智能水表的数据采集.doc

1、目 录一、设计正文 （1）二、附录1. 设计开题报告（25）2. 设计结题报告 （26）3. 成绩评定及答辩报告表（27）基于 M S P430单片机智能网络水表的远程数据采集系统设计 摘 要 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。而msp430单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。随着我国城镇建设的快速发展，有关城市的水、电、气、暖表的管理和数据采集出现的问题也日益突出，根据自来水网的改造、智能小区的建设以及实施“一户一表”工程的需要，本文设计了一种基于msp430单片机的智能网络水表，智能水表通过集中器和上位机管理系统连接

2、，将水表的数据传输给远方的上位机，同时上位机管理系统通过集中器对智能网络水表进行监测和管理。利用低成本 、 高性能的 M SP430单片机作为基表进行硬件设计 ,使用了广泛应用的基于 R S - 485电气接口的异步串行通讯技术作为通讯方式 ,利用 SQL Server技术和 Visual C + +编程语言设计了远程数据采集系统的上位机管理软件. 文中给出了系统模型 ,并对其关键部分的数据采集器 、 集中器和上位机管理系统做了系统的分析. 关键词 自动数据采集系统 ; 集中器 ; M SP430单片机 ; R S - 485总线 ; 智能网络水表IIDesign of water meter

3、 remote-reading system based on MSP430 microcon troller intelligent network water meterAbstract: Because of its extremely high performance-price ratio, the single-chip computer (SCC) has been paid great attention to ever since it came out in 1970s of 20th Century, and has gained an extensive applica

4、ble field and fast development. Among all kinds of SCCs, MSP430 SCC is the most typical and representative one. More and more problems are arising on the management and record-reading of water meter, electricity meter, and natural gas mater systems as the community development is growing fast. Aimin

5、g to solve these problems, the thesis designed a remote central meter reading system and intelligent water system, development of intelligent resident community and the high demand of one meter per family project. This intelligent water mater will collect the data and transfer it to the remote upper

6、-level managing system via concentrator and upper-level management system, while the upper-level management system is responsible for monitoring and managing intelligent water meter network.This system used of the MSP30 microcontroller which is low cost and high performance as the principal part to

7、design hardware ,used a synchronous serial communication technology based on RS-485 electric in terrace as communication means SQL Server technology and V C+ program language are used to design the remote-reading management software system. This paper systematically introduces the model of the syste

8、m and the critical part of the system such as data collector, concentrator and upper-level manage system.Key words: automatic meter reading system; concentrator; MSP430 microcontroller; RS-485 bus; interlli-gent network water meter.III目 录第一章 绪论11.1 研究背景11.2 选题意义 和经济效益21.2.1 远程集中数据采集系统及智能网络水表的推广应用前景2

9、1.2.2 社会效益31.2.3设计的技术指标41.2.4 采用的控制芯片41.2.5采用的数据采集方式 41.2.6 无线传输采集的方式7第二章整体设计82.1远程集中数据采集系统的总体概述82.2远程集中数据采集系统整体结构92.2.1 智能网络水表92.2.2 脉冲采集电路102.2.3 液晶显示电路及显示器112.2.4 阀门控制电路122.2.5通信接口122.3集中器设计132.3.1集中器152.4上位机管理系统19第三章小结22参考文献23致谢24IV 第一章 绪论随着我国城镇建设的快速发展，有关城市的水、电、气、暖表的管理和数据采集出现的问题也日益突出，根据自来水网的改造、智

10、能小区的建设以及实施“一户一表”工程的需要，本文设计了一种基于MSP430单片机 的智能网络水表，智能水表通过集中器和上位机管理系统连接，将水表的数据传输给远方的上位机，同时上位机管理 系统通过集中器对智能网络水表进行监测和管理。 为适应这个发展方向 , 在研制出有线远传水表及其数据采集器的基础上 ,开发了专用的数据集中器 ,以实现远传水表数据采集系统。 同时本文对水表的远程集中数据采集系统进行了全面的介绍，该系统有三层网络结构：上位机管理系统、集中器和智能网络水表。智能网络水表通过RS-485总线和集中器连接，集中器通过调制解调器MODEM和电话网连接，将数据通过电话网传输给上位机管理系统，

