电表数据采集系统.ppt

101 水表、电表数据采集系统水表、电表数据采集系统数据采集系统设计的主要内容通常包含硬件数据采集系统设计的主要内容通常包含硬件(连同单片连同单片微机在内的全部电子线路微机在内的全部电子线路)、软件、软件(包括监控管理程序及各功包括监控管理程序及各功能模块应用软件能模块应用软件)及结构工艺等三大部分。由于对象提供的及结构工艺等三大部分。由于对象提供的数据形式数据形式“五花八门五花八门”，若是模拟量，则要通过，若是模拟量，则要通过A/D转换器转换器得到数据；若是脉冲量，则需通过得到数据；若是脉冲量，则需通过I/O引脚对其计数后再通过引脚对其计数后再通过计算得到数据。而对于流量、功率等参数，则往往需通过传计算得到数据。而对于流量、功率等参数，则往往需通过传感器或专用模块输出脉冲或数据。感器或专用模块输出脉冲或数据。春僵堤扔宛疲琵龄椎兰夫揩溯沏兰贤牟恼藩急屋擎痈杠吧钩子慷业老郁邓电表数据采集系统电表数据采集系统1.水表数据采集系统水表数据采集系统该该系系统统包包括括脉脉冲冲式式水水表表、水水表表数数据据采采集集器器、掌掌上上电电脑脑、水水表表数数据据集集中中器器、远远程程抄抄表表终终端端、后后台台计计算算机机管管理理软软件件等等。水水表表数数据据采采集集器器采采集集居居民民楼楼单单元元内内居居民民的的用用水水量量。具具有有采采集集24户户居民水表数据的能力。居民水表数据的能力。我们知道水表表计是对水的流量进行计量。表计中指针我们知道水表表计是对水的流量进行计量。表计中指针轴随着水流而转动，其各个指针轴转一圈分别代表用水量为轴随着水流而转动，其各个指针轴转一圈分别代表用水量为0.01度、度、0.1度、度、1度等等。在相应指计轴处安装一个霍尔元件，度等等。在相应指计轴处安装一个霍尔元件，就可实现转一圈输出一个脉冲，单片微机通过对脉冲个数的记就可实现转一圈输出一个脉冲，单片微机通过对脉冲个数的记录，就可以计算出实际用水量。水表数据采集器可以同时记录录，就可以计算出实际用水量。水表数据采集器可以同时记录24户或户或32户居民水表的脉冲数，进而记录各用户的用水量，通户居民水表的脉冲数，进而记录各用户的用水量，通过通信接口把水表数据上传至管理部门。过通信接口把水表数据上传至管理部门。博牧卖朋斩脑晦股柳厅辟螟匣塌隧惑默穗腕冬勇烘拆盏坐阐矾浪秦懦缸帆电表数据采集系统电表数据采集系统居居民民水水表表数数据据采采集集系系统统分分为为居居民民楼楼单单元元级级、小小区区管管理理级级及及自自来来水水公公司司等等三三级级，其其结结构构示示意意图图见见图图101。在在每每一一个个单单元元按按装装水水表表数数据据采采集集器器，用用于于采采集集该该单单元元内内用用户户水水表表的的数数据据。图图102水表数据采集器原理框图中包含了单片微机和各功能部件。水表数据采集器原理框图中包含了单片微机和各功能部件。采采用用RS485RS485总总线线方方式式实实现现小小区区内内水水表表数数据据采采集集器器的的网网络络通信。通信。在在水水表表数数据据采采集集器器内内部部同同时时还还配配置置了了RS-232RS-232接接口口，可可实实现与掌上机的通信，以便进行现场参数设置和水表数据抄录。现与掌上机的通信，以便进行现场参数设置和水表数据抄录。水表数据采集器主程序流程框图示于水表数据采集器主程序流程框图示于图图10-3。在在小小区区物物业业管管理理部部门门安安装装计计算算机机终终端端或或水水表表数数据据集集中中器器，用用于于对对小小区区内内所所有有居居民民水水表表计计量量数数据据进进行行统统计计，打打印印，以以便便进进行行水水费费的的收收缴缴管管理理。