳費(fèi)率。 

 

參考文獻(xiàn)： 

[1] 孫邈.淺析智能電表的概念及應(yīng)用[J].中國(guó)科技縱橫，2013，（21）. 

篇(6)

關(guān)鍵詞 微功率無(wú)線 智能抄表 無(wú)線自組網(wǎng)

中圖分類號(hào)：f626文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

0、引言

智能電網(wǎng)的核心在于，構(gòu)建具備智能判斷與自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力的多種功能統(tǒng)一入網(wǎng)和分布式管理的智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用最經(jīng)濟(jì)與最安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的最優(yōu)配置與利用，提高電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的可靠性和能源利用效率。與以往AMR系統(tǒng)相比，AMI系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)AMI系統(tǒng)的組網(wǎng)和通信能力提出了更高的要求。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，一個(gè)能滿足上述要求的本地通信網(wǎng)絡(luò)是關(guān)鍵。

1、本地通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案

綜合評(píng)估現(xiàn)在市場(chǎng)上現(xiàn)有的本地通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方案如下：

類型 支持速率 路由深度 工程難度 擴(kuò)展?fàn)顟B(tài) 成本估算

無(wú)線 10kbps 8 安裝簡(jiǎn)易 雙向?qū)崟r(shí)，支持互動(dòng) 適中

窄帶載波

寬帶載波 200Mbps 無(wú) 無(wú)法覆蓋散點(diǎn) 隨用電負(fù)載變化，可支持實(shí)時(shí)互動(dòng) 較高

RS485 9600bps 無(wú) 穿線困難 雙向?qū)崟r(shí)，支持互動(dòng) 高

我們可以從用戶需求以及整體方案等方面做進(jìn)一步分析，并做出載波與無(wú)線兩大類本地通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的對(duì)比，顯示微功率無(wú)線通信的技術(shù)優(yōu)勢(shì)所在：

（1）能全面覆蓋、全面實(shí)施預(yù)付費(fèi)等增值功能。低壓PLC通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性僅能勉強(qiáng)滿足周期性抄表的要求，但完成實(shí)時(shí)性要求高的增值服務(wù)卻很困難，而微功率無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的通信更可靠而且速率更快，因此單次抄表成功率更高，實(shí)時(shí)性更好。

（2）大規(guī)模實(shí)施能源信息采集系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)用環(huán)境非常復(fù)雜。對(duì)于低壓PLC而言，電網(wǎng)的信號(hào)衰減、阻抗的時(shí)變性、干擾源多且強(qiáng)，會(huì)嚴(yán)重影響電力線載波通信的性能。而微功率無(wú)線通信能采用無(wú)線自組網(wǎng)的方式來(lái)保證通信環(huán)境的自適應(yīng)能力。

（3）未來(lái)若干年的通信可靠性是AMI實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)重點(diǎn)考慮的方面。對(duì)于低壓PLC而言，當(dāng)設(shè)備安裝完畢，其所采用的載波技術(shù)就固化了，但電網(wǎng)的污染會(huì)向前發(fā)展，而過(guò)分規(guī)管和治理低壓電力線上干擾數(shù)據(jù)通信的因素可能會(huì)不合理和不經(jīng)濟(jì)。對(duì)于微功率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)而言，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的同頻段的各種無(wú)線信號(hào)的傳播范圍較小，再加上調(diào)頻等頻率自適應(yīng)機(jī)制，能避免單頻點(diǎn)工作，從目前使用的效果來(lái)看，微功率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)作為下一代無(wú)線抄表技術(shù)已得到確認(rèn)。

2、微功率無(wú)線抄表

與其他通信技術(shù)比較而言，微功率無(wú)線抄表的成功應(yīng)用需要注意三個(gè)核心問(wèn)題：一是低成本問(wèn)題，由于無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)涉及到千家萬(wàn)戶，其本身的成本直接影響用戶的接受程度；其次是低功耗問(wèn)題，絕大部分用戶側(cè)表計(jì)都需要以節(jié)能為優(yōu)先，從而影響到網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和協(xié)議設(shè)計(jì)；最后是自組網(wǎng)問(wèn)題，為了保證表計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù)和控制中心命令及時(shí)準(zhǔn)確的傳輸，可靠性和自愈能力也是無(wú)線自動(dòng)抄表網(wǎng)絡(luò)的重要要求。