11、降低成本的同时提高了数据传输的可靠性。同时上位机管理系统还可以和银行联网,组成四级网络，为集中数据采集系统的扩展奠定了基础。这样的设计代替了人工入户数据采集的数据采集方式,大大方便了居民生活。 本文所设计完成的智能水表具有功能完善,计量准确的优点。1 .1 研究背景 当今社会科学技术高度发展，现代的建筑不仅融合了传统的建筑特点，而且包括了高科技产品和现代科学技术，随着现代通信技术、控制技术、网络技术的发展，现在的智能建筑和智能小区很多已经实现了楼宇自动化，例如：宽带上网、防盗、防火联网报警等，同时耗能计量表出户集中数据采集、自动收费、联网管理己成为现代智能建 筑和智能小区的必备条件。这里的耗能

12、计量表是指用于居民住宅耗能计量的仪表，包括水、电、暖、煤气表等，但是现在仍有大量的智能建筑和智能小区的水、电、暖、煤气等耗能计量表采用传统计量技术和数据采集方式，因此新的计量技术和数据采集方式成为研发的热点。 现在对于耗能计量表的数据采集方式多为人工入户数据采集，而且归各个管理部门收费，这种收费方式存在很多的弊端：(1)数据采集工作劳动强度大、效率低；(2)管理费用高；(3)入户数据采集难度大，而且存在安全隐患等。随着通信技术和网络技术的发展，远程自动数据采集方式将逐步替代传统的数据采集方式，这样可以将耗能计量表的管理统一到物业中心，大大节省人力、物力和财力，而且可以 实时监控耗能表的使用情况

13、，有利于管理部门的管理，同时将物业中心的计算机和银行的管理系统联网，由银行从业主的存款中扣除费用，真正实现了联网收费。 传统的计量技术和数据采集方式所使用的仪器仪表多为旧式仪器仪表，这些仪器仪表已经无法满足社会的需要，它们存在着精度低、体积大、可靠性差等缺陷，针对旧式仪器仪表的缺陷，出现了智能化计量仪表。智能化仪器仪表是计算机技术向仪器仪表移植的产物，含有微计算机或微处理器的仪器仪表，具有对数据的存储、运算、逻辑 判断及自动化操作等功能。随着微电子技术、计算机技术、软件技术的高速发展，智能化计量仪表朝着微型化、数字化和网络化方向发展，并逐步取代旧式的计量仪表。 水表是记录流经封闭满管道中水流量

14、的一种仪表，它是一种积算式速度流量计，原理上是利用活动壁的容积室的机械作用或水流推动涡轮等活动元件，使之旋转以连续确定水流量。水表性能的好坏直接影响着人们的日常生活以及水资源管理工作的效率和科学化水平。而旧式水表存在着偷水、漏水等严重问题，用先进的智能化水表取代旧式水表已经成为一种发展趋势1。2.选题意义 和经济效益 1.2.1远程集中数据采集系统及智能网络水表的推广应用前景 随着我国城镇建设步伐的加快，城市水、电、气等建设规模日益庞大，管理工作越来越复杂，而且越来越繁重，在这种情况下传统的管理模式已经暴露出各种弊端，与城镇的现代化建设不相适应。对于水表计量计费而言，实现水表的远程集中数据采集

15、有以下优点： (1)可以有效地解决入户数据采集效率低的问题，提高自来水公司的用水管理水平和管理效率，杜绝水费的拖欠； (2)避免干扰居民生活，杜绝安全隐患； (3)远程集中数据采集可以使管理部门随时了解居民的用水情况，而且使数据采集工作不受时间的限制。 长期以来，我国城镇居民使用的水表普遍是普通机械旋翼湿式水表，这种水表价格低廉、性能比较稳定，但是存在着偷水、漏水等现象。智能网络水表的使用相对于传统的水表有以下优点： (1)可以杜绝普通水表的偷水、漏水现象； (2)其智能化的设计可以使居民随时了解用水量和单价水费，大大方便了居民生活；(3)这种水表配备有数据通信的接口，可以方便与集中器进行连接

16、； (4)这种水表可以防止强磁干扰、拆卸等所造成的计量不准确，上位机管理系统可以监控水表的状态和运行。 我国传统的水表水量计量和数据采集管理模式己经不适应社会和经济的发展，在这种情况下，远程集中数据采集系统及智能网络水表的推广使用，符合国内外水表和数据采集管理模式的发展状况以及未来趋势，具有很好的推广前景。根据对各大城市自来水公司的实际调查，相对于传统水表和数据采集模式，远程集中数据采集系统和智能水表有很好的经济效益：(1)降低人工费用； (2)降低偷水、漏水费用； (3)降低水表的管理费用：如果使用智能网络水表，自来水公司每月用于用水监控和管理的费用将大大降低。 1.2.2社会效益 远程集中