还还可可进进一一步步通通过过公公用用电电话话网网或或无无线线短短消消息息平台向自来水公司发送平台向自来水公司发送用户用水数据信息。用户用水数据信息。哲北质淘献翅肩愈教咒涂寺谭腑禁钥栋先虚赫貉汾充叼藤益韧聚锗洛怪疙电表数据采集系统电表数据采集系统水水表表数数据据集集中中器器的的存存储储器器扩扩展展原原理理见见图图104104所所示示。单单片片微微机机采采用用台台湾湾华华帮帮公公司司的的78E5878E58单单片片微微机机，其其内内部部包包含含32K 32K FlashFlash存存储储器器，与与80C5280C52兼兼容容，但但增增加加了了一一个个特特别别的的可可位位寻寻址址的的4 4位位I/OI/O口口(端端口口4)4)和和两两个个外外部部中中断断。因因数数据据量量比比较较大大，故故扩扩展展了了128KB128KB的的数数据据存存储储器器628128628128。由由于于628128628128具具有有1717根根地地址址线线，所所以以除除了了采采用用78E5878E58的的1616根根地地址址线线A0A0A15A15与与628128628128相相连连，另另外外应应用用P1P1口口的的一一根根I/OI/O口口线线P1.0P1.0与与628128628128的的A16A16相相连连，作作为为“体体选选”，当当P1.0=0P1.0=0时时，寻寻扯扯628128628128中中的的64K64K数数据据存存储储器器，当当P1.0=1P1.0=1时时，寻寻址址628128628128的另一半的另一半64K64K数据存储器。数据存储器。水表数据集中器与掌上电脑或水表数据集中器与掌上电脑或PCPC机通信和扩展机通信和扩展RS-485RS-485总线总线的原理图示于的原理图示于图图105105。MAX232MAX232实现实现CMOS(TTL)CMOS(TTL)逻辑与逻辑与RS-232RS-232逻逻辑转换，是辑转换，是PCPC机与单片微机通信接口芯片，一般与单片微机串行机与单片微机通信接口芯片，一般与单片微机串行口的发送口的发送/接收端相连。接收端相连。AD485AD485芯片则用于实现芯片则用于实现RS485RS485总线联网，总线联网，由于由于78E5878E58内部只有一个串行口，所以采用内部只有一个串行口，所以采用78E5878E58的的P1.1P1.1和和P1.3P1.3来来虚拟虚拟485485串行通信，用串行通信，用P1.2P1.2来控制来控制RS485RS485数据传输方向。数据传输方向。疏寞痔嫡盖炼胆积绰铃幢题斜铆家尖幻湛更痈陆糯杯埋客润迪滔差娟注贯电表数据采集系统电表数据采集系统2.2.电表数据采集系统电表数据采集系统本系统分为三级结构，见本系统分为三级结构，见图图10-610-6。(1)(1)采采集集终终端端：对对多多达达2020户户居居民民电电表表的的用用电电量量进进行行采采集集，实实现现单元集抄系统功能；单元集抄系统功能；(2)(2)台台区区集集中中器器：通通过过电电力力线线载载波波方方式式，将将多多达达20002000户户居居民民用用户户电电表表数数据据集集中中传传送送到到小小区区配配电电房房的的集集中中器器上上实实现现台台区区集集抄抄系系统功能统功能;(3)(3)局端工作站：局端工作站：通过掌上机或电话通讯终端或通过掌上机或电话通讯终端或GSMGSM网把电网把电表数据上传到电力局的上端计算机，实现集抄系统功能。表数据上传到电力局的上端计算机，实现集抄系统功能。