在無(wú)線通信理論中，簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信很難達(dá)到很好的區(qū)域覆蓋，自組織MESH網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)環(huán)境的特征構(gòu)建自組織成一個(gè)關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)在覆蓋范圍內(nèi)電波的非視距的曲線傳播，從而達(dá)到一定區(qū)域范圍內(nèi)的通信覆蓋。綜合而言，無(wú)線自組網(wǎng)MESH協(xié)議才是目前國(guó)內(nèi)微功率無(wú)線發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域，該問(wèn)題也是國(guó)內(nèi)微功率無(wú)線設(shè)備在標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用上進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模推廣的主要突破口。

3、無(wú)線自組網(wǎng)

洪泛算法是最早、最簡(jiǎn)單的無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議。節(jié)點(diǎn)以廣播的形式發(fā)送消息，接收到消息的節(jié)點(diǎn)再以廣播形式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包給所有的鄰節(jié)點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程重復(fù)執(zhí)行，直到數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地或者達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大跳數(shù)。層次型自組織算法是為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的低功耗自適應(yīng)聚類路由算法，主要通過(guò)隨機(jī)選擇聚類首領(lǐng)、平均分?jǐn)傊欣^通信業(yè)務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。以數(shù)據(jù)為中心的自組織算法的主要思想是，通過(guò)高層的描述方式―元數(shù)據(jù)來(lái)命名傳感數(shù)據(jù)。在發(fā)送真實(shí)的數(shù)據(jù)之前，傳感器節(jié)點(diǎn)廣播采集數(shù)據(jù)的描述信息元數(shù)據(jù)，當(dāng)有相應(yīng)的請(qǐng)求時(shí)，才有目的地發(fā)送數(shù)據(jù)信息。以上算法均在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織算法上取得不少進(jìn)展，但均有不同程度的局限性，這說(shuō)明無(wú)線自組網(wǎng)路由協(xié)議方面還有待進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

圖1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

4、微功率無(wú)線與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)應(yīng)用的融合

國(guó)內(nèi)對(duì)微功率無(wú)線通信技術(shù)在電網(wǎng)抄表業(yè)務(wù)上已經(jīng)應(yīng)用較多，比較典型的“持卡購(gòu)電，遠(yuǎn)程下發(fā)購(gòu)電信息”的業(yè)務(wù)模式對(duì)本地通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求可以概括如下：

（1）售電信息交互時(shí)效性：具備較高的售電信息交互成功率和及時(shí)性，提升客戶享受購(gòu)電服務(wù)的便捷性和可靠性，降低運(yùn)行維護(hù)工作量。

（2）數(shù)據(jù)采集時(shí)效性：具備較高的通信穩(wěn)定性和成功率，支撐各項(xiàng)業(yè)務(wù)的正常開展。

（3）安裝調(diào)試的可操作性：安裝調(diào)試盡量簡(jiǎn)單，提升施工可操作性，確保工程質(zhì)量和進(jìn)度。

（4）運(yùn)行過(guò)程的易維護(hù)性：具備較高的可維護(hù)性，減少外界因素的影響，現(xiàn)場(chǎng)排查和故障處理工作技術(shù)簡(jiǎn)單易操作，降低技術(shù)門檻，確保今后運(yùn)行維護(hù)工作的可實(shí)施性。

（5）各類環(huán)境的普遍適用性：具備對(duì)各類低壓臺(tái)區(qū)，各類建筑結(jié)構(gòu)的普遍適用性。

（6）對(duì)臺(tái)區(qū)線損管理的支撐能力：簡(jiǎn)化臺(tái)區(qū)線損管理，輔助排查臺(tái)區(qū)電源關(guān)系，及時(shí)跟蹤臺(tái)區(qū)電源關(guān)系的調(diào)整變化。

（7）對(duì)終端設(shè)備自動(dòng)管理的支撐能力：支持報(bào)警信息、異動(dòng)信息的主動(dòng)上報(bào)，并能夠輔助系統(tǒng)主站實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)信息的自動(dòng)化管理。

