【摘要】：長期以來,自來水公司對用戶水表抄表都是采用的人工抄讀的形式,這種方式不僅費時費力,而且不能準確及時的掌握用戶的用水情況。近些年來出現(xiàn)了多種智能水表的產(chǎn)品,有的使用直讀式,有的使用脈沖式。直讀式智能水表一直無法擺脫高成本的缺點,而脈沖式也一直都有脈沖累計誤差的缺點。抄表網(wǎng)絡(luò)傳輸又有無線和有線之爭,都制約著抄表系統(tǒng)的發(fā)展。本文研究了傳感器、無線數(shù)據(jù)通信,M-bus,總線通信的設(shè)計和實現(xiàn),總結(jié)現(xiàn)有智能水表抄表系統(tǒng)中的優(yōu)點和缺點,提出了針對性的解決方案。針對干式磁傳水表設(shè)計了紅外反射式傳感器,采用M-bus總線協(xié)議、紅外數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和超低功耗嵌入式系統(tǒng)設(shè)計了智能水表。同時設(shè)計并實現(xiàn)了M-bus總線主機硬件電路及其嵌入式系統(tǒng)軟件。本文首先介紹了智能水表和M-bus集中器的硬件設(shè)計。智能水表的設(shè)計主要包括紅外反射式傳感器的硬件設(shè)計,實現(xiàn)對干式磁傳水表的碼盤進行檢測的功能,還包括紅外數(shù)據(jù)通信電路的設(shè)計和M-bus總線從機電路的設(shè)計。M-bus集中器的硬件設(shè)計主要包括數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收電路設(shè)計,對其中的電源問題、數(shù)據(jù)接收濾波問題和動態(tài)負載問題提出了相應(yīng)的解決方案。然后介紹了智能水表和M-bus集中器的軟件設(shè)計。智能水表主要根據(jù)超低功耗和提供可靠的數(shù)據(jù)交互的要求進行軟件設(shè)計,同時對M-bus數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進行了研究和設(shè)計實現(xiàn)。M-bus集中器軟件實現(xiàn)了M-bus,總線短路、過載保護功能和動態(tài)的閾值設(shè)定功能。最后,進行智能水表和M-bus集中器聯(lián)合測試情況分析。首先單獨進行了智能水表的低功耗測試和數(shù)據(jù)抄讀的測試,并進行了情況分析。然后進行智能水表和M-bus集中器聯(lián)合的測試,主要進行數(shù)據(jù)傳輸情況分析和M-bus總線帶多負載情況下,數(shù)據(jù)接收電路的適應(yīng)性測試,并進行了分析比較,為后續(xù)的改進提供有力的依據(jù)。本文在現(xiàn)有的智能水表遠傳集抄系統(tǒng)上,針對其中的問題進行了智能水表和M-bus集中器軟硬件改良設(shè)計,兼顧功能和成本的要求,提高數(shù)據(jù)采集的準確性和實時性,具有廣闊的市場推廣前景。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH814.2
【圖文】：

逡逑）外部通訊接口：邋Ｍ－ｂｕｓ集中器適應(yīng)不同的需求、不同的通巧協(xié)議、方式，外部需要提供通訊和配置端口給用戶。逡逑）過載恢復(fù)功能：當總線出現(xiàn)過載、錯誤，實現(xiàn)總線自動恢復(fù)的功于Ｍ－ｂｕｓ總線的智能遠傳水表集抄系統(tǒng)的總體設(shè)計逡逑主要針對Ｍ－ｂｕｓ總線的智能遠傳水表集抄系統(tǒng)的Ｍ－ｂｕｓ智能遠傳水ｓ集中器設(shè)計進行了主要的設(shè)計。一個智能水表的遠傳集抄系統(tǒng)包括終端產(chǎn)品，中層的集抄數(shù)據(jù)匯總系統(tǒng)，上層的數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理系統(tǒng)。及底層數(shù)據(jù)終端產(chǎn)品和中層集中器的硬件設(shè)計，并沒有涉及上位機統(tǒng)。本文重點介紹了智能水表的軟硬件設(shè)計，Ｍ－ｂｕｓ集中器的軟硬

智能水表的硬件部分根據(jù)功能要求主要分為ＭＣＵ核也模塊、紅外數(shù)據(jù)通逡逑信模塊、Ｍ－ｂｕｓ總線通信模塊、光電檢測模塊和外部喚醒和ＬＥＤ狀態(tài)顯示模塊。逡逑如圖２－２所示。逡逑外部喚醒模塊逡逑５邐邐：：邐■邋［ｌｅｄ逡逑Ｓ邐態(tài)逡逑Ｚ邐＊？——ＭＣＵ孩．１：、模塊邐——＊顯逡逑Ｉ邐示逡逑ｉ邋Ｌ……＇————叮柣逡逑}外數(shù)據(jù)通信邋［ｆ＾ｕｓ總線通信逡逑圖２－２智能水表硬件設(shè)計整體框架圖逡逑ＭＣＵ核也模塊大部分時間處于低功耗狀態(tài)，通過光電檢測模塊進行定時的逡逑水流量檢測。當Ｍ－ｂｕｓ集中器采集數(shù)據(jù)時Ｍ－ｂｕｓ通信模塊喚醒ＭＣＵ核也模塊逡逑１０逡逑

２．３．２邋Ｍ－ｂｕｓ集中器硬件部分總體設(shè)計逡逑Ｍ－ｂｕｓ集中器根據(jù)需求分析劃分的功能主要分為電源模塊、ＭＣＵ核也模塊，逡逑過載檢測模塊，Ｍ－ｂｕｓ數(shù)據(jù)發(fā)送和接收模塊，狀態(tài)顯示模塊。如圖２－３所示，逡逑Ｍ－ｂｕｓ集中器既可Ｗ外部設(shè)備通過串口通過透傳的方式對智能水表進行遠程集逡逑抄，又可Ｗ通過配置的方式進行遠程集抄。Ｍ－ｂｕｓ集中器的核也部分為Ｍ－ｂｕｓ逡逑數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，ＭＣＵ核也模塊為Ｍ－ｂｕｓ數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊提供檢測和控制信號，電逡逑源模塊為ＭＣＵ核也模塊和Ｍ－ｂｕｓ數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊提供３７Ｖ、２０Ｖ、１２Ｖ、５Ｖ、－５Ｖ逡逑電源，過載檢測模塊為檢測Ｍ－ｂｕｓ總線電流是否過載，為Ｍ－ｂｕｓ集中器提供保逡逑護和過載報警。逡逑■ｈ邐電源模塊逡逑２２０Ｖ突o叩紓叔義希擔(dān)皺澹。у逶說湊餉玨危保玻皺澹祝皺澹

本文編號：2774607