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淺談遠程預付費水電自動抄表係統的設計

更新日期：2021-09-27瀏覽：783次

簡婷

韦德1946网址上海嘉定 201801

摘要：本文將從(cong) 技術角度探究遠程自動抄表係統的總體(ti) 設計與(yu) 各部分分支功能係統設計，並在加以例證解讀。

關(guan) 鍵詞: 遠程自動抄表係統；設計；數據采集器；通信通道；係統軟件

1 基於(yu) GPRS的遠程自動抄表係統使用及設計的必要性

當前的自動抄表係統會(hui) 采用到有線通信技術、電力線載波通信技術這兩(liang) 大通信技術類型，它們(men) 都擁有尚佳的係統應用穩定性，但由於(yu) 它們(men) 的鋪線工程量偏大，容易出現人為(wei) 損壞，特別是在人口相對密集的商業(ye) 區或居民區，電力線路相對複雜且會(hui) 受到外界大量諧波幹擾，所以在如此背景下采用自動抄表係統容易受到較大影響，出現錯碼、丟(diu) 碼現實問題，抄表結果的準確性大打折扣。GPRS通信技術並不陌生，它在移動通信領域有較廣泛應用，它的網絡係統中所提供的是典型的無線IP，可為(wei) 自動抄表係統構建遠程無線抄表技術體(ti) 係，形成全新的遠程自動抄表係統。由於(yu) GPRS遠程通信的巨大優(you) 勢特點，所以新的遠程自動抄表係統在網絡覆蓋範圍麵積上也有所擴大，能夠滿足在線要求，且對線路的自由切換自如，擁有較寬的數據帶寬，在適應性與(yu) 性價(jia) 比方麵也表現突出。所以說，采用GPRS通信技術來設計全新的遠程自動抄表係統是技術融合的選擇，它基於(yu) 技術優(you) 勢體(ti) 現出了一定的行業(ye) 設備設計應用必要性。

2遠程自動抄表係統的設計分析

2.1 遠程自動抄表係統的總體(ti) 設計思路與(yu) 設計流程分析

首先應該明確一點遠程自動抄表係統的基本設計流程，它應該為(wei) 每一戶用戶安裝一個(ge) 數據采集器，再配合在對象區域內(nei) 每距離300m 安裝一個(ge) 數據集中器，數據采集器與(yu) 數據集中器二者可以實現信息聯通，而數據采集器則專(zhuan) 門負責從(cong) 各個(ge) 用戶的計量表位置實時采集電脈衝(chong) 信號，將電脈衝(chong) 信號轉化、存儲(chu) 到數據集中器中，再通過采集器中的GPRS模塊與(yu) 網絡抄表管理後台中心進行聯係，實現遠程數據通信，配合無線數據傳(chuan) 輸模塊與(yu) 數據采集器進行實時通信。實際上，這一通信過程是連續不斷的，這就是對數據的集中過程，抄表管理中心方麵會(hui) 不斷上傳(chuan) 由數據集中器、采集器二者所回饋的數據並上傳(chuan) 命令，利用GPRS網絡接收數據。如果發生任何通信問題，GPRS 網絡會(hui) 配合數據采集器對計量表中的繼電器作出相應控製動作，即停電、停水、斷氣等等，然後及時報警，由企業(ye) 方麵派人進行人工維護維修。遠程抄表係統本身也是與(yu) 電網電力企業(ye) 、水務以及燃氣企業(ye) 營業(ye) 係統相互聯網的，通過遠程抄表就能完成各種常規化的費用計量、統計報表工作，所以它在企業(ye) 中的應用職能地位不言而喻。

2.2 數據采集器的設計分析

數據采集器中就包括了主控製器、無線數據傳(chuan) 輸模塊、異常處理報警模塊、數據存儲(chu) 模塊以及脈衝(chong) 采集模塊等等，某些先進的數據采集器中還設計了時鍾電路和看門狗安全係統。

數據采集器中要設計脈衝(chong) 采集模塊，它在實際應用中主要從(cong) 用戶的電表、水表以及燃氣表中獲取輸出采樣脈衝(chong) 信息，再經過輸入電路將脈衝(chong) 信息轉化為(wei) 信號電平，傳(chuan) 送到單片機I/O口中，轉換為(wei) 方波再處理。所以在設計過程中一定要優(you) 化這一脈衝(chong) 信號轉化及統計模塊，采用高速存儲(chu) 器配合存儲(chu) 列表對信號脈衝(chong) 數據的采集地質進行分析，凸顯數據集中器的抄寫(xie) 功能。而且係統在設計過程中還要配備充電後背電源，保證在停電時自動啟用後背電源能夠為(wei) 係統供電，避免係統中的數據丟(diu) 失。