由上能明確看到，微功率無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可以有力支撐業(yè)務(wù)需求，但也要認(rèn)識(shí)到，該技術(shù)在對(duì)各類環(huán)境的普遍適應(yīng)等方面還有較多改進(jìn)的地方，需要對(duì)微功率無(wú)線設(shè)備的頻率自調(diào)整和自適應(yīng)能力進(jìn)行增強(qiáng)，并開展互聯(lián)互通技術(shù)研究，提升對(duì)電力自動(dòng)化的技術(shù)支持能力。

5、微功率無(wú)線的互聯(lián)互通

目前國(guó)內(nèi)的微功率無(wú)線應(yīng)用在用電信息采集規(guī)模相對(duì)較小，現(xiàn)有無(wú)線設(shè)備運(yùn)行效果均能基本滿足電力相關(guān)業(yè)務(wù)的需求，而且其應(yīng)用效果對(duì)硬件設(shè)備沒(méi)有過(guò)多依賴，各個(gè)廠家產(chǎn)品的組網(wǎng)技術(shù)各具特色，具有相互融合統(tǒng)一的條件。從國(guó)內(nèi)供電企業(yè)的角度來(lái)看，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通不僅能保證用電信息采集系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，也利于統(tǒng)一安裝調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)，提升現(xiàn)場(chǎng)工作標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高工作效率。在電力資產(chǎn)管理方面，更可以減輕備品壓力，降低庫(kù)存，節(jié)約維護(hù)投入，提升微功率無(wú)線設(shè)備的利用水平。

為了有效的推進(jìn)微功率無(wú)線設(shè)備的互聯(lián)互通工作，需要嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家無(wú)線電管理有關(guān)規(guī)定，依據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司用電信息采集和智能電能表技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一機(jī)械性能和電氣性能等技術(shù)指標(biāo)，統(tǒng)一空中幀格式，遵照OSI協(xié)議架構(gòu)，規(guī)范物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的功能，實(shí)現(xiàn)表端模塊對(duì)集中器功能的全兼容，實(shí)現(xiàn)頻點(diǎn)自調(diào)整和頻率自適應(yīng)，并建立對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)測(cè)試體系，開展驗(yàn)證比對(duì)。

圖2 微功率無(wú)線協(xié)議棧分層結(jié)構(gòu)

6、結(jié)論

隨著電力事業(yè)的發(fā)展，科學(xué)新技術(shù)已不斷的滲透到我們工作的每一個(gè)環(huán)節(jié)，提高了我們的工作效率，增加了公司的效益水平。微功率無(wú)線通信在電力集抄方面的應(yīng)用，支撐了供電企業(yè)相應(yīng)的營(yíng)業(yè)模式，優(yōu)化了電力系統(tǒng)的營(yíng)銷流程，節(jié)省了勞動(dòng)力、提高了工作效率，降低了低壓線損率，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的最大化。但它目前總體上還是一種處于推廣應(yīng)用的新技術(shù)，需要更多的應(yīng)用實(shí)踐，因此加強(qiáng)管理、改進(jìn)技術(shù)、不斷完善是保證微功率無(wú)線通信技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳博、徐建政、劉宵、基于Si4432的新型微功率無(wú)線抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、中國(guó)高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)第二十六屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電力系統(tǒng)專業(yè)委員會(huì)2010年年會(huì)，2010。

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篇(7)

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng) 485總線 232總線

中圖分類號(hào)：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（c）-0021-02

1 系統(tǒng)功能描述

遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)主要由主站端數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)、客戶端基于單片機(jī)的抄表模塊、具有串行數(shù)據(jù)通信接口的電能計(jì)量?jī)x表三部分組成。客戶端的自動(dòng)抄表模塊與數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)通過(guò)RS-485串行通信接口相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的工作原理是：用戶終端的智能電表通過(guò)RS-232協(xié)議將數(shù)據(jù)傳送給抄表終端模塊，抄表終端在收到命令后把存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給上級(jí)數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，這樣就完成了一次數(shù)據(jù)交換。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是研究客戶端基于單片機(jī)的電能表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)終端的實(shí)現(xiàn)方案和硬件設(shè)計(jì)。