17、数据采集系统和智能网络水表的推广使用不仅具有很好的经济效益，而且具有很好的社会效益： (1)智能网络水表系统为实现国家建设部在小康住宅标准中提出的推广应用户外计量(含水、电、暖、燃气表)技术提供了有利的保障； (2)智能网络水表系统能够避免水表计量和收费过程中的各种错计、漏计用水量和拖欠水费等现象； (3)远程集中数据采集系统有利于促进科技进步和新材料的研制。1.2.3设计的技术指标 本次设计的智能网络水表的主要技术指标有： (1)工作电压：3.6士0.6V； (2)静态电流：(30MA)； (3)阀门正常工作次数：100 次； 1.2.4 采用的控制芯片 控制芯片是智能网络水表系统和智能网络

18、水表的核心部分，采用何种控制芯片要从它的功耗和性能方面结合考虑，单独考虑芯片的功耗而忽略其性能是不合适的，要做到采用的芯片功耗尽可能低，同时也要满足智能网络水表系统和智能网络水表的各项功能。 1.2.5采用的数据采集方式 现在远程集中数据采集系统有很多种数据采集方式，结合实际情况，采用合适的数据采集方式是保证数据可靠传输，进行实时监控的关键。本次设计采用的数据采集方式适合大容量的水表数据采集，同时上位机管理系统可以通过集中器对水表进行实时监控。在国外集中数据采集系统的技术发展起步较早，对集中数据采集技术的研究起步也较早，且比较深入，从标准的制定到数据采集专用芯片的生产都比较成熟，多种集中数据采

19、集技术得到了相对广泛的、成功的应用，在发达国家基本上都实现了远程集中数据采集。对于适合于远程集中数据采集的智能水表而言，国外几家大水表公司，如瑞典ABB公司、德国MEILEK公司及以色列ARAD公司推出的总线制智能水表，这些公司定做了一体化芯片(将采集、存储、传输电路集成于一体的专用芯片)，固件到表体上。这种水表由于采集计数工作单元均装配在智能水表内并密封，水表的数据采集、处理、存储等基础工作全由水表本身完成，上位机不参与底层数据采集，仅进行通信联系，消除了外界因素对计量的影响。另外因智能水表引出的总线通、断不影响单表数据采集和保存，也不影响其它水表数据的读出，即使本次读数时该表总线出现故障，

20、只需重新挂接好总线，无需重新置数，水表的真实读数仍可继续读出，其安全性、稳定性是比较可靠的。但是成本较高，推广普及较慢。 通过电力线载波技术进行远程集中数据采集的智能水表，国外的很多大公司和研究所已经开发出了相对应用于电力线载波技术的器件和元件，电力线载波技术的关键是电力线载波专用芯片， 国外很多公司生产出这种专用芯片，使远程集中数据采集和控制变得可靠。瑞典ABB公司开发的无线发射式水表，除安装常规数据采集、处理、存储模块外，另设置无线发射装置，通过远程接收装置接收信号，此种水表不需敷设线路和线路维护、安装方便。但是种无线发射式水表占用频率点需长期交付一定的租用金和管理费。国内发展现状相对于国

21、外远程集中数据采集和智能化水表的发展，我国在这方面的技术起步较晚，但是发展十分迅速。RS-85 总线传输方式已经广泛应用在集中数据采集系统中，在我国些大中城市，无线传输数据采集方式也广泛使用，经过技术的改进，这种数据采集方式已经取得了明显的效果；电力线载波技术更是发展迅速，尤其在电能表自动数据采集方面使用最多。对于传统水表出现的缺陷，我国市场上出现了很多种智能化水表，具体分类如图 1-1所示。 5远程集中数据采集系统中关键要解决的问题是数据通信的问题，因而远程集中数据采集系统也随着各种通信方式的发展而不断发展起来161。根据通信方式的不同，目前国内外主要有以下几种数据采集方式. 有线传输数据采

