【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 了滿足系統(tǒng)的低功耗，在硬件上做到選擇合適的低功耗芯片，實(shí)現(xiàn)低功耗的目的。手段之一就是在數(shù)據(jù)采集器工作空閑通過(guò) SLEEP 指令將單片機(jī)設(shè)為低功耗方式，這種方式功耗最小，而且所有 I/O 腳都能保持 SLEEP指令執(zhí)行前的原有狀態(tài)。 數(shù)據(jù)采集與處理子程序 數(shù)據(jù)采集 與處理子程序是數(shù)據(jù)采集器程序設(shè)計(jì)中的重要部分〔 13〕。它通過(guò)對(duì)串行通信接收到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較、判斷并轉(zhuǎn)入存儲(chǔ)器操作子程序進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)采集與處理子程序的程序流程圖如圖 42 所示。 在數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，它仍可響應(yīng)通信中斷，但不是立刻處理，只是將中斷標(biāo)志位置為 1，等待其將 8 個(gè)通道的數(shù)據(jù)掃描完后，再去響應(yīng)通信中斷。這樣做主要是為了不丟信號(hào)。 每采集一個(gè)通道的數(shù)據(jù)，都要與光電采樣電路標(biāo)定的電平進(jìn)行比較、判斷。采樣電路標(biāo)定結(jié)果 如表 41 所示。 表 41 采樣電路標(biāo)定結(jié)果 發(fā)訊電表可能出現(xiàn)的狀況 模擬量 A V 數(shù)字量 D VDD 5V 斷路 255 D235 信號(hào)高電平 235 D148 信號(hào)抖動(dòng)狀態(tài) 148 D128 信號(hào)低電平 128 D36 短路 A0V 36 D0 對(duì)于信號(hào)發(fā)生抖動(dòng) 其實(shí)是一種臨界狀態(tài)，處在高低電平之間 ，在處理時(shí)直接將其剔除，等到下一采集周期重新進(jìn)行采樣并判斷。 通信中斷子程序，通信中斷程序負(fù)責(zé)與集中器的通信并執(zhí)行數(shù)據(jù)集中器下達(dá)的各項(xiàng)指令，如圖 43 所示。在接收集中器命 令幀時(shí)，為了防止長(zhǎng)期處于偵聽接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，進(jìn)而影響對(duì)電表的采集過(guò)程，所以對(duì)接收過(guò)程進(jìn)行計(jì)時(shí)，從數(shù)據(jù)集中器喚醒數(shù)據(jù)采集器開始 250ms 內(nèi)數(shù)據(jù)未接收到或通訊字節(jié)接收時(shí)間間隔超過(guò)2. 5ms，則終止此次通訊。 當(dāng)數(shù)據(jù)接收完畢之后，需對(duì)命令幀進(jìn)行檢驗(yàn)，保證命令幀的可靠性。通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn) :檢驗(yàn)報(bào)頭，檢驗(yàn)報(bào)文長(zhǎng)度、累加校驗(yàn)報(bào)文、檢驗(yàn)報(bào)尾。任何一步檢驗(yàn)報(bào)錯(cuò)均視為干擾信號(hào)并中斷檢驗(yàn)，返回到主程序中。只有以上四個(gè)步驟的檢驗(yàn)都通過(guò)，才確認(rèn)為正確的命令幀。 對(duì)通過(guò)校驗(yàn)的不同命令幀，數(shù)據(jù)采集器處理方法有所不同，但差別不大，均需經(jīng) 歷以下幾步 : ①檢驗(yàn)命令所指采集器地址與采集器地址是否一致 。 ②通過(guò)總線讀取存儲(chǔ)器，獲取所需表的抄收數(shù)據(jù) 。 ③根據(jù)規(guī)定的應(yīng)答幀格式建立應(yīng)答幀 。 ④通過(guò) RS485 總線向數(shù)據(jù)集中器發(fā)送應(yīng)答幀 。 ⑤返回主程序。 存儲(chǔ)器操作子程序，存儲(chǔ)器操作子程序包括對(duì) 28C256 的讀操作和寫操作。讀操作是在向數(shù)據(jù)集中器發(fā)送應(yīng)答幀時(shí)進(jìn)行的，寫操作是在數(shù)據(jù)采集上來(lái)并處理好后進(jìn)行的，這部分非常重要，因?yàn)橄到y(tǒng)一旦工作后，記錄的數(shù)據(jù)是絕對(duì)不能丟失的。 延時(shí)子程序，據(jù)采集器工作時(shí)，很多情況下需要延時(shí)環(huán)節(jié)。在通道 A/D 轉(zhuǎn)換期間，對(duì)通道的操作 都會(huì)引起模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷，造成無(wú)法獲得模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果。因此，程序設(shè)計(jì)中的延時(shí)子程序相當(dāng)重要，延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間必須足夠大，但又不能過(guò)大，以免影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)，一般采用循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn) . 數(shù)據(jù)集中器的軟件設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)集中器的軟件功能同樣有很多子程序?qū)崿F(xiàn)〔 14〕，其中的通信中斷子程序、存儲(chǔ)器操作子程序、延時(shí)子程序都與數(shù)據(jù)采集器的子程序相同，在此只對(duì)其主程序和電源管理子程序作一介紹。 