崇贞蝶檄帽红上枢疼惋允旗适号全菏别椿丰淌讼傈个言夺猜磺陷翻碘似拿电表数据采集系统电表数据采集系统经经过过改改装装后后的的脉脉冲冲电电能能表表或或全全电电子子电电能能表表把把用用户户的的用用电电量量转转化化为为电电脉脉冲冲送送入入采采集集终终端端，采采集集终终端端将将通通过过计计数数和和计计算算后后得得出出的的数数据据经经由由局局域域网网信信道道送送到到集集中中器器，集集中中器器再再通通过过城城域域网网信信道道将将数数据据送送至至供供电电管管理理中中心心。电电表表数数据据采采集集终终端端由由单单片片微微机机、脉脉冲冲信信号号采采集集处处理理电电路路、低低压压电电力力载载波波通通讯讯电电路路等等部部分分构构成成。用用户户表表选选用用全全电电子子式式单单相相电电能能表表或或带带脉脉冲冲输输出出的的感感应应式式电电能能表表，各各用用户户表表的的脉脉冲冲信信号号输输出出经经过过电电路路整整形形，再再送送入入单单片片微微机机进进行行实实时时处处理理，显显示示各各用用户户电电能能表表的的上上月月电电量量，和和本本月月当当前前抄抄见见电电量量等等数数据据。一一个数据采集终端最多可以采集处理个数据采集终端最多可以采集处理22个用户电表的脉冲信号。个用户电表的脉冲信号。电电表表数数据据采采集集终终端端通通过过RS-485总总线线收收发发器器(如如MAX485)与与集中器进行半双工异步串行数据通信。集中器进行半双工异步串行数据通信。由于采集终端要处理和保存大量的数据，仅仅依靠由于采集终端要处理和保存大量的数据，仅仅依靠CPU内内部的部的RAM是不够的，所以需要外加存储器。为了简化设计，提是不够的，所以需要外加存储器。为了简化设计，提高系统的可靠性，而且考虑需要有在掉电时也不丢失数据的能力，高系统的可靠性，而且考虑需要有在掉电时也不丢失数据的能力，所以在电表数据采集终端中使用了串行所以在电表数据采集终端中使用了串行E2PROM。灶戊磕芒约等弊擎蠕锅宾盾蔡偿脾渭祝才钉蛾伐慢郝融婆滁蹲浸尸枉簧卖电表数据采集系统电表数据采集系统图图101 水表数据集中抄录系统示意图水表数据集中抄录系统示意图 蛀吏望瞎凯九厩泼欧桓封鸭揉梭惠庸含误辙完弘离灾揽螟远孩掣但沪忽昼电表数据采集系统电表数据采集系统图图102 水表数据采集器原理框图水表数据采集器原理框图 篷痢某钦潘威卤俱椅帽躁灯抬亭桓瞄侵燎再陈幸冷牙盼亭察占骤踏妓略杭电表数据采集系统电表数据采集系统图图10-3 10-3 水表数据采集器主程序流程图水表数据采集器主程序流程图 公刀舍馏醚着护荆好柯瓦胺毖皖踞牧修祈帘穗盲玩搬蜘凸霄内爸呆番折撵电表数据采集系统电表数据采集系统图图10-4 10-4 集中器存储器扩展集中器存储器扩展 拜禽谜仟速裔展噶妻倡再汛升陶滓殷砒湍晨缺酸铬屠绅蜀萍徘悠信靶遥船电表数据采集系统电表数据采集系统图图10-5 10-5 集中器串行通信及串行总线集中器串行通信及串行总线 牺盯硼苟摈恋岿录津蝇滓浆绷沏极嫁譬舵粉柬攘黑粥膀凿二逮党桑妆涸曾电表数据采集系统电表数据采集系统图图106 电表数据集中抄录系统示意图电表数据集中抄录系统示意图 供电管理中心集中器集中器集中器采集终端采集终端全电子电能表脉冲电能表全电子电能表城域网信道脉冲信号局域网信道乳杉箱村譬妮兼读姐县挚胖助朝涩脓量俺变泊热沥孟遇榆艺尉缀龚斤鳃橙电表数据采集系统电表数据采集系统图图107 AT89C2051交通灯智能管理系统原理框图交通灯智能管理系统原理框图潘更旺稼勺仔酉程膊弧狐极戒助糠沁舰盲击恩几詹剿犁醉鲜失吨氮散琢钙电表数据采集系统电表数据采集系统