22、集方式主要包括：RS-485总线传输方式、基于LonWorks网络的现场总线传输方式、电力载波方式传输方式、数据网络传输方式和利用MODEM、电话网的传输方式等。(1)RS-485总线方式：是较早应用的技术，技术非常成熟，现在在很多远程集中数据采集系统中大量采用。通常由一个采集终端通过RS-485总线采集一定数量基表的13太原理_E大学硕士研究生学位论文数据，基表为具有RS-485接口的电子表，采集终端通过专用电缆或RS一485总线，将采集到的数据送到集中器进行存储和处理。抄收区域较大时，可以采用多个集中器级联，一般由最高一级的集中器通过调制解调器接入电话网，再和上位机连接。(2)现场总线方式

23、：现场总线是在微机测量控制设备之间实现双向串行多字节数字通信的系统，也被称为开放式、数字化多点通信的底层控制网络。它在制造业、流程工业、交通，楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景I“。在智能住宅方面，LonWorks现场总线是现场总线技术中最被看好的技术之一。基于LonWorks网络的集中数据采集系统，兼有局域网和测控网两者的特性，可以方便的实现管理网和各种测控网的连接，通过由LonWorks网络采集模块对耗能计量表的数据进行采集，并把多个如此模块连成LonWorks网络构成一个比较大的集中器，同时对上千个耗能计量表进行数据采集，这些数据可以通过电话网或专线传输到远方的上位机管理系统。(

24、3)电力线载波(PLC)数据采集方式：其原理是把水表、电表、气表的数据通过采集终端设备将数据调制后，通过电力线传送，在接收端解调还原成数据信号，在同一台配电变压供电范围内用户统一编址，并由采集器巡回读写191。电力线载波方式在国外已经运用的很成熟，主要是由于国外的电网十分干净，干扰较少，而且有专门电力载波芯片。在我国电网干扰比较大，从国外引进的电力载波芯片不合适我国的电网，现在虽然有些地区在使用电力载波方式，但是效果不是很理想。(4)数据网络数据采集方式：这是国外一种新兴的数据采集方式，系统的每个终端表计都设置一个m地址，上位机的控制命令和数据传输通过Internet网络进行。(5)利用MOD

25、EM、电话网的远程数据采集方式：系统采用MODEM将集中器的数据通过电话网传输到上位机，上位机通过拨号方式对各个集中器进行数据接收或向集中器发送控制指令，上位机管理系统对接收到的数据进行存储、分析、查询等。1.2.6.无线传输数据采集方式无线传输方式主要包括两种：无线传输数据采集方式和GSM远程集中数据采集方式。(1)无线发射数据采集方式：计量表除安装常规数据采集、处理、存储模块外，另设置无线发射装置，通过远程接收装置接收信号。这种传输方式不需要敷设线路，而且安装方便，但是由于单表设置无线发射装置，表体费用高，加上占用频率点需长期交付一定的租用会和管理费，推广起来成本较高。(2)GSM远程集中

26、数据采集方式：将GSM(GlobalSystemfor Mobile Communication)网络的短消息技术应用于集中数据采集系统中。GSM远程集中数据采集系统主要由用户端、主控站、GSM通信系统三大部分组成。系统的工作原理是主控站利用无线调制解调器，通过GSM无线网络，分别向各个耗能计量表数据采集模块发送“数据采集短消息”，耗能表数据采集模块收到“数据采集短消息”后，向集中器发送“数据采集指令”，集中器抄读各采集器采集的各耗能表数据，然后将数据组织成“耗能表读数短消息”，再通过耗能表数据采集模块把信息回传给主控站。24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

27、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，

28、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

29、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

30、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，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

31、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

32、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2.2.4 阀门控制电路 本设计采用小功率电机通过减速 ,直接驱动球阀开闭. 其优点是结构相对简单 ,水阻小. 缺点是球阀的球环加工精度要求高 ,使用一段时间后

33、由于水垢或微颗粒等使转动阻力增大 ,设计中采用每月定时开关阀门几次来解决这一问题 3 。阀门控制电路如图 3所示.图 3 阀门控制电路2.2.5 通信接口智能网络水表采用专用协议与集中器进行通信 ,集中器通过 MODEM 与上位机相连. R S -485相对于 R S - 232成本低 , 驱动器和接收器价格便宜 ,并且只需要单一的一个 + 5 V ( 或者更低 ) 的电源来产生差动输出需要的 1 . 5 V 的压差. 通信接口如图 4所示.图 4RS - 485和 MSP430F413芯片串行通信电路图2.3 集中器设计在远程集中数据采集系统中,集中器起着数据中转和总线隔离的作用,负责上位机