主程序設(shè)計(jì) 主程序負(fù)責(zé)輪詢 16 個(gè)數(shù)據(jù)采集器，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，同時(shí)響應(yīng)管理中心和 IC 卡抄表器的命令， 主程序流程圖如圖 45 所示 由于 89C51 只有一個(gè)串口，而系統(tǒng)既要與上位機(jī)通信〔 15〕，又要與下位機(jī)通信，在設(shè)計(jì)時(shí)采取的措施是 :接收或發(fā)送上位機(jī)時(shí)，下位機(jī)屏蔽 。接收或發(fā)送下位機(jī)時(shí)，位機(jī)屏蔽。其中通信中斷子程序 1 用來(lái)接收和解析管理中心下傳的命令并執(zhí)行相應(yīng)操作，如開戶時(shí)對(duì)采集器初始化表底數(shù)，上傳電表表數(shù)據(jù)等操作，其操作和數(shù)據(jù)采集器的通信中斷子程序類似 。通信中斷子程序 2 用來(lái)接收抄表器命令并上傳抄表數(shù)據(jù)，其操作和數(shù)據(jù)采集器的存儲(chǔ)器操作子程序類似。 電源管理程序的設(shè)計(jì) 電源管理程序是對(duì)電源模塊進(jìn)行管理，程序流程圖 如圖 46 所示 電源管理程序主要負(fù)責(zé)檢測(cè)蓄電池的電壓〔 16〕，根據(jù)電平高低進(jìn)行恒流、恒壓、浮充充電，充電過(guò)程中的各種狀態(tài)由兩個(gè)指示燈顯示。 YellowLED 亮表示恒流充電 :YellowLED 間隔亮表示恒壓充電 。GreenLED 亮表示浮充充電 。GreenLED閃亮表示浮充放置。 本章小結(jié) . 在本章中，對(duì)數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)集中器進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，給出了軟件流程圖，另外，還作出了電源管理的程序流程圖，來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的控制能力，使遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的功能進(jìn)一步完善。 結(jié) 論 低壓電力線載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)適用于電力 部門對(duì)居民區(qū)、工廠、變電所等用電區(qū)域或者居住小區(qū)、工廠內(nèi)部用電狀態(tài)數(shù)據(jù)的管理。它具有遠(yuǎn)程自動(dòng)采集，數(shù)據(jù)集中，交費(fèi)管理，用電統(tǒng)計(jì)分析，復(fù)合監(jiān)測(cè)以及綜合查詢等項(xiàng)功能，對(duì)電力部門推進(jìn)配電自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃中的分時(shí)計(jì)費(fèi)方案有著重大意義。 本系統(tǒng)具有技術(shù)水平高、可靠性好、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、適應(yīng)性強(qiáng)、功能全、模塊體積小、功耗低，系統(tǒng)操作界面簡(jiǎn)單易懂、安裝維護(hù)方便。就現(xiàn)在的方案來(lái)說(shuō)電力遠(yuǎn)程集中抄表用到了自動(dòng)控制技術(shù)，通信技術(shù)，程序設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)是比較完善的。這套系統(tǒng)的使用極大地減少電力部門的勞動(dòng)量，為電力企業(yè)上等級(jí)和 創(chuàng)優(yōu)必將起很大的作用，同時(shí)提高了電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理水平，有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)系統(tǒng)稍加擴(kuò)充，便可完成對(duì)煤氣表、自來(lái)水表的自動(dòng)抄收，從而推進(jìn)智能化小區(qū)的建設(shè)。但是，我們也應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到，從我國(guó)集中抄表系統(tǒng)的整體發(fā)展水平來(lái)看，要滿足大面積推廣使用的的要求，在系統(tǒng)的可靠性及數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量上還有待進(jìn)一步的提高。成都電業(yè)局于 1998 年在本市一些片區(qū)投入 3000 多萬(wàn)元推出集中遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，收到了較好的成效。但在運(yùn)行中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，如與集中器連網(wǎng)的電話線有時(shí)出現(xiàn)故障，而且系統(tǒng)的維護(hù)量較大，有時(shí)抄表成功率不高 ，而且相應(yīng)的電表也比較貴。這些需要電力科技工作者不斷努力，拿出更好的產(chǎn)品回報(bào)社會(huì)。 我們相信，隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷應(yīng)用和改進(jìn)，必將對(duì)電力系統(tǒng)減人增效、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證電表抄收的及時(shí)性和正確性，防止竊電，加快電費(fèi)的回收等方面提供有效的技術(shù)手段。