远程抄表功能电度表设计精编版.doc

远程抄表功能电度表设计远程抄表功能电度表系统结构与工作原理系统的实物模型图3-1系统结构框图系统的结构框图如图1所示,系统主要由采集器、集中器和主机三部分组成。采集器和集中器的工作是由软件控制的。采集器和集中器之间通过市电网传输信号。集中器和主机可以通过智能小区的市话线、专线网、连接。采集器通过485线与各个基表相连,负责采集和发送电表的数据,集中器通过220V电力线与采集器通信,接收数据。集中器收到数据以后经市话线、专线网、,通过modem将其送到主站的微机中进行处理。图3-2采集器的结构框图2采集器采集器由两个器件构成:单片机和KQ-100E模块,单片机将采集到的电表脉冲信号传送到KQ-100E模块中,模块经市电网将信号送到集中器里的KQ-100E模块。采集器的结构框图如图2所示。图3-3集中器的结构框图3集中器集中器由三个器件构成:KQ-1OOE模块、单片机和串口RS232。KQ-100E接收到采集器传来的信号后发送给单片机,单片机经串口RS232传给Modem,经电话网传给主站的微机处理。集中器的结构框图如图3所示。4多采集器和集中器的连接小区中有很多电表,因此,需要多个采集器来收集数据,图4给出多个采集器和集中器的连接方式。图3-4多采集器和集中器的连接方式该模块的微机控制端由RX、TX、R/T三个端口构成,全是TTL电平,TX接微控制器,TXD端发送数据,RX接微控制器,RXD端接收数据,R/T为接收/发送控制端,R/T为高电平时模块处于接收状态,R/T为低电平时模块处于发送状态。+5V端接入+5V±,+5V耗电量约为40mA,VAA端为发送功率电源,可用直流不稳压电源,发送时的电流约为300mA(不发送时为O),VAA可在9V~15V之间选定(视需要而定,距离近或干扰小时采用低压,反之则用高压,最好不要超出18V)。VAA和+5V电源最好用两组电源供电,以防发送部分工作时的尖峰脉冲对+5V供电部分造成干扰,造成数据通信的紊乱和影响可靠性。两个AC端可以直接接市电的火线和零线,也可以接火线和地线。在干扰较大的一栋大楼内通信时,建议使用零线和地线通信。在远距离户外通信时,可采用火线和零线或两个相线区间(380V)通信方式。本模块的接收灵敏度很高,因此,在所有模块都处于接收状态时,RX端将输出干扰脉冲,请用户在发送接收程序中考虑这个因素,请参考后面的程序。在发送数据时,先置R/T为低电平,再用串行方式在TX端输入OFFH,再输入同步码等用户欲发送的数据,在接收端检测同步码后接收数据,并校验其数据的正确性。一般在干扰较大时会影响接收性能,用户可降低波特率加以改善,若加入软件强滤波方式,效果会更好。例如在100b/s下加软件强滤波(每200μs检测一次RX端电平,当“1”的个数超过30次时置“1”,当“0”的个数超过30次时置“0”),在强干扰的环境下也可获得较好的数据传送质量。KQ-100E采用FSK载波通信方式。相对于扩频方案而言,FSK方式提供的是透明的载波通道,不需要对模块初始化编程,用户可以通过软件任意变换波特率,从而为过零点(市电50Hz的正弦波的零点)通讯、软中继(寻址中继或无中心自动中继)、软件滤波的实现提供可能。5电力载波与自动抄表集中抄表的媒介可以有低压电力线,双绞线,同轴电缆等,目前,大部分建筑物内的防火、防盗、空调等系统都是基于双绞线。同轴电缆或光缆等物理媒介进行通信的。这些通信线路,虽然通信容量较大,但造价高、维护难,尤其对老建筑物的改造更加不易。相反只要有建筑就会有电力线,利用电力线载波通信可以大大地减少投资和对线路的维护成本,电力载波自动抄表系统的成本低,免去了重新架设线路的麻烦,而且可最大限度地发挥电力系统的优势。在载波抄表系统中每个变压器供电台区安置一台采集器,采集器通过低压电力线路接收各电表的数据再通过普通电话调制解调器或其它方式向用电管理中心转发电表数据,载波抄表系统示意图见图5所示。图3-5载波抄表系统示意图电力载波抄表是最符合电力系统特点的自动抄表方案,但低压电力线路的恶劣通信环境和造成的抄表成功率低这一现象却阻碍载波抄表技术的大量应用,所以在载波抄表系统中,最核心的问题是低压电力载波通信。电力载波通信技术自从六十年代问世以来都是在35kV及以上电压等级的网络实现。这是由于高压线路上负载稳定,而且在线路上加装了阻波器,干扰较少。而在10kV与220kV网络上,尤其在220V线路上,负载严重而且干扰成分复杂,同时由于成本、体积和电力线路电流的限制,不可能模仿高压电力载波通信方式在电表内安装阻波器,这些因素使得低压电力载波通信有难以逾越的技术障碍。 图3-6载波通信电路示意图载波通信电路主要包括载波通信集成电路和功率放大器和电力线耦合器,通信集成电路将数据信号