34、和网络水表的联系.其主要功能有两项:一是完成与水表的通信,根据系统下达的指令抄收水表的数据或检测状态,可以定时抄收也可以实时抄收;二是根据系统要求完成与上位机的通信,将水表的数据信息或状态信息传输给上位机管理系统.根据系统需求,集中器主单片机采用Microchip公司的PIC16F84芯片,其内部带有64字节的EEPROM,用来储存水表的工作参数,如用水量、状态、地址编码等.这些数据在水表工作期间可能不断变化,而又要求系统断电之后不能丢失,在系统下次加电工作时自动恢复原先的数据4.现场调试一般用到安装了专用测试软件的便携机.便携机接口协议为RS-232,因此集中器电路设中需预留一个RS-232

35、接口,采用MAX232芯片.集中器硬件设由主控芯片P I C16 F84、上行通信接口电路、下行通信接口电路、电源电路等几部分组成.集中器硬件电路如图5所示.图( a) 图( b)图 5 集中器硬件电路1 )上行通信接口电路 : 集中器通过上行通信接口电路和调制解调器 MOD E M 相连 ,然后再通过电话网和上位机管理系统进行通信 , 如图 5( a)所示.2 )下行通信接口电路 : 用来和智能网络水表进行通信 ,采用 R S - 485 总线传输方式 , 如图 5( b)所示. 使用 MAX485 芯片和智能网络水表进行通信.2.3.1集中器 集中器起着数据中转和总线隔离的作用，它负责上位

36、机和网络水表的联系。它的 主要任务有两项：一是完成和水表的通信，根据系统的要求接收某个水表的数据；二 是根据系统要求完成和上位机的通信，将水表的数据信息传输给上位机管理系统。 集中器的软件设计主要包括集中器主程序的设计 、 集中器接受命令子程序的设计 、 集中器向采集器发命令子程序软件的设计 、 集中器向P C机应答子程序的设计. 集中器主程序 5 流程图如图 6 所示.图 6 集中器主程序流程图 1.上位机与集中器之间通信协议的帧格式上位机与集中器之间通信协议的帧格式有命令帧格式和应答帧格式. 通信协议的帧格式由帧头 、 类型码 、 地址码 、 数据码 、 校验码和帧尾组成 ,其定义如表 1

37、 所示. 各个部分的具体含义解释如下 :表 1 通讯协议帧格式帧头 类型码 地址码 数据码 校验码 帧尾 1 B yt e 1 B yt e 8 B yt e 210 B yt e 1 B yt e 1 B yt e2.帧头 : 一帧的起始字节 , 代表一个新帧的开始 1个字节 , 命令帧固定为 1 AH , 应答帧固定为 I CH .2 ) 类型码 : 1 个字节 , 命令帧类型码用来规定上位机管理系统下达指令的具体内容 6 ,不同的内容对应不同的类型码. 集中器执行相应指令后上传相应的应答帧类型码 ,不同的内容对应不同的类型码 , 命令帧和应答帧类型码如表 2 所示.3 ) 地址码 : 8

38、 个字节 , 本地址码依次为集中器号 ( 4 个字节 ) , 智能网络水表号 ( 4 个字节 ) .规定前 4 个字节全 F代表所有集中器 ,后 4 个字节全 F代表所有智能网络水表.4 )数据码 : 2 10 个字节 , 包括设置集中器和水表的号码 、 设置集中器的密码 、 设置的时间 、水表的状态 、 水表上传的数据等.5 )校验码 : 1 个字节 , 本设计采用累加和校验 ,对帧头、 类型码、 地址码和数据域进行字节累加 ,结果取 1 个字节. 集中器接收到指令后 ,对指令的相应字节进行累加 ,然后再与校验字相比较.6 )帧尾 : 表示一帧的结束字节 , 命令帧固定为 I BH; 应答帧

39、固定为 I DH .命令帧类型码 类型码内容 应答帧类型码C1H 校时功能 ( 非广播指令 ) D1HC2H 抄收水表实时数据 D2HC3H 冻结水表实时数据 D3HC4H 抄收集中器数据 D4HC5H 查看水表状态 D5HC6H 修改水表状态 D6HC7H 修改水表初值 D7H 3. 总线直读式网络结构:本设计采用总线直读式网络结构中典型的联网管理方式 , 如图 7 所示. 即采集器到集中器的连接方式和局域网管理方式. 将若干集中器集中起来连结到广域网接入器 , 再通过电话线与异地或远距离的 PC 机进行通信. 1 台计算机最多可以管理 128 个集中器 , 1 个集中器可以管理255个采集

