智能水表的数据采集毕业设计

第二章 整体设计

2.1远程集中数据采集系统的总体概述

远程集中数据采集系统是一种不需要人员到达现场，利用特定的通信方式将用户处的 耗能计量表所记录的各种数据传送到远程主控站的计算机网络中，并由软件对数据进行统计、分析和计算的系统。远程集中数据采集系统结合了计算机技术和通信技术，在实际的使用中，可以采用多种通信方式，使远程集中数据采集系统更加完善。

远程集中数据采集系统的主要优点包括以下几个方面： (1)远程通信传输网络组网方便：可以根据实际情况，选用有线或无线的传输方式；

(2)实时或定时自动数据采集，减轻人工劳动强度，提高经济效益：

(3)提高系统的数据准确性，克服人工数据采集中的不确定因素，提高供水管理系统的管理水平和经济效益；

(4)通过上位机管理系统，进行实时监控，查处异常耗能计量表； (5)上位机数据数据库管理方便，报表自动生成，用户缴费情况详细，用户查询方便[4]。

远程集中数据采集系统设计应考虑以下几个原则：

(1)数据传输可靠性高：保证耗能计量的数据可靠地传输给上位机管理系统，在

传输过程中数据不丢失；

(2)性价比高：在保证数据传输可靠的同时要考虑价格，增加市场竞争力； (3)维护方便：在设计过程中尽量减少集中器的功能，让水表进行数据采集、信息存储等工作；集中器负责和水表、上位机的通信，这样减小了危险集中，同时维护方便;

(4)易于系统功能扩展：根据具体情况的要求，对自动数据采集系统的功能进行扩展，例如：扩展成浏览器／N务器模式，使用户通过因特网方便的进行在

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线查询；还可以增加能源管理专家系统，对用户的耗能计量表的数据进行统计、分析.

2.2远程集中数据采集系统整体结构

本文所设计的远程集中数据采集系统主要由上位机管理系统、集中器和智能网络水表 等三级网络构成。它的网络拓扑结构如图2-1所示：

图2-1远程数据采集网络拓扑结构图

2.2.1 智能网络水表.

智能网络水表的工作原理是在普通转盘计数的水表中加装干簧管和永磁铁. 双干簧管固定安装在计数转盘上方附近 ,永磁铁安装在计数盘( 本设计 0 . 01 m3) 位上 , 计数盘每转一圈 , 永磁铁经过双干簧管各一次 , 在信号端产生两个计量脉冲. 当接收到有效计脉冲时 , 单片机由休眠模式转为工作模式 , 由微处理器执行相应的计费程序. 其硬件主要包括 : 微处理器 、脉冲采集电路 、液晶显示电路 、阀门控制电路 、通信接口电路等.

远程集中数据采集系统设计应考虑以下几个原则：

(1)数据传输可靠性高：保证耗能计量的数据可靠地传输给上位机管理系统，

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在传输过程中数据不丢失；

(2)性价比高：在保证数据传输可靠的同时要考虑价格，增加市场竞争力； (3)维护方便：在设计过程中尽量减少集中器的功能，让水表进行数据采集、信息存储等工作；集中器负责和水表、上位机的通信，这样减小了危险集中，同时维护方便：

(4)易于系统功能扩展：根据具体情况的要求，对自动数据采集系统的功能进行扩展，

例如：扩展成浏览器／N务器模式，使用户通过因特网方便的进行在线查询；还可以增加能源管理专家系统，对用户的耗能计量表的数据进行统计、分析。 2.2.2 脉冲采集电路

本设计使用了双干簧管传感器 ,即当检测到一个干簧管吸合时 , 先记录下来 , 再检测另一个干簧管 ,只有检测到另一个干簧管吸合后才认为信号有效. 接线图如图 1所示.

图 1 双干簧管与 M SP430 F413的接线图

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2.2.3 液晶显示电路及显示器

M SP430 F413单片机内置一个 24 × 4 段的液晶显示驱动器[ 2 ]. 本设计中选用的液晶显示器是定制生产的字符式液晶显示器 , 其视屏尺寸是65 mm × 40 mm ,汉字数字协调美观.液晶显示电路及显示器如图 2所示.

液晶显示器作为水表的输出接口 ,除了显示电磁阀门的开关状态、 表内剩余金额 ( 当余额显示为负时表示水表处于透支状态 ) 、 累积用水量、 电池状态、 本月累积用水量、 分段 ( 阶梯水价时 ,每种水价水量的吨限 )显示、 单价 ( 当前水价 )显示、 当前日期及当前时间之外 ,还具有提醒用户及时充值的信息及显示错误信息的功能. 如 : 表示强磁干扰 , ( 注 : 阀门会关闭 ) ; 表示欠压状态.

图 2 液晶显示电路及显示器

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