綜合考慮各種因素之后，將該終端單片機(jī)抄表模塊所需實(shí)現(xiàn)的主要功能定義如下。

第一，正常情況下采用市電（220 V交流電）供電的方式，即采用交流電源即能維持終端模塊的正常工作；系統(tǒng)具有備用電池供電功能以保證在斷電情況下的供電。

第二，具有數(shù)據(jù)掉電保護(hù)功能，能保存用戶用電電量等信息。

第三，抄表終端與智能電表、遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)分別通過(guò)RS-232和RS-485協(xié)議進(jìn)行通信。

第四，終端模塊具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，便于實(shí)時(shí)測(cè)量用戶用電電量。

2 系統(tǒng)分析

應(yīng)用于遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的電能表有脈沖電能表和智能電能表兩類。

脈沖電能表：能夠輸出與轉(zhuǎn)盤數(shù)成正比的脈沖串[1]。

智能電能表：可以通過(guò)串行口以編碼方式進(jìn)行通信，按照智能表的輸出接口通信方式劃分，智能電能表可分為串行通行接口型和低壓配電線載波接口型兩大類[1]。

電能表的兩種輸出接口比較：輸出脈沖方式技術(shù)簡(jiǎn)單但在傳輸過(guò)程中容易發(fā)生丟失脈沖或產(chǎn)生多脈沖現(xiàn)象，而且不能重新發(fā)送；而具有串行接口輸出方式的智能電表則可以通過(guò)相關(guān)協(xié)議將采集的多項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠的遠(yuǎn)程傳輸[1]。因而本文中采用的電能表為具有串行通信接口的智能電表。

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)供電方式設(shè)計(jì)

由于本模塊的使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相對(duì)特殊，故對(duì)于電源的設(shè)計(jì)必須充分考慮到系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性。長(zhǎng)期以來(lái)單片機(jī)系統(tǒng)中使用的集成電路器件絕大多數(shù)在5 V或3 V的典型電壓下工作。為了避免采用多電源供電方案帶來(lái)的供電模塊設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜等問(wèn)題，在設(shè)計(jì)本單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)所采用的集成器件的典型工作電壓均為5 V。

在本系統(tǒng)中，220 V的單相交流電作為電源輸入，輸出為穩(wěn)定的+5 V電壓。供電模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)220～5 V的電壓轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)方案如下：首先220 V的交流電通過(guò)防雷抗干擾電路，接著利用220/18 V變壓器降壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路得到18 V左右直流電壓，再接著通過(guò)一系列的隔離濾波進(jìn)入直流轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器件LM2575最終得到系統(tǒng)正常工作所需要的5 V電壓。另外，考慮到現(xiàn)場(chǎng)存在停電的可能性，還應(yīng)該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的備用電源。備用電源可以采用比較常見的鎳氫電池，當(dāng)系統(tǒng)正常供電時(shí)，電池處于充電狀態(tài)，對(duì)于充電的管理可以選用比較常用的電源充電管理芯片MAX713來(lái)管理備用電池的充電過(guò)程。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)停電時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為備用電池給抄表終端系統(tǒng)供電[7]。

3.1.1 正常條件下供電電路

系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)采用單相交流電源供電方式，提供給單片機(jī)穩(wěn)定的+5 V電源。可以采用典型的單相橋式整流電路得到18 V直流電壓，后通過(guò)直流轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器件LM2575轉(zhuǎn)換得到系統(tǒng)正常工作所需的+5 V電壓。

3.1.2 備用電池充電電路

系統(tǒng)在由外部電源正常供電的同時(shí)對(duì)備用鎳氫電池進(jìn)行充電。備用電池充電電路的功能主要由電源充電管理芯片MAX713來(lái)完成。MAX713系列是Maxim公司生產(chǎn)的快速充電管理芯片，適合1～16節(jié)鎳氫電池或鎳鎘電池的充電。它可以通過(guò)簡(jiǎn)單的管腳電壓配置進(jìn)行編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電池?cái)?shù)量和最大充電時(shí)間的控制。當(dāng)系統(tǒng)失去外部市電供電電壓以后自動(dòng)切換為由備用電池供電。

3.2 系統(tǒng)基本電路設(shè)計(jì)

由抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖可知，抄表終端要使用兩個(gè)串口分別對(duì)上層和下層通信，一個(gè)串口用作RS-232，用來(lái)和電表進(jìn)行通信；一個(gè)串口用作RS-485，用來(lái)和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)通信。由于一般的51單片機(jī)只有一個(gè)串口驅(qū)動(dòng)器，因此主控制器可以直接選用華邦公司的具有兩個(gè)串口驅(qū)動(dòng)器的W77E58單片機(jī)或者采用一般單串口單片機(jī)外加串口擴(kuò)展芯片例如16C550來(lái)擴(kuò)展出第二個(gè)串口[5]。

下面對(duì)這兩種方案做簡(jiǎn)單的對(duì)比。

方案1：采用具有兩個(gè)串口驅(qū)動(dòng)器的增強(qiáng)型單片機(jī)W77E58。

由于串口驅(qū)動(dòng)器在單片機(jī)內(nèi)部，所以不用外部再增加硬件設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)雙串口功能，同時(shí)這種方案的穩(wěn)定性好也比較可靠，而且相對(duì)于采用單串口單片機(jī)外加串口擴(kuò)展芯片16C550成本要低一些。

方案2：采用具有一個(gè)串口驅(qū)動(dòng)器的單片機(jī)外加串口擴(kuò)展芯片16C550。

這種方案是對(duì)單片機(jī)擴(kuò)展了一組外部寄存器，硬件投入比方案1多，系統(tǒng)穩(wěn)定性沒(méi)有方案1好。

3.2.1 控制核心W77E58單片機(jī)

根據(jù)上文所述對(duì)單片機(jī)功能的要求以及方案的對(duì)比，本設(shè)計(jì)采用華邦公司的雙串口單片機(jī)W77E58。W77E58單片機(jī)內(nèi)含2個(gè)增強(qiáng)型串口和32 kB大容量Flash存儲(chǔ)器，指令集與51系列單片機(jī)完全兼容，非常適合在智能化監(jiān)控系統(tǒng)中使用[6]。

時(shí)鐘振蕩電路是CPU所需要的各種定時(shí)控制信號(hào)的必備單元，它為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖序列。復(fù)位電路由22uF的電容和1 k的電阻及IN4148二極管組成。在滿足單片機(jī)可靠復(fù)位的前提下，該復(fù)位電路的優(yōu)點(diǎn)在于降低復(fù)位引腳的對(duì)地阻抗，可以顯著增強(qiáng)單片機(jī)復(fù)位電路的抗干擾能力；二極管可以實(shí)現(xiàn)快速釋放電容電量的功能，滿足短時(shí)間復(fù)位的要求。

3.2.2 W77E58單片機(jī)核心電路

單片機(jī)的核心電路包括單片機(jī)W77E58、單片機(jī)系統(tǒng)中常用的地址鎖存器芯片74LS373和存儲(chǔ)器SRAM6264。

由于單片機(jī)的I/O引腳有限，實(shí)際應(yīng)用中常采用地址鎖存器進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)總線的擴(kuò)展。本設(shè)計(jì)中地址鎖存器74LS373用來(lái)擴(kuò)展單片機(jī)的系統(tǒng)總線，以連接單片機(jī)和存儲(chǔ)容量為8kB的片外隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM6264。SRAM6264采用+5 V的單電源，所有的輸入端和輸出端都與TTL電路兼容。WE為寫信號(hào)，CS為片選信號(hào)，OE為輸出允許信號(hào)，D0～D7為8位數(shù)據(jù)線，A0～A12為13根地址線[3，7，8]。

3.3 掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)

