一種簡(jiǎn)單的電子公用儀表解決方案

　　一旦檢測到篡改現象，我們可以對儀表采取多種防范措施。如果儀表控制供電，它可以將負載的供電斷開(kāi)。另外，如果儀表具有通信機制，還可以通過(guò)點(diǎn)亮指示燈或者向公用事業(yè)公司發(fā)送報警消息的方式，指明發(fā)生了偷竊篡改情況。

　　電子抄表

　　電子儀表最大的一個(gè)優(yōu)勢就是增加了自動(dòng)抄表(AMR)功能。這樣一來(lái)，就不用派專(zhuān)人去現場(chǎng)登記使用數據，從而可大大節省開(kāi)銷(xiāo)。人工抄表是一種勞動(dòng)密集型的工作，容易出現人為差錯(甚至是賄賂現象)。由于儀表安裝在不同的地方，因此人工抄表無(wú)論對于用戶(hù)還是對于抄表員來(lái)說(shuō)都是非常不方便的。

　　目前有多種技術(shù)可以實(shí)現電子儀表的AMR功能，或者改進(jìn)已有的機械式/機電式儀表。通過(guò)下列幾種方式可以實(shí)現電子儀表的自動(dòng)抄表和通信：

　　紅外――通過(guò)儀表的面板實(shí)現近程紅外LED傳輸;
　　射頻( RF)――近程或遠程通信，如ZigBeeTM協(xié)議或蜂窩網(wǎng)絡(luò );
　　通過(guò)電話(huà)線(xiàn)的數據調制解調方式;
　　電力線(xiàn)載波(PLC)――近程到中程傳輸
　　串口(RS-485)
　　在某些情況下，僅僅通過(guò)手持式設備(通過(guò)IrDATM協(xié)議或者RF方式，最遠通信距離可達幾百英尺)通信就可以實(shí)現AMR功能的優(yōu)勢。盡管這種方式仍然需要抄表員到各個(gè)儀表安裝現場(chǎng)抄表，但是這種方式能夠確保數據讀取是準確的，并且能夠大大加快抄表過(guò)程。此外，ZigBee聯(lián)盟正在開(kāi)發(fā)一種測量方案，能夠使水表、氣表、熱表和電表的制造商之間實(shí)現相互合作，通過(guò)一種共同的通信媒介發(fā)送使用數據。

　　安全性好

　　隨著(zhù)測量過(guò)程自動(dòng)化程度的提高，安全數據存儲和通信技術(shù)的需求也與日俱增。確保公用事業(yè)部門(mén)所收集數據的保密性和完整性是非常重要的。這可以通過(guò)MCU自身的內部數據EEPROM或者使用加密算法將數據存儲到儀表外部的方式來(lái)實(shí)現。另外儀表使用數據的安全通信也值得關(guān)注。同樣，可以使用幾種加密算法和握手協(xié)議來(lái)確保安全的數據傳輸。

　　 圖3 熱表結構框圖
　　先進(jìn)的計費方式

　　電子儀表已經(jīng)可以根據使用時(shí)段(Time of Use，TOU)分時(shí)計費了。TOU分別設定高峰期(使用率較高)和非高峰期(使用率較低)時(shí)段。TOU收費有多種好處。首先，如果用戶(hù)在非高峰期使用，則可以享受較低的價(jià)格。其次，由于高峰期的用戶(hù)要支付較高的使用價(jià)格，TOU計費方式很自然地就在較大程度上降低了高峰期的使用。鋪設新的公用基礎設施的投資是相當高的。TOU計費有助于分流高峰期的使用需求，在用戶(hù)需求不斷增長(cháng)的情況下保持一種穩定的容量。要想實(shí)現TOU計費，儀表內部需要設置實(shí)時(shí)時(shí)鐘和日歷(Real TimeClock and Calendar，RTCC)，全天跟蹤用戶(hù)的使用情況。電子儀表通過(guò)軟件或者使用外部設備很容易實(shí)現RTCC功能。

　　最新出現的計費方式是預付費。這一功能主要是在電表中實(shí)現的。用戶(hù)可以使用磁卡提前購買(mǎi)一定的電量，然后將磁卡插入電表中，使電表在一定的時(shí)間段內向指定的負載供電。預付費方式降低了公用事業(yè)公司計費和抄表的成本，也有助于幫助用戶(hù)計劃每月的開(kāi)支。

　　所有上述的收費方式都是建立在公用儀表基本功能基礎之上的。這樣看來(lái)儀表的研發(fā)時(shí)間似乎要增加了，因為研發(fā)包括兩個(gè)部分：基本的儀表功能，以及防篡改、AMR、安全性和計費方式等新增功能。接下來(lái)，本文要介紹如何把基本的儀表功能設計簡(jiǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)單的脈沖計數器，而將主要工作放在用戶(hù)接口的設計上。大部分MCU都能夠通過(guò)內部定時(shí)器對I/O引腳的外部時(shí)鐘輸入進(jìn)行計數。某些MCU的定時(shí)器能夠在低功耗模式下進(jìn)行計數，而當定時(shí)器溢出時(shí)喚醒器件。這種功能非常靈活，因為氣表、水表和熱表可能沒(méi)有本地電源，而是采用電池進(jìn)行供電。

　　氣表和水表