远程智能电表抄表系统的设计

    摘 要 随着现代信息技术的发展，实现多用户电表的远程抄录已经不存在技术上的瓶颈，本文对当前电能计量中存在的用户分散、计量不及时、工作量大等问题进行分析，研究电能计量的远程控制问题，设计了一套远程智能电表抄表系统。该系统和传统计量方法相比具有投资少、计量准确、稳定性高等优点。

　　本文从硬件和软件两个方面进行系统设计，在硬件方面上按照系统各个功能模块逐个进行设计，而软件方面的设计重点是程序流程的设计和通讯协议的定义。
　　【关键词】远程抄表；RS-485； 系统设计；主要功能；软件
　　绪论
　　本章主要内容一是对当前抄表方式的弊端分析，二是提出本系统的功能和要解决的问题，最后在此二者基础上对全文的整体框架做出概括性的阐述。
　　1.传统抄表方式的弊端
　　随着经济社会的进步和发展，普通居民住宅商业化程度日益提高，人们对住宅的物业管理水平要求也随之提高。在此背景下，我国传统的入户抄表方式逐渐暴露出其不合时代发展的弊端，主要体现在以下几个方面：
　　1.1入户难。普通百姓对于家庭财产和个人隐私保护的意识越来越强，对入户抄表存在一定抵触情绪，而抄表必须在居民休息的时间里进行，二者之间存在不可调和的矛盾。
　　1.2效率低。随着人们生活方式的多样化，不同人群之间的作息时间差距很大，这就意味着入户抄表需要多次入户才能完成，这势必会造成各级电能计量部门的工作效率降低。
　　1.3成本高。随着城市化进程的不断加快，楼房特别是高层楼房越来越多，需要更多的人员才能完成抄表工作，这势必会提高人力成本。
　　造成上述问题的根本原因是传统的人工入户抄表方式落后于经济社会的高速发展。因此，要从根本上解决这一问题必须要改变人工抄表模式，研究设计一套远程智能电表抄表系统。
　　2.远程抄表系统主要功能
　　远程抄表系统要完全替代人工抄表方式并体现出其先进性，必须能实现以下的基本功能。
　　2.1硬件功能
　　远程抄表：远程抄表是本系统最基本的功能，其实现过程为由电量信息采集器测量电量信息并保存；集中器按照设定好的采集周期自动读取采集器中存数的数据：最后通过红外抄表器读取集中器的数据。参数设置：集中器、采集器的参数可按照使用者需求自由设定。
　　2.2软件功能
　　主程序设计按照硬件功能要求设计系统主流程，子程序设计为系统各个硬件设计控制子程序。
　　3.远程抄表系统整体方案设计
　　3.1系统结构
　　自动抄表系统主要有三层组成，最上层是计算机管理层由各种工作站、库服务器等计算机设备组成，其中配备管理软件，实现如读取数据、统计用电情况等功能。中间层称之为“集中器”，主要起通讯和暂存数据的作用。最底层是电表层，由各种电度表组成，主要完成能耗计量。
　　3.2通讯协议
　　本系统的一个重要的问题就是通信问题，要根据系统的通信距离来选择合适的通信标准。
　　RS-485标准总线的特点是：抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远，能够支持一点对多点的通信，便于组网通信距离也能满足本系统的设计要求；且电表联网远程抄表系统对实时性要求不高，能耗的抄取也是不经常发生的，一般情况下仅需要每月抄一次。所以本系统选择了半双工的RS-485通信标准。
　　3.3系统整体方案设计
　　4.2各个功能模块的设计
　　1）存储模块。用可编程看门狗芯片X5045将上电复位控制，看门狗定时器，降压管理以及具有模块功能的串行EEPROM四合一，有助于简化系统的设计，减少印制板的占用面积，提高可靠性。
　　2）数据传输模块。上文中我们选择了RS-485通讯方式，在硬件设计上选择MAX485芯片，它是一个差分平衡性收发器芯片，集成片包含一个驱动器和一个收发器，适用于RS-485通信标准。其收发器组成的差分平衡系统，抗干扰能力强，接收器可测得高达200mV的信号，传输的数据可在千米以外得到恢复，它特别的适用于远程距离的传输。
　　3）时钟模块。本系统电路中的时钟芯片选用的是DALLAS公司的DS1302，DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，时钟还可以通过AM/PM来决定采用什么时制，DS1302与单片机之间能简单的采用同步串行的方式进行通信。
　　4）电量采集模块。电量采集模块核心是AD7755芯片，此外还包括分流器、分压电流、基本电压源、保护电路、光祸合器输出电路。
　　5）显示电路。芯片采用8位数字静态显示芯片 PS7219。它采用流行的同步串行外设接口（SPI ），可同时驱动8位LED
　　6）电源。直流电源采用串联调整式稳压器，并在电流上加上过流，短路保护环节，及其防止过冲的措施。其基本工作原理如图3所示：
　　图3稳压电源设计方案
　　5.远程抄表系统软件设计
　　系统的主要功能还需要通过软件来实现，软件在很大程度上就决定了产品的性能。远程抄表的设计核心部分是软件，软件对本系统的使用效果起着决定性的作用。