在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，通常要保證一些重要的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)掉電后不丟失，當(dāng)系統(tǒng)再次上電后能夠正確地讀取這些數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)中就需要實(shí)現(xiàn)一些通信數(shù)據(jù)的掉電保護(hù)功能。實(shí)現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能的方法有很多，常用的有系統(tǒng)擴(kuò)展易失性存儲(chǔ)器（RAM）外加電池的方法和系統(tǒng)擴(kuò)展非易失性存儲(chǔ)器（ROM）的方法。其中系統(tǒng)擴(kuò)展非易失性存儲(chǔ)器的方法中常使用EEPROM和FLASH作為存儲(chǔ)介質(zhì)。EEPROM也稱為可擦除可編程ROM（Electrically Erasable PROM），隨著技術(shù)的發(fā)展，EEPROM的擦寫速度將不斷加快，容量將不斷提高，將可作為非易失性的RAM使用。由于所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中需要實(shí)現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能的數(shù)據(jù)不多，所以選用支持IIC總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的串行EEPROM AT24C04作為系統(tǒng)的掉電數(shù)據(jù)保護(hù)介質(zhì)，它擁有512×8bit的存儲(chǔ)容量，具有結(jié)構(gòu)緊湊、存儲(chǔ)容量大等特點(diǎn)。它的IIC接口簡(jiǎn)單、操作方便，特別適合存儲(chǔ)單片機(jī)控制系統(tǒng)中一些重要參數(shù)[7，11]。

3.3.1 IIC總線簡(jiǎn)介

IIC（Inter-Integrated Circuit）總線是由PHILIPS公司開發(fā)的由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL構(gòu)成的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其設(shè)備。

IIC總線最主要的有點(diǎn)是簡(jiǎn)單性和有效性。由于接口直接接在組件之上，因此IIC總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本。但要注意IIC總線的接口一般為開漏或開集電極輸出，所以在實(shí)際電路連接時(shí)需要加上拉電阻[5]。

3.3.2 掉電數(shù)據(jù)保護(hù)電路設(shè)計(jì)

由于所選用的W77E58單片機(jī)沒(méi)有IIC總線接口，所以我們要用單片機(jī)的I/O口模擬IIC總線的時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片的讀寫功能。用單片機(jī)的普通I/O口模擬IIC總線的硬件連接非常簡(jiǎn)單，只需要使用W77E58單片機(jī)的P1.0口連接SCL，P1.1口連接SDA即可。

3.4 基于RS-232、RS-485串行通信接口電路設(shè)計(jì)

在實(shí)際應(yīng)用中，單片機(jī)很多時(shí)候不是作為一個(gè)獨(dú)立的控制單元而存在，它還要與其他單元進(jìn)行通信。串行接口是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常用的通信接口。在實(shí)際應(yīng)用中，單片機(jī)系統(tǒng)使用的是TTL電平，單片機(jī)中的串口輸出的信號(hào)也是如此，但是串行通信中一般使用的是RS-232通信協(xié)議，二者的電平并不相同，需要外接接口進(jìn)行電平匹配。實(shí)現(xiàn)這種電平變換可以使用分立元件，也可以采用集成電路芯片，目前較為廣泛的是使用集成電路轉(zhuǎn)換芯片[7，8]。

由于抄表終端與數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)的距離較遠(yuǎn)，采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信，帶負(fù)載能力差、通信范圍小，傳送距離不超過(guò)15 m，難以滿足遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸和控制。長(zhǎng)距離通信通常采用RS-485方式。在單片機(jī)系統(tǒng)中加入RS-485方式的串行通信，就可以完成抄表終端與遠(yuǎn)程上位數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳送。RS-485總線采用差分信號(hào)傳輸，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)。采用雙絞線在100 kbit/s的速率時(shí)可以傳送的距離為1.2 km，若速率降到9600 bit/s則傳送距離可達(dá)15 km。RS-485可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)負(fù)載的功能。用一對(duì)線便可連接多達(dá)32個(gè)不同設(shè)備[13]。

RS-232既是電氣標(biāo)準(zhǔn)也是物理標(biāo)準(zhǔn)，而RS-485只是電氣標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有規(guī)定現(xiàn)實(shí)其電氣特性所必需的物理環(huán)境，故可采用RS-232的物理標(biāo)準(zhǔn)。這就為在單片機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)RS-485通信提供了方便。應(yīng)用時(shí)仍使用單片機(jī)的串口，但是信號(hào)傳遞過(guò)程中使用RS-485協(xié)議，以達(dá)到較長(zhǎng)的傳輸距離。本系統(tǒng)中需要使用兩個(gè)串行通信接口，一個(gè)用來(lái)和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)通信，一個(gè)用來(lái)和電表通信，分別采用RS-485和RS-232標(biāo)準(zhǔn)。

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