可以預(yù)見該技術(shù)有著廣泛的發(fā)展前景。特別是對(duì)中國(guó)加入 WTO 迎接國(guó)際化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，有著深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。 參考文獻(xiàn) 胡蓉，胡科。智能抄表系統(tǒng)技術(shù)的研究進(jìn)展 .成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)， 2020 3 :1317 劉志中，孫麗芳 .住宅小區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) .電腦開發(fā)與應(yīng)用， 2020 4 : 810 趙興勇，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)研究 .《電力學(xué)報(bào)》， 2020. 15 卷 .1 期 李治、黃璐、趙偉，利用其他領(lǐng)域成果，推動(dòng)白動(dòng)抄表進(jìn)步電測(cè)與儀表，2020,38 11 :59 Wedepohl, .: Propagation of Carrier Signals in Homogeneous, Nonhomogeneous andMixed Multiconductor systems IEE Proceedings, Volume 115, No. 1， January 1998, pp. 179186. 楊宏業(yè)、張躍、呂芳 .自動(dòng)抄表系統(tǒng)中通信方案的現(xiàn)狀與展望《電測(cè)與儀表》2020 年第 8 期 李建歧，呂 .自動(dòng)抄表系統(tǒng)中通信技術(shù)方案的探討《華北電力技術(shù)》 N0. 2. 1999 Tom D. Tamarkin Automatic Meter Reading Power magazine Volume 50，Number － Technological Challenges of Poewerline telemunication Michael,No11 February 5,2020 馬顏德 .小區(qū)智能抄表軟件的設(shè)計(jì) .智能建筑， 2020 5 :3840 曹國(guó)朗， 2020 5 :4547 鄭濤，張保會(huì) .利用低壓電力線傳輸數(shù)據(jù)存在的技術(shù)問(wèn)題及對(duì)策 .電網(wǎng)技術(shù)，2020 22 :4447 田秀華 .低壓電力線擴(kuò)頻載波遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的研究 .信息技術(shù)， 2020 6 :4951 楊宏業(yè)，張躍等 .自動(dòng)抄表系統(tǒng)中通信方案的現(xiàn)狀與展望 .電測(cè)與儀， 2020 8 :812 賈磊 .遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)在中國(guó)市場(chǎng)的應(yīng)用及存在的問(wèn)題 .智能建筑與城市信息， 2020 6 :4547 鐘道昌，姜麗華 .基于 RS485/422 總線和電話線載波的電能表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng) .測(cè)控技術(shù)， 2020 10 :6466 附錄 1 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義 從十九世紀(jì)七十年代貝爾發(fā)明電話到今天信息高速公路的建設(shè)，一百多年來(lái)，通信技術(shù)己經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，特別是近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，通信技術(shù)更是日新月異。迅速發(fā)展的通信技術(shù)已經(jīng)成為人們生活不可缺少的一部分。 隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工程的深入和電力市場(chǎng)改革的深化，要求用電管理、配電管理實(shí)現(xiàn) 智能化、自動(dòng)化和科學(xué)化，配電網(wǎng)的自動(dòng)抄表系統(tǒng)是用電營(yíng)業(yè)管理自動(dòng)化的一個(gè)重要手段和組成部分。通過(guò)自動(dòng)抄表可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、集中、定時(shí)地抄錄各用戶的電量，迅速統(tǒng)計(jì)低壓實(shí)時(shí)線損，通過(guò)銀行向各用戶自動(dòng)完成轉(zhuǎn)賬收款、電費(fèi)結(jié)算，為供電部門的用電監(jiān)察提供服務(wù)。當(dāng)配網(wǎng)電力市場(chǎng)開放時(shí)，提供更多的戶信息和市場(chǎng)信息。因此自動(dòng)抄表系統(tǒng)是邁向配電自動(dòng)化的第一步。遠(yuǎn)程集中抄表技術(shù)是利用現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合電能表技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)減人增效、提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)措施和手段。 