基于LonWorks技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)*

摘要： 本文運(yùn)用LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞： 遠(yuǎn)程抄表；LonWorks技術(shù)

前言

遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)是建筑智能化的重要標(biāo)志。由于行業(yè)壁壘等因素，我國(guó)城市大部分住宅為上門抄表方式，浪費(fèi)了大量的人力，給電力、自來(lái)水和煤氣等企業(yè)的收費(fèi)造成了時(shí)間上的延時(shí)，增加了物業(yè)管理部門的負(fù)擔(dān)，也造成住戶的一些不便，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)有效的解決了這些問(wèn)題。

設(shè)計(jì)采用數(shù)字化脈沖的電表、水表和煤氣表，以實(shí)現(xiàn)三表數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)采集。家庭智能控制器采集各表發(fā)出的脈沖后，轉(zhuǎn)換成真實(shí)的三表數(shù)據(jù)，存于E2PROM中。當(dāng)物業(yè)管理中心監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行查詢時(shí)，家庭智能控制器通過(guò)LON網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)。

LonWorks自動(dòng)抄表節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)

LonWorks的測(cè)控單元使用以Neuron芯片為核心的一塊LonWorks主控制模塊。主控制模塊包括收發(fā)器、地址譯碼電路、復(fù)位電路、晶振電路及E2PROM等。主控制模塊通過(guò)LonTalk協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸，并對(duì)事件的調(diào)度完成網(wǎng)絡(luò)報(bào)文處理、用戶定義的各種計(jì)算及I/O事件處理等功能。LonWorks節(jié)點(diǎn)的示意圖如圖1所示。其中主控制模塊用于通信和控制；微控制器89C51實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入/輸出數(shù)據(jù)的處理及驅(qū)動(dòng)功能，脈沖輸入信號(hào)的計(jì)數(shù)，完成與主控制模塊的數(shù)據(jù)傳輸。主控制模塊中的收發(fā)器負(fù)責(zé)將節(jié)點(diǎn)連入網(wǎng)絡(luò)。

圖1   LonWorks節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖

在抄表模塊中，可以采用FFT-10收發(fā)器 (圖2)，適用于雙絞線介質(zhì)；或采用PLT22收發(fā)器(圖3)，適用于電力線通信介質(zhì)。

圖2 Neuron芯片與FFT-10收發(fā)器連接圖

圖3 PLT22收發(fā)器

抄表模塊實(shí)時(shí)采集各個(gè)脈沖表的輸出信號(hào)，將脈沖數(shù)累計(jì)存放在抄表模塊RAM內(nèi)，并按設(shè)定的分段時(shí)間及當(dāng)前時(shí)刻累計(jì)到不同的時(shí)間段上，實(shí)現(xiàn)分時(shí)段計(jì)數(shù)。抄表模塊存儲(chǔ)器具有掉電保護(hù)功能，防止掉電丟失脈沖累加值。數(shù)據(jù)集中器反復(fù)輪詢采集各抄表模塊中的數(shù)據(jù)并保存于相應(yīng)的內(nèi)存中，并自動(dòng)過(guò)濾非法數(shù)據(jù)，對(duì)通信異常進(jìn)行相應(yīng)處理。

自動(dòng)抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊多且分散、數(shù)據(jù)傳送實(shí)時(shí)要求不高，要求每個(gè)傳送接收的數(shù)據(jù)不出錯(cuò)。當(dāng)上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，可從集中器保存的數(shù)據(jù)直接發(fā)送給計(jì)算機(jī)，不需直接從抄表模塊讀取抄表數(shù)據(jù)。

該抄表模塊專門用于水表、電表和煤氣表的自動(dòng)抄錄。每個(gè)模塊抄讀24個(gè)模擬量的采集，分析其A/D采樣值，識(shí)別脈沖表的狀態(tài)，并檢測(cè)線路的通斷狀態(tài)。

LonWorks總線控制模塊與89C51的通信采用同步串行I/O方式，使用Neurowire主控方式，即由主控制模塊驅(qū)動(dòng)同步時(shí)鐘輸入及片選信號(hào)輸出，89C51接收同步時(shí)鐘輸入。主控制模塊中Neuron芯片的IO8引腳輸出同步時(shí)鐘；IO9引腳為串行數(shù)據(jù)輸出；IO10引腳為串行數(shù)據(jù)輸入；選擇IO5引腳為片選信號(hào)輸出。89C51采用中斷方式傳輸數(shù)據(jù)，在協(xié)議幀中加入校驗(yàn)碼，保證通信數(shù)據(jù)的正確性，如圖4所示。

圖4  89C51與主控模塊的通信接線圖

結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)抄表系統(tǒng)由小區(qū)管理計(jì)算機(jī)和自動(dòng)抄表模塊組成兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)，采用自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在管理微機(jī)上能夠查詢每戶的水表、電表和煤氣表的實(shí)時(shí)讀數(shù)。還可在管理中心對(duì)三表實(shí)施開(kāi)斷。

參考文獻(xiàn)：
1.  馬莉，智能控制與Lon網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2003
2.  彭海霞，基于LonWorks技術(shù)的智能家居網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，現(xiàn)代電子技術(shù)，2005(12)：45～47