基于Proteus的遠程抄表系統設計與仿真

隨著(zhù)生活水平的提高，人們對資源的消費日益增長(cháng)，資源消費的計量、管理和收費工作日益繁雜，提高管理層次和自動(dòng)化水平的產(chǎn)品因此應運而生。但以往耗能表的抄收為人工方式，不能保證數據的準確性和實(shí)時(shí)性，還會(huì )造成大量人力、物力及時(shí)間的浪費，同時(shí)帶來(lái)錯抄、漏抄、估抄的現象。因此傳統超標方式已經(jīng)越來(lái)越不能適應今后住宅的發(fā)展需求和人們的生活需求，取而代之的將是是戶(hù)外的遠程抄表系統，即利用傳感、控制、網(wǎng)絡(luò )等技術(shù)將每個(gè)用戶(hù)的耗能表數據自動(dòng)采集到采集器中，再由采集器將數據傳送到戶(hù)外的集控器中，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把數據傳送到上位監控主機中，進(jìn)行分析、計量和儲存。最后，能源供給公司再根據上位機計算出來(lái)的住戶(hù)消費費用進(jìn)行電子收費。這種方法既節省人力、物力、時(shí)間，又能保證準確性和實(shí)時(shí)性。

系統組成及其工作原理
該遠程抄表系統主要是由PC上位機、集控器和采集器三部分組成，系統的結構框圖如圖1所示。

圖1 系統總框架圖

從上圖中可以看出，抄表系統分三個(gè)層次，最上層為小區中央處理機，用來(lái)全面監控；中間層由小區內部局域網(wǎng)(以太網(wǎng))構成，是數據傳送的大通道；最底層為四表數據采集層，由RS485網(wǎng)絡(luò )構成，完成四表的數據采集、集中并向上位機傳送的功能。上層是利用VB語(yǔ)言設計的一個(gè)界面友善、操作方便的軟件系統，用戶(hù)只需要簡(jiǎn)單的按鍵操作就可以實(shí)現數據經(jīng)網(wǎng)口進(jìn)行遠程收發(fā)。發(fā)送的命令，經(jīng)內部局域網(wǎng)傳送到遠端的網(wǎng)口轉串口設備。中層的集控器主要負責對命令識別并實(shí)現該命令的相關(guān)操作，如全抄表、單用戶(hù)抄表和定時(shí)抄表命令。下達的命令經(jīng)RS485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳送給各個(gè)用戶(hù)家中的采集器中，然后對脈沖表（如煤氣表、水表、電表等）進(jìn)行讀取并存儲，最后再經(jīng)RS485總線(xiàn)上傳。

系統主要硬件電路設計
本系統的優(yōu)勢在于能使四表數據通過(guò)小區內局域網(wǎng)傳輸。其采用了臺灣摩挲公司的串口上網(wǎng)接口設備N(xiāo)port Express DE-311，它是一種單片機網(wǎng)絡(luò )接入設備，有兩個(gè)端口，一個(gè)是RS232或RS485電平的輸入接口，另一個(gè)是網(wǎng)絡(luò )接口，內部自動(dòng)對數據進(jìn)行TCP/IP封裝，對用戶(hù)來(lái)說(shuō)是完全透明的，如圖2所示。該設備在市面上已經(jīng)非常普及。

圖2 Nport應用圖

集控器的硬件電路設計主要包括CPU、外圍存儲模塊和數據上傳/下載模塊，其結構如圖3所示。本設計中，CPU選用的是AT89C51；外圍存儲模塊選用了串行E2PROM的24C02芯片，它是基于I2C-BUS 的存儲器件，遵循二線(xiàn)制協(xié)議，具有接口方便、體積小、數據掉電不揮發(fā)等特點(diǎn)，在儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)化控制中得到大量的應用。系統設計采用了脈沖抄表的原理，四表都是脈沖式的數字表，主要由霍爾傳感器組成。數字表內的感應器每旋轉一周，發(fā)出一個(gè)脈沖，使耗費量和脈沖數成正比，可根據脈沖數來(lái)確定用量的具體值。采集模塊主要由ULN2003、74LS378、7411、CD40174等四個(gè)芯片組成，最多可采集6路數據，由于本設計中只采集四表數據，所以有兩路懸空未用。