新型水表联网抄表系统设计

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1、编号 本科生毕业设计本科生毕业设计 新型水表联网抄表系统设计新型水表联网抄表系统设计 Design of new water meter reading network system 学学 生生 姓姓 名名孟凡君孟凡君 专专 业业电子信息工程电子信息工程 学学 号号040411513 指指 导导 教教 师师杨光杨光 学学 院院电子信息工程电子信息工程 20082008 年年 6 6 月月 长春理工大学毕业设计长春理工大学毕业设计 摘摘 要要 随着城市的现代化建设，居民住宅小区的大量崛起，使得城市的水，电， 气方面的建设规模日益扩大，管理工作也越来越复杂，越来越繁重。在这种情 形下，传统的管理模

2、式已暴露出种种弊端，越来越显得与城市的现代化建设不 相适应。 本文介绍了一种新型水表联网抄表系统，该系统采用光电传感器采集水表 水量，利用 RS-485 总线，电话线和小区楼宇系统完成信息传递，这样不仅实现 了水表抄表出户，而且使水表管理系统集中化、智能化。 关键词：水表关键词：水表 光电传感器光电传感器 单片机单片机 楼宇系统楼宇系统 网络网络 Abstract With the citys modernization, the large number of residents rise residential quarters, making the city water, electr

3、icity, gas aspects of the growing scale of construction, management of the increasingly complex and increasingly heavy. In such circumstances, the traditional management model has exposed many defects, more and more with the citys modernization drive is incompatible. This article introduces a new me

4、ter cluster meter reading system, the system uses photoelectric sensors collecting water meter, use of RS-485 bus, telephone lines and the residential housing system to complete the transmission of information, not only to achieve the water meter reading households, But also water management system

5、of decentralized, intelligent Keywords：Water meter photoelectric sensor MCU System network 长春理工大学毕业设计长春理工大学毕业设计 I 目目 录录 第一章 绪 论1 1.1 自动抄表技术概述1 1.2 方案选择4 1.3 系统组成及功能5 第二章 系统硬件设计6 2.1 用户水表采集块6 2.2 楼宇集中器13 2.3 小区集中器18 第三章 系统软件设计21 3.1 多机通信的原理21 3.2 用户水表采集块程序设计23 3.3 楼宇集中器通信程序设计25 3.4 小区集中器通信程序设计27 结 论3

6、1 参考文献32 致 谢33 长春理工大学毕业设计长春理工大学毕业设计 1 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 自动抄表技术自动抄表技术概述概述 自动抄表技术是利用当代微机技术、数字通信技术与水表计量技术完满结 合，集计量、数据采集、处理于一体，将城市居民用水信息加以综合处理的系 统，使自来水公司及物业部门从根本上减少人工上门抄表的繁杂劳动强度。准 确而便捷的收费系统，既可节省人工又可减少供水部门与客户之间的纠纷，它 不但能提高管理部门的工作效率，也适应现代用户对用水缴费的新需求。 当前水自动抄表系统主要有四大类型： 智能卡水表（不联网，不抄表，通过预付费管理用水） 分线制集中抄表方式（多户表数

7、据通过分户线分路连接至抄表器抄表器 再组网至小区监控电脑并通过电话网到城市用水监控中心） 总线制智能抄表方式（水表上直接安装采集模块，可联网抄表或单独抄 表，组网方便） 无线发射式水表（不联网，远程无线发射与接收） 一、当前的发展现状 1、智能卡水表 智能卡水表是在当今智能卡技术与市场迅猛发展、单个智能卡及单个刷卡 机性能价格比日益提高的特定时期应运而生的。居民须在自来水公司指定售卡 点预购水后刷卡方能使用。它具有限量用水、解决用水收费纠纷的功能，这是 其它三种抄表方式及普通水表上门抄表方式所不能比拟的，并且智能卡水表如 同普通水表，无需敷设线管及线路维护，安装方便、维护简单；另外智能卡水 表

