一種簡(jiǎn)單的電子公用儀表解決方案

　　一旦檢測(cè)到篡改現(xiàn)象，我們可以對(duì)儀表采取多種防范措施。如果儀表控制供電，它可以將負(fù)載的供電斷開(kāi)。另外，如果儀表具有通信機(jī)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(bào)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(shì)就是增加了自動(dòng)抄表(AMR)功能。這樣一來(lái)，就不用派專人去現(xiàn)場(chǎng)登記使用數(shù)據(jù)，從而可大大節(jié)省開(kāi)銷。人工抄表是一種勞動(dòng)密集型的工作，容易出現(xiàn)人為差錯(cuò)(甚至是賄賂現(xiàn)象)。由于儀表安裝在不同的地方，因此人工抄表無(wú)論對(duì)于用戶還是對(duì)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(xiàn)電子儀表的AMR功能，或者改進(jìn)已有的機(jī)械式/機(jī)電式儀表。通過(guò)下列幾種方式可以實(shí)現(xiàn)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(xiàn)近程紅外LED傳輸;
　　射頻( RF)――近程或遠(yuǎn)程通信，如ZigBeeTM協(xié)議或蜂窩網(wǎng)絡(luò);
　　通過(guò)電話線的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)方式;
　　電力線載波(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(shè)備(通過(guò)IrDATM協(xié)議或者RF方式，最遠(yuǎn)通信距離可達(dá)幾百英尺)通信就可以實(shí)現(xiàn)AMR功能的優(yōu)勢(shì)。盡管這種方式仍然需要抄表員到各個(gè)儀表安裝現(xiàn)場(chǎng)抄表，但是這種方式能夠確保數(shù)據(jù)讀取是準(zhǔn)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(cè)量方案，能夠使水表、氣表、熱表和電表的制造商之間實(shí)現(xiàn)相互合作，通過(guò)一種共同的通信媒介發(fā)送使用數(shù)據(jù)。

　　安全性好

　　隨著測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化程度的提高，安全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shù)據(jù)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(nèi)部數(shù)據(jù)EEPROM或者使用加密算法將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到儀表外部的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外儀表使用數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸。

　　 圖3 熱表結(jié)構(gòu)框圖
　　先進(jìn)的計(jì)費(fèi)方式

　　電子儀表已經(jīng)可以根據(jù)使用時(shí)段(Time of Use，TOU)分時(shí)計(jì)費(fèi)了。TOU分別設(shè)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(fèi)有多種好處。首先，如果用戶在非高峰期使用，則可以享受較低的價(jià)格。其次，由于高峰期的用戶要支付較高的使用價(jià)格，TOU計(jì)費(fèi)方式很自然地就在較大程度上降低了高峰期的使用。鋪設(shè)新的公用基礎(chǔ)設(shè)施的投資是相當(dāng)高的。TOU計(jì)費(fèi)有助于分流高峰期的使用需求，在用戶需求不斷增長(zhǎng)的情況下保持一種穩(wěn)定的容量。要想實(shí)現(xiàn)TOU計(jì)費(fèi)，儀表內(nèi)部需要設(shè)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘和日歷(Real TimeClock and Calendar，RTCC)，全天跟蹤用戶的使用情況。電子儀表通過(guò)軟件或者使用外部設(shè)備很容易實(shí)現(xiàn)RTCC功能。

　　最新出現(xiàn)的計(jì)費(fèi)方式是預(yù)付費(fèi)。這一功能主要是在電表中實(shí)現(xiàn)的。用戶可以使用磁卡提前購(gòu)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(nèi)向指定的負(fù)載供電。預(yù)付費(fèi)方式降低了公用事業(yè)公司計(jì)費(fèi)和抄表的成本，也有助于幫助用戶計(jì)劃每月的開(kāi)支。

　　所有上述的收費(fèi)方式都是建立在公用儀表基本功能基礎(chǔ)之上的。這樣看來(lái)儀表的研發(fā)時(shí)間似乎要增加了，因?yàn)檠邪l(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(jì)費(fèi)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(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)單的脈沖計(jì)數(shù)器，而將主要工作放在用戶接口的設(shè)計(jì)上。大部分MCU都能夠通過(guò)內(nèi)部定時(shí)器對(duì)I/O引腳的外部時(shí)鐘輸入進(jìn)行計(jì)數(shù)。某些MCU的定時(shí)器能夠在低功耗模式下進(jìn)行計(jì)數(shù)，而當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)喚醒器件。這種功能非常靈活，因?yàn)闅獗?、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