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1、I.T.A.T服装连锁店电表抄表监控系统设计方案2008年05月一、系统概述I.T.A.T服装有限公司在全国设有1个总部和600家连锁店，连锁店每个月的电费都是由总部划拨，现总部需了解每家连锁店每月用电的实际情况。根据ITAT连锁店与总部之间的内部网络实现远程电表抄表的需求，结合我们多年行业经验，现系统设计如下：二、系统设计抄表监控系统是以IMETER系列智能表作为基础设备，采用MBUS总线作为底层传输总线，采用局域网远程传输途径，最后由计算机进行抄表的系统。系统采用总线制结构，将IMETER系列智能表通过MBUS总线连接到光电隔离中继器，再将中继器通过MBUS总线并联连接到通讯转换器，转换器
2、通过用户指定的局域网传输通道连接至设在总部的3台嵌入式服务器，再通过局域网将数据统一上传至集中管理服务器。如下图所示：系统图1. 每个站点安装一个智能电表和一个NMBUS网络转换器2. 把智能电表的通信线MBUS总线(两芯无极性)接入NMBUS网络转换器3. NMBUS网络转换器安装在站点的适当位置, NMBUS网络转换器的另一（RJ45）接口接入内部网（需分配一个固定IP）4. 在总部安装3台嵌入式服务器和1台集中管理服务器，3台嵌入式服务器采集600家连锁店的电表数据，集中管理服务器通过内部网实现远程抄表。三、系统功能1） 远程电脑抄表无需人工入店抄表，在总部电脑上可以自动定期抄录所有连锁
3、店电表的当前读数。2） 实时统计根据抄录的数据，系统可以进行分析，管理人员可以及时掌握连锁店用电情况。3） 安全管理抄表监控系统的数据在传输过程中采用加密的方式，并且可以根据系统的实际要求的不同，采用不同的加密方式和加密的密级。4）自定义报表（预留功能） 此项为预留功能，可通过增加软件模块来实现。 通过数据库的功能，对相关数据进行分类归组，利用系统报表组态功能，按用户定义形成报表模板，从而实现报表管理功能。 系统允许用户根据需要选择生成单项报表或组合报表： 单项报表指针对系统内某一项参量生成的报表。报表内容由用户根据报表模块提供的组合条件进行定制，包括参量选择、自定义报表时间段等，而报表格式则
4、由系统根据参量特点自动选择。 组合报表指对系统内某些关键参量进行统计分析并组合生成的报表。报表内容由用户根据运营需要进行定制，报表格式可通过Excel导出。组合报表分为内部工作报表和对外发布报表两大类，按时间段又可分为日报表、周报表和月报表等固定报表以及按时间段自定义的报表。 报表的生成分为自动和手动两种方式。通常日报表和周报表可设为自动生成，其他报表通过手工方式进行定制。 保存数据和生成报表的方式可以选择定时保存和数据变化间隔量变化保存，有效的降低系统负担，增加系统的可利用性和全面管理性能。四、系统优势总结起来该系统共有三个大的优势1、 简单越是简单的、越是可靠的。系统只需一个普通电工，51
5、0分钟的时间既可以完成安装和维护的培训。A. 系统采用了当今业界最简单的总线方式MBUS总线，两芯没有极性、自由拓扑。B. 系统采用智能表形式，只需将智能表用MBUS总线并联起来。与分线制系统相比较，不需要采集器、集中器、UPS电源，因此系统结构非常简单。因此，系统无需复杂的工程设计、无需专业的人员安装、无需专业的人员维护大大降低了设计、施工、维护的成本。2、 可靠多级光电隔离、数据冗余校验，电磁兼容性能卓越A. 智能表内的CCM厚膜芯片中传输接口采用全光电隔离方式，确保外部干扰不会进入内部，从而保证数据的可靠性；B. 中继器采用光电隔离方式，防止楼外总线的干扰（雷击、射频辐射）进入楼内总线；
6、C. 转换器采用光电隔离方式，防止系统总线的干扰（雷击、射频辐射）影响电脑的正常工作。D. 采集模块内置于表内，与传感器之间距离只有35cm，完全避免了来自长长的传感线路的干扰。E. 智能表、中继器、转换器的通讯接口上均采用了三级防雷措施，第一级为空气加半导体放电环节、第二级为热敏电阻环节、第三级为瞬态抑制二极管环节，完全可以避免一般的感应雷的冲击。因此，系统在快速瞬变脉冲群抗扰度、静电抗扰度、冲击浪涌抗扰度、射频辐射抗扰度、工频辐射抗扰度等多个指标上全部达到了工控机的标准，具有极好的电磁兼容性能。3、 灵活A. 配置灵活由于智能表是直接输出数字信号，不需要一个24路或36路的采集器，因此配置
7、最灵活，与成本和施工没有任何关系。B. 组态灵活同样一套系统，只要安装不同的转换器就可以实现不同的抄表模式，如掌上电脑抄表、小区联网抄表、全市联网抄表等。五、主要设备参数（一）智能电表1、概述iMeter04-E 型智能电表是具有远程抄表功能的新型一体化电度表。该表可以广泛应用于居民住宅、工商业用户等场合，构成局部联网或者全市联网的电度表监控系统。可以极大程度地提高抄表的效率。智能电表由普通电子式电度表、磁保持继电器、CCM04-E计数监控模块等三个部分组成。这种新型表具集抄表监控系统功能与IC卡表功能于一体。既可以在管理中心实时监控系统运行状态、集中抄表；又可以实现网络预付费功能。并且可以根
8、据需要对用户进行远程控制。CCM04-E模块采用了微功耗的MCU，用电池供电可以保证长时间运行。模块采用了独特的全光电隔离技术（如图2所示）、MBUS接口处采用了2级抗感应雷击的技术，具有极好的抗干扰能力。iMeter04-E 型智能电表每只表都有一个唯一的6位BCD码地址码（与CCM04-E相同）为唯一地址码，永不重复。智能电表的通讯接口采用MBUS接口当与其它设备组成SiWi一线通远程抄表监控系统后，可以从上位机对每一只表计进行抄表、控制的远程操作。2、功能描述1) 电子数据存储：模块与电度表内驱动计度器的脉冲信号连接，从而实现与计度器完全同步计数的目的。并将电子数据存储在模块的E2PRO
9、M当中。2) 电子数据与机械数据同步在组装成智能仪表时对电子数据进行设置，以使其与机械计度器同步。3) 通过智能表的MBUS接口读取初始值、累计值、CCODE，需要指出的是，无论是累计值还是初始值均为脉冲数，与表计机械读数之间需要进行转换。转换的方法为Lc=Dc/Kp。4) 通过智能表的MBUS接口对电表发出“开”“关”命令，可以控制电路的通断。3、iMeter04-E的组成原理如图1所示，智能电表iMeter04-E由普通电子式电度表、CCM04-E计数监控模块等两个部分组成。从原理框图中可以看出，MCU及其附属电路与电表的采样端、继电器驱动端、通讯电路之间完全采用了光电隔离的方式，使外界的
10、干扰信号很难对MCU的运行造成影响，这样才能够保证MCU有良好的抗电磁干扰的能力，保证不会出现误计数、出大数、误动作等故障。流经表计的电流在锰铜片取样电阻上形成一定的压降，电子式电度表计量模块根据这个取样信号和电压信号进行运算，计量，达到一定的电量时向机电式计度器发出一个脉冲信号，推动计度器转动。最后在表计的机械计度器上记录下消耗的电能。F2、F1为电度表内部芯片ADE7755的脉冲输出端，用来驱动计度器的步进电机，这个脉冲信号通过光电耦合器输入给MCU，由MCU进行滤波、采样、计数，然后存储在E2PROM当中。这种采样方法可以保证CCM04-E模块输出的电子读数与电度表上的计度器完全对应而不