2.3 數據集中器的設計分析

在數據集中器設計中運用到了多個(ge) 微處理器和存儲(chu) 模塊，如圖1所示。在對數據集中器進行設計過程中主要采用到了微處理器作為(wei) 核心處理芯片，它芯片功能能耗偏低但集成度偏高。另外在係統模塊中也啟用了Flash存儲(chu) 模塊功能，結合NOR Flash來存放啟動代碼，編寫(xie) 抄表數據文件。在數據集中器的係統設計中主要圍繞主程序運行空間及數據堆棧區展開，再配合高速處理器可有效降低LCD的圖像延遲度，提供高清晰遠程抄表畫麵。在數據集中器設計中的關(guan) 鍵要點就是它的無線數據傳(chuan) 輸模塊旁邊還安裝了GPRS通信模塊，利用串口連接設計二者融為(wei) 一體(ti) ，就能夠利用GPRS技術聯通數據集中器與(yu) 數據采集器，並與(yu) 後台處理中心聯動實現遠程自動抄表。

2.4 通信通道的設計分析

遠程自動抄表係統中設置了上行通信通道與(yu) 下行通信通道，這兩(liang) 大通信通道保證了數據采集器與(yu) 數據集中器之間的有效聯係。而銜接兩(liang) 大通信通道的關(guan) 鍵設計還在於(yu) 高效的信道糾錯編碼技術。在設計過程中利用通信接口調整通信速率達到10000b/s，專(zhuan) 門設計為(wei) 半雙工通信信道，滿足多點對多點通信條件。而在數據集中器中則設計了微處理器配合串口連接，換言之它所采用的就是單片機接口設計，這保證了通信通道在實際應用中的通信流暢性。

2.5 軟件的設計分析

遠程自動抄表係統中的上位機軟件設計關(guan) 鍵，它是整個(ge) 抄表係統的管理核心，所以圍繞它設置一套應用管理軟件，結合數據庫構建收費管理係統與(yu) 控製係統非常有必要。在上位機軟件設計中主要采用多點查詢通信方式展開設計應用，並結合通信規約存儲(chu) 數據來將所有數據上傳(chuan) 到後台抄表係統管理中心中。在抄表係統管理中心的軟件設計方麵主要會(hui) 采用到模塊化設計，它主要包括了抄表管理、信息管理、聯網繳費、異常處理這4大模塊，圍繞這4 大模塊豐(feng) 富抄表係統管理體(ti) 係功能，保證設計後實際應用的功能全麵性與(yu) 功能有效性。除此之外，遠程自動抄表係統中的軟件設計還包括了下位機軟件模塊設計，它專(zhuan) 門負責管理數據集中器與(yu) 采集器，同時能夠存儲(chu) 和協調大量的計量表數據和計量表相關(guan) 參數，滿足監視采集終端的工作狀態功能優(you) 化。

3 案例簡析

3.1 案例概述

本文以某遠程自動電表抄表係統設計為(wei) 例，結合案例展開簡要分析。該案例中的電表遠程抄表係統采用了GPRS無線通信方式，它的服務器運行中就運用到了采集終端管理軟件mServer以及其它抄表管理軟件。在後台，客戶可通過普通瀏覽器訪問該抄表管理軟件，了解自家用電指標。

3.2 設計方案簡析

在係統設計方麵，采用多個(ge) RS-485總線與(yu) GPRS采集終端、各家用戶電表相連，同時將具有聯網功能的 GPRS 數據卡安裝在采集終端SIM卡座中，配合采集終端配置串口線進行串口抄表功能銜接，並配置了“設置"按鍵，可保證在15s以內(nei) 完成數據采集器終端加電配置，滿足GPRS采集終端的遠程數據傳(chuan) 輸啟動功能。另外，在係統設計中還配置了固定IP，以保證對GPRS采集終端的遠程銜接，實現動態化管理。

4安科瑞AcrelCloud-3200預付費水電雲(yun) 平台

4.1 係統方案

係統為(wei) B/S架構，主要包括前端管理網站和後台集抄服務，配合公司的預付費電表DDSY1352和DTSY1352係列以及多用戶計量箱ADF300L係列，實現電能計量和電費管理等功能。另外可以選配遠傳(chuan) 閥控水表組成水電一體(ti) 預付費係統，達到先交費後用水的目的，剩餘(yu) 水量用完自動關(guan) 閥。