8、单表自带采集、电源部分、电磁阀（电动阀）控制、由智能卡读入可用水量。 其技术实现比较简单，容易消化。因而正在投入和正打算投入智能卡水表开发 的公司很多，有些已形成一定规模。 认真分析其技术因素和消费者心理因素，智能卡水表主要存在下列问题： 智能卡水表未联网使得每户水表在使用中带有某种私有特性，若有住户 故意用假卡（智能卡被破译、伪造）或改动表体使计数装置失灵或不准，对此 自来水公司和物业公司难以监控，造成利益损失；再次，因无法确知各表用水 量使得自来水公司对用水量的统计、供水调度和均衡都较为困难。 电动阀（电磁阀）若不能正确、严格开闭，智能卡水表也失去控制用水 量的意义。 水损无法平摊，未抄表

9、到户的楼盘其物业公司难以接受。 国外发达国家不提倡智能卡水表发展，原因是他们认为不应该让居民因 长春理工大学毕业设计长春理工大学毕业设计 2 为一时未缴水费而失去使用最基本的水资源的权利。 2、分线制集中抄表方式 分线制集中抄表方式是我国现今自动抄表系统的主要模式。 分线制集中抄表方式的基本原理大致相同，即由采集器定时顺序采集来自 多路分线连接的水表信号并进行数据处理、存储各采集器之间采用总线制连接， 最后连接至计算机。其典型特点是各户表通过分户线连接至采集器位置。目前 国内市场上各抄表开发系统的公司多用此型。 分线制集中抄表模式单纯从技术上讲较成熟，也节约成本（多户表共享一 个采集器） ，但

10、从实际情况看：分线制集中抄表模式存在如下缺点： 由于一次水表的信号是通过户线穿越较长距离到达采集器，中途任何一 个环节出现疏漏都将使采集器采集不到数据，而敷设分户线不仅使安装任务繁 重，也存在许多隐患：短线、断线。错综复杂的线路更使得维护工作困难重重。 采集器均安装于现场，需专业人员调试系统并定期巡视维护，专业队伍 日益“壮大” ，维护费用也相应剧增。 分线制集中抄表模式的风险不仅仅是各表风险的简单累加。如果采集器 掉电或出现其他严重故障则会使该采集器上的所有户表数据丢失，集中抄表的 风险无法有效分散，与测控系统强调的集中管理、分散控制的分布式设计思想 相违背。 3、总线制智能抄表方式 总线制

11、智能抄表系统开发由来已久，只是由于单表内设置单片机和后备电 源。成本较高，推广普及较慢。 然而国外几家大水表公司如英国 ABB 公司、德国 MEILEK 公司及以色列 ARAD 公司凭借雄厚的资金和在市场中已有的一定优势，大规模使用总线制智 能水表。由于规模效应，这些公司定做了一体化芯片（将采集、存储传输电路 集成于一体、掩模为一块专用芯片） 、制作固件并装配到表体上。 总线制智能水表由于采集计数工作单元均装配在智能水表内并密封，本表 的数据采集、处理、存贮等基础工作全由智能卡水表本身完成，手抄器或电脑 不参与底层数据采集，仅进行通讯联系，消除了外界因素对计量的影响。另外 因智能水表引出的总线

12、通、断不影响单表数据采集和保存（仅影响本表数据的 读出） ，也不影响其它水表数据的读出，即使本次读数时该表总线出现故障，只 需重新挂接好总线，无需重新置数，水表的真实读数仍可继续读出，其安全性、 稳定性是比较可靠的。 由于各表输出的总线只需挂接，可以减少分线制抄表方式大量烦琐的布线、 系统调试任务以及后期使用过程中线路、系统维护等繁重劳动强度，也方便高 层次设计如网络结构的设计、与其他系统（如安防、照明、空调、消防）共享 长春理工大学毕业设计长春理工大学毕业设计 3 开放式网络的设计，进而为用户提供完善、综合的配套服务。 4、无线发射式水表 英国 ABB 公司开发的无线发射式水表，除安装常规数

