發(fā)布時(shí)間：2020-07-29 22:48

【摘要】：長(zhǎng)期以來(lái),自來(lái)水公司對(duì)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(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且不能準(zhǔn)確及時(shí)的掌握用戶的用水情況。近些年來(lái)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(wú)法擺脫高成本的缺點(diǎn),而脈沖式也一直都有脈沖累計(jì)誤差的缺點(diǎn)。抄表網(wǎng)絡(luò)傳輸又有無(wú)線和有線之爭(zhēng),都制約著抄表系統(tǒng)的發(fā)展。本文研究了傳感器、無(wú)線數(shù)據(jù)通信,M-bus,總線通信的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),總結(jié)現(xiàn)有智能水表抄表系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),提出了針對(duì)性的解決方案。針對(duì)干式磁傳水表設(shè)計(jì)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(jì)了智能水表。同時(shí)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了M-bus總線主機(jī)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(jì)。智能水表的設(shè)計(jì)主要包括紅外反射式傳感器的硬件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)對(duì)干式磁傳水表的碼盤(pán)進(jìn)行檢測(cè)的功能,還包括紅外數(shù)據(jù)通信電路的設(shè)計(jì)和M-bus總線從機(jī)電路的設(shè)計(jì)。M-bus集中器的硬件設(shè)計(jì)主要包括數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收電路設(shè)計(jì),對(duì)其中的電源問(wèn)題、數(shù)據(jù)接收濾波問(wèn)題和動(dòng)態(tài)負(fù)載問(wèn)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(jì)。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(jìn)行軟件設(shè)計(jì),同時(shí)對(duì)M-bus數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。M-bus集中器軟件實(shí)現(xiàn)了M-bus,總線短路、過(guò)載保護(hù)功能和動(dòng)態(tài)的閾值設(shè)定功能。最后,進(jìn)行智能水表和M-bus集中器聯(lián)合測(cè)試情況分析。首先單獨(dú)進(jìn)行了智能水表的低功耗測(cè)試和數(shù)據(jù)抄讀的測(cè)試,并進(jìn)行了情況分析。然后進(jìn)行智能水表和M-bus集中器聯(lián)合的測(cè)試,主要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸情況分析和M-bus總線帶多負(fù)載情況下,數(shù)據(jù)接收電路的適應(yīng)性測(cè)試,并進(jìn)行了分析比較,為后續(xù)的改進(jìn)提供有力的依據(jù)。本文在現(xiàn)有的智能水表遠(yuǎn)傳集抄系統(tǒng)上,針對(duì)其中的問(wèn)題進(jìn)行了智能水表和M-bus集中器軟硬件改良設(shè)計(jì),兼顧功能和成本的要求,提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性,具有廣闊的市場(chǎng)推廣前景。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(guò)載恢復(fù)功能：當(dāng)總線出現(xiàn)過(guò)載、錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)總線自動(dòng)恢復(fù)的功于Ｍ－ｂｕｓ總線的智能遠(yuǎn)傳水表集抄系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)逡逑主要針對(duì)Ｍ－ｂｕｓ總線的智能遠(yuǎn)傳水表集抄系統(tǒng)的Ｍ－ｂｕｓ智能遠(yuǎn)傳水ｓ集中器設(shè)計(jì)進(jìn)行了主要的設(shè)計(jì)。一個(gè)智能水表的遠(yuǎn)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(jì)，并沒(méi)有涉及上位機(jī)統(tǒng)。本文重點(diǎn)介紹了智能水表的軟硬件設(shè)計(jì)，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(cè)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(jì)整體框架圖逡逑ＭＣＵ核也模塊大部分時(shí)間處于低功耗狀態(tài)，通過(guò)光電檢測(cè)模塊進(jìn)行定時(shí)的逡逑水流量檢測(cè)。當(dāng)Ｍ－ｂｕｓ集中器采集數(shù)據(jù)時(shