RS485總線在智能抄表系統中的應用研究

逯淑香/國網青海省電力公司電力科學研究院

RS485總線在智能抄表系統中的應用研究

逯淑香/國網青海省電力公司電力科學研究院

本文設計了一種基于RS485總線的智能抄表系統，并對其實現的核心部分數據通訊過程的設計和實現進行了詳細描述。系統主要包括數據采集器和集中器構成的本地抄表通訊網絡，數據遠程通訊和計算機抄表管理軟件。

RS485；抄表系統；數據通訊；數據采集

一、引言

智能抄表系統是由主站通過傳輸媒介將多個用戶表的數據集中抄讀的系統。它是用現代化的通訊手段去抄讀這些儀表的數據，而不用到現場。智能抄表系統一般是集中抄表系統與數據遠程通訊的組合。網絡遠程集中抄表是工業和民用中新興的一項實用技術，結合了計算機、網絡通信、工業自動化等現代化技術，并隨著技術的不斷發展而出現許多不同的實現手段。本文詳細介紹了RS485總線在這種智能抄表系統中的應用。

二、智能抄表系統硬件設計

1.RS485通訊網絡設計。RS485總線是工業應用中非常成熟的技術，是現代通訊技術的工業標準之一，采用RS485總線設計網絡也是基于這些原因。RS485總線用于多站互連十分方便，用一對雙絞線即可實現，由于采用平衡發送和差分接收，因此具有抗共模干擾的能力。根據RS-485標準，傳送數據速率達100kbit/s時通訊距離可達1200m。本文中RS485總線包括采集器和集中器兩個獨立的子系統。在這種主從式的一點對多點的連接中，集中器是主機，采集器為從機。網絡結構圖如圖1所示。

圖1 ：網絡結構圖

2.集中器和采集器通訊設計。集中器硬件主要由以下幾部分組成：單片機系統、調制解調器、與計算機間的通訊接口電路、摘機電路、隔離驅動電路、與數據采集器間的通訊接口電路、LED顯示單元、收發控制電路。集中器設有小鍵盤輸入和LED顯示模塊，在系統中有承上啟下的作用，即可作為上位機與數據采集器進行通訊，也可作為下位機與管理計算機進行通訊。

采集器是一種通用的多路數據采集處理裝置，為了正確采集有效脈沖，防止外界的電磁干擾，外接信號先經過濾波和整形等硬件抗干擾電路進入下一級。然后進行軟件抗干擾過程，軟件以極高的速度進行采樣，判斷丟棄干擾脈沖，對符合條件的脈沖輸入計數并處理。為保證數據的可靠，采集器設計了兩級數據存儲器。系統配備后備可充電池，正常使用中由交流220V供電，并對電池進行涓流充電。一旦交流供電出現問題，后備電池立刻切換為系統供電，在一定時間內確保系統正常工作。系統設計有串行實時鐘為CPU提供日期和時間，為各個用戶儀表的數據處理與故障檢測提供時間參數。

3.集中器與計算機的遠程通訊設計。管理計算機或數據集中器與Modem的接口為RS232接口。PC機一般將RS232口做為標準配置設備，單片機設備則一般是通過RS232接口芯片得到RS232電平。MAX232產品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含兩路接收器和驅動器和一個電壓發生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將 TIA/EIA-232-F電平轉換成 5VTTL/CMOS電平。每一個發送器將TTL/CMOS電平轉換成TIA/EIA-232-F電平。MAX232芯片只需采用單一的+5V電源，可提供RS232電平，這在使用中非常方便。

三、智能抄表系統軟件設計

通過與硬件的配合，完成計算機軟件的編程，實現整個系統的功能。主要是人機界面的設計、通訊模塊的設計、數據庫技術的應用及管理應用的具體實現。遵循從頂向下，逐步細化的軟件設計思想，對以上功能描述進行分析。整體而言，遠程抄表管理軟件應有如下幾個模塊：硬件信息模塊、抄表控制模塊、查詢打印模塊、系統設置模塊、數據庫操作模塊等幾大模塊。

硬件信息模塊：包含整個系統的硬件信息，包括集中器、計量表信心及由此而得到的用戶初始化信息。抄表控制模塊：完成通訊功能，即指令的發送和數據接收。通訊包括各種硬件條件下的通訊，如：485直接方式、電話撥號方式、TCP/IP方式及電力線載波方式。查詢打印模塊：完成原始數據的處理，得到對管理員和用戶有用的數據。包括各種查詢打印方式，如：單元查詢打印、單戶查詢打印、所有用戶查詢打印。系統設置模塊：系統中管理員管理接口，主要有通訊設置、密碼管理、價格設置、報警設置。

數據庫模塊：數據庫應是軟件系統的核心，各種數據處理實際是對數據庫的操作，原始數據的存儲、處理等都在數據庫的支持下進行。

四、總結

本文從實際應用出發對基于RS485總線的智能抄表系統方案進行了詳細論述。系統采用的是一個開放、靈活的設計方案。低成本、易于實現和使用是設計過程中的一個原則，并著重介紹了RS485總線數據通訊硬件設計，計算機與數據集中器的數據通訊和計算機抄表管理軟件設計，可以達到了良好的使用效果。

[1]郭飛，陳根永，張德玲.基于RS485接口的電能計量數據采集 [J].微計算機信息，2007,8-1:99-101.

[2]寧陽供電公司.低壓集抄作業指導書[M].寧陽供電公司營銷部，2012.