13、据采集、处理、存储 模块外，另设置无线发射装置，通过远程接收装置接收信号，此种不表不需敷 设线路和线路维护、安装方便。由于单表设置无线发射装置，表体费用高，加 上占用频点需长期交付一定的租用金和管理费，这种水表我国可能暂时难以接 收。 二、发展趋势 随着楼宇自动化的迅速发展，自动抄表系统、远程监控报警系统、家居安 防系统都将是楼宇智能化系统不可缺少的一部分，正在被越来越多的现代建筑 所采用。如何设置合适的平台，使楼宇基础设施无“缝隙”地将数据网及控制 网连连接起来，能体现优良的综合性、互操作性、方便实际现场安装维护的一 体化智能系统将成为今后一段时期内的热点。系统的各类管理和控制设备均经 网络

14、连接在一起，彼此之间通过相互协作实现数据通讯和信息共享。而各类模 块则提供标准的 I/0 驱动程序和通用网络变量，系统随组态变化提供相应算法等 程序库，通过绑定建立输入输出变量与 I/O 口之间的联系，经下载建立程序， 系统不再局限于资源的多少并依赖于特定的物理环境，工程人员则根据实际情 况灵活配置满足现场特殊要求。 随着城市的现代化建设，居民住宅小区的大量崛起，使得城市的水、电、 气方面的建设规模日益扩大，管理工作越来越复杂，同时也越来越繁重。在这 种情形下，传统的管理模式己暴露出种种弊端，且越来越显得与城市的现代化 建设不相适应。特别是作为其中一项重要工作的计量计费工作仍然采用人工抄 表计

15、费方式，这更是无法适应高速高效的现代化需要。一方面，传统的人工抄 表计费方式统计数据慢，报表周期长，工作效率低，不便于信息化处理；另一 方面，进户查表不仅需要留人值守，而且干扰了居民生活，也带来了多方面的 安全隐患。同时人工抄表会经常漏抄、错抄现象，给国家带来了不必要的损失。 针对这种情况，为了克服人工抄表带来的弊端，减小劳动强度，提高工作效率， 相应的管理部门急需以一种新的模式和方法对现有的抄表手段加以变革，做到 “查表出户” 、 “自动抄表” 。这就要将先进的计算机技术和通信技术应用于这些 抄表计费管理系统中。 随着国内智能化系统的日益发展和完善，目前在大多数的高档的住宅小区 中都开始安装

16、远程抄表系统，作为现代化管理系统的重要组成部分，该系统发 挥了相当重要的作用。住宅区中每个住户家中的水表、电表、煤气表等计量表 计。其安装位置各异，有些表（如电表）集中安装，有些表（如水表）却分散 在住户家中；这样就给管理部门的抄表统计工作带来困难。逐户抄表时要耗费 很多人力和时间，而且入户抄表很难一次完成，有时只能估计。集中式抄表管 长春理工大学毕业设计长春理工大学毕业设计 4 理系统将使这些问题成为历史。运用本系统后，再无需进行人工逐户抄表。所 有住户表计的计量值将由中心统一抄取。抄一只表只需 1 秒钟，省时省力。系 统包括了水、电、气自动抄表和家庭防煤气泄漏以及管理部门对用户用水、用 电、用气进行实时通断控制等多种功能。 住宅集中式抄表管理系统可实现小区联网抄录电表、水表、纯水表和煤气 表的读数，在小区的管理微机上能进行自动抄录、自动计费、状态查询，能够 记录并打印历史数据，提供表数据接口，并在授权情况下进行人工修改、换表 和水电气表结算。如果在管理中心添置相应的 MODEM 或路由器，可以实现外 部远程访问。