40、器. 这样系统更简单 、 成本更低.图 7 局域网管理方式2.4上位机管理系统 1.上位机管理系统实际上就是一套以数据库为基础的软件管理系统，由一台计算机、上位机管理软件和一个调制解调器(MODEM)构成，利用拨号通信完成集中数据采集。上位机管理软件包括数据库管理模块、水费水量模块、小区管理模块、用户管理 模块、远程通信模块、实时监控模块等,系统参数设置模块等,管理人员可以通过操 作实现以下的一些功能： (1)录入用户资料，统计用户用水量和交费情况； (2)定时或随时抄收集中器的数据，对数据进行加工处理； (3)查询智能网络水表的运行情况，观察用户水表的运行状态。 此外，上位机管理系统还可以和

41、银行联网，构成四级网络，同时将表计数据传输给银行，由银行从用户在该行的存款账户上扣费。上位机管理系统和集中器是一对多的关系，管理的集中器数量受到管理中心采用的计算机的硬盘空间、采用的通信方式等方面的限制。主站是远程集中数据采集系统的数据处理中心 ,处于系统的最高层次. 在集中器 、 网络水表协助下通过网络接口负责完成设备管理 、 用户管理 、水量的抄收以及报表打印等功能 ,远传水表管理系统 7 . 根据 S QL Seve r 的数据库体系结构和自动数据采集管理软件系统的数据内容 ,得出如图 8 所示的 A u t o m e t e r数据结构图.图 8 A u t o me t e r 数

42、据结构图2.水表远程数据采集系统上位机管理软件系统的功能主要有 :l )自动数据采集 : 能够实时 、 定时 、 自动地抄录前端水表的读数 , 随时了解住户的使用情况 , 便于计量和收费的自动管理.2 )预置参数和通讯测试 : 能够对某一块智能表预先设置参数 , 如水表读数 、 状态 、 编号等 , 也能够对所有的水表预先设置读数值 ; 能够自动测试系统计算机与前端任何一个住户采集器之间的通讯是否正常.3 )住户信息管理 : 能够查询所有住户的信息 ,能够对相应的住户信息进行添加 、 修改 、 删除 、 统计等操作.4 )收费信息管理 : 能够查询所有住户的用水信息 ,包括住户的历史用水量 、

43、 当月用水量 ,价格可以设置为一定价 , 或者阶梯水价 , 并自动计算出应缴水费 ,同时记录交费信息 , 还能够对相应的收费信息进行添加 、 修改 、 删除等.5 )自动报表生成 : 能够根据住户当月用水情况 ,自动生成住户当月报表 ,并打印相关单据.6 )系统用户分级管理 : 对软件系统的用户实行分级管理 ,分别赋予 3 种不同权限. 即一般用户只有查询信息的权限 ,一般管理员除了查询信息的权限外还有部分数据采集管理和通信管理的权限. 只有系统管理员才具有系统管理 、 信息管理 、数据采集管理和通信管理等全部权限列出实现增加一个用户时的主要代码.Up da t e D a t a ( T R

44、U E) ; / / 更新变量i f (m _p a ss wo r dadd_na me = = “” “” ) / / 用户名为空 ?A f x Me ss age Box ( ” 用户名不能为空 ! ” ) ;Re t u r n;Cfil e cf ;i f ( ! cf . Op en ( “D: VC + + A u t o me t e r p a ss wo r d . da t” ,CF il e: :mode Read W rit e) ) / / 以可读写方式打开 p a ss wo r d . l a t 文件M e ss age Box ( ” Can t Op en t hefil e! “)Re t u r n;cha r B r ead; / / 以下检查用户名是否重复i n t j = cf . Ge t L engt h ( ) ; / / 获得文件长度r ead = ne w cha r j + l : / / 定义读出缓冲区长度i n t k = cf . Read ( r ead, Strl en ( r ead) ) ; / / 读出数据C stri ng sr ead = r ead;I n t n i ndex = sr ead . F i nd (m _p a ss wo r dadd_na me) ;i f ( n i n