11、至于造成互相之间的误差。上位机可以通过MBUS接口给CCM04-E模块发出指令进行数据读取、设定初始值、开关继电器等工作。图中所用的继电器是自保持继电器，当MCU通过驱动电路“ON”继电器后，继电器可以自行保持这个状态，而不需要继续给它供电；关继电器同理。图1 iMeter04-E原理框图4、技术参数表1 智能表技术参数参数名称量值参数名称量值工作环境温度045通讯接口冲击浪涌抗扰度4000V存储环境温度050通讯接口快速瞬变脉冲群抗扰度4000V相对湿度4590通讯接口静电抗扰度1500V空气放电，800V接触放电大气压力86106 kPa通讯接口最高耐受电压40V基本误差限与机械计数器误差
12、0.1 kWh磁保持继电器开启时间不大于100毫秒计数范围.999磁保持继电器关闭时间不大于100毫秒脉冲常数100电池使用寿命不小于5年通讯速率1200bit/s图1 NMBUS转换器图样（二）NMBUS转换器NMBUS网络通讯转换器是应用于抄表监控系统的总线接口设备，将这个设备连接到抄表系统的总线（MBUS总线）上，就可以用通过宽带网络对系统中的各个设备进行远程操作。1) 特点：a. 智能NMBUS内部采用工业级的网络串口服务器，形成一个具有自动收发功能的智能设备。b. 平时休眠不对总线供电这个设备平时与总线不接通，当抄表信号到来时，激活设备与总线接通。挂接在总线上的各个智能表具的通讯电路
13、也不通电，这样就提高了系统设备的使用寿命，降低了故障率。并在一定程度上提高了系统抵抗雷击的性能。当然，所有的保护措施都只能在一定程度上起作用，并不能够保证100%防止雷击对于系统的威胁。2) 规格型号：NMBUS 前面的N表示NET网络，MBUS表示与系统的接口为MBUS总线。3) 适用范围该设备适用于大型企业的职工宿舍，或者学校等具有自主局域网的区域。这样可以省去楼际间的布线，并且抄表速度也更快。1. 工作原理（如图2所示）每一台NMBUS转换器在其所处的局域网中有一个固定的IP地址。进行远程抄表操作时，在中央监控计算机上的软件中设置本设备的IP地址。然后通过TCP/IP协议进行远程抄表操作
14、，此时软件自动与NMBUS建立联系，激活NMBUS接通电源进入工作状态，转换器管理电路驱动继电器J导通，将MBUS总线与NMBUS接通，NMBUS进入正式工作状态。此时，上位机发出对CCM模块的操作指令，进入正常通讯阶段。通讯结束，经过一段时间没有收到新的命令，中继器自动进入休眠状态。激活NMBUS， NMBUS的激活灯点亮，表示已经进入工作状态。软件开始用TCP/IP协议通过NMBUS与系统进行数据交换，此时通讯灯开始闪烁。通讯结束之后，如果连续5分钟之内没有收到新的数据，将自动进入休眠状态。“通讯”灯熄灭、“激活”灯熄灭。图2 NMBUS原理框图从图中可以看出，整个电路部分在没有工作的状态
15、之下与外界是完全隔离的。因此在没有抄表的情况下，整个抄表系统其他设备处于不带电工作的状态，一方面延长了使用寿命，另一方面在一定程度上避免雷击损坏设备的可能。NMBUS通讯转换器内有短路保护电路，即使在总线短路的情况下也不会造成内部电路的损坏。2. 性能参数表1 NMBUS使用环境条件PARAMETERRATINGUINT工作环境温度040存储环境温度1050相对湿度4590大气压力86106kPa表2 NMBUS主要电气参数PARAMETERRATINGUINT工作电压15VDC功耗2W传输速率1200bit/s隔离耐压1500VACMBUS接口浪涌(冲击)抗扰度4000V每个接口负载容量128节点MBUS侧满载最大传输距离不小于1000m注：“节点”指一个MBUS设备，如光电隔离中继器、中继器、智能表等3. 尺寸及重量