目前，遠(yuǎn)程集中抄表技術(shù) Remote Concentrated Meter Reading System,RCMRS 主要有專線通信技術(shù)和電力線載波通信技術(shù)。專線通信技術(shù)作為常規(guī)方法，其特點(diǎn)是通信穩(wěn)定性好 :但是需鋪設(shè)專用通信線路，存在施工量大、綜合成本高、維護(hù)費(fèi)用高、舊城區(qū)施工難度大等問(wèn)題，難以大規(guī)模應(yīng)用。電力線載波通信技術(shù)采用配電網(wǎng)絡(luò)本身固有的電力線作為通信介質(zhì)，具有充分利用現(xiàn)有資源、易施工、綜合成本低、不受環(huán)境條件限制等優(yōu)點(diǎn)。 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題： 本論文的基本內(nèi)容是遠(yuǎn)程抄表的工作原理 . 擬解決的主要問(wèn)題 : 1 利用擴(kuò)頻通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)低 壓電力線傳輸。 2 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊的軟硬件設(shè)計(jì)。 3 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)集中器的軟硬件設(shè)計(jì)。 三、研究步驟、方法及措施： 閱讀相關(guān)書籍，借助網(wǎng)絡(luò)資源查閱相關(guān)資料 ,初步了解遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng) ,了解了主要功能部件的工作原理 ,工作的重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸方面 . 因?yàn)檎n題的方向是民用 ,所以采用低壓電力線載波 ,便對(duì)低壓電力線的通信方式進(jìn)行了研究 ,掌握了低壓電力線通信的詳細(xì)資料 . 選用合適的單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)采集端進(jìn)行硬件設(shè)計(jì) ,進(jìn)一步了解了 89C51 單片機(jī)的各個(gè)參數(shù) ,引角功能 ,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了軟件的設(shè)計(jì) . 對(duì)數(shù)據(jù)集中器進(jìn)行設(shè)計(jì) ,結(jié)合數(shù)據(jù)集中器的功能進(jìn)行軟件設(shè)計(jì) . 對(duì)上述部分進(jìn)行統(tǒng)一安排 ,編寫論文 . 四、研究工作進(jìn)度： 14 周 查閱資料 ,熟悉研究?jī)?nèi)容 . 58 周 設(shè)計(jì)系統(tǒng)總框圖 ,對(duì)重點(diǎn)功能部件重點(diǎn)研究 . 912 周 硬件設(shè)計(jì) 1316 周 軟件設(shè)計(jì) . 1718 周 撰寫論文 五、主要參考文獻(xiàn)： 賈磊 .遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)在中國(guó)市場(chǎng)的應(yīng)用及存在的問(wèn)題 .智能建筑與城市信息， 2020 6 :4547 胡蓉，胡科。智能抄表系統(tǒng)技術(shù)的研 究進(jìn)展 .成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)， 2020 3 :1317 劉志中，孫麗芳 .住宅小區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) .電腦開發(fā)與應(yīng)用， 2020 4 : 810 趙興勇，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)研究 .《電力學(xué)報(bào)》， 2020. 15 卷 .1 期 李治、黃璐、趙偉，利用其他領(lǐng)域成果，推動(dòng)白動(dòng)抄表進(jìn)步電測(cè)與儀表，2020,38 11 :59 Wedepohl, .: Propagation of Carrier Signals in Homogeneous, Nonhomogeneous andMixed Multiconductor systems IEE Proceedings, Volume 115, No. 1， January 1968, pp. 179186. 楊宏業(yè)、張躍、呂芳 .自動(dòng)抄表系統(tǒng)中通信方案的現(xiàn)狀與展望《電測(cè)與儀表》2020 年第 8 期 李建歧，呂 .自動(dòng)抄表系統(tǒng)中通信技術(shù)方案的探討《華北電力技術(shù)》 N0. 2. 1999 Tom D. Tamarkin Automatic Meter Reading Power magazine Volume 50，Number － Technological Challenges of Poewerline telemunication Michael,No11 February 5,2020 馬顏德 .小區(qū)智能抄表軟件的設(shè)計(jì) .智能建筑， 2020 5 :3840 曹國(guó)朗， 2020 5 :4547 鄭濤，張保會(huì) .利用低壓電力線傳輸數(shù)據(jù)存在的技術(shù)問(wèn)題及對(duì)策 .電網(wǎng)技術(shù)，2020 22 :4447 田秀華 .低壓電力線擴(kuò)頻載波遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的研究 .信息技術(shù)， 2020 6 :4951 楊宏業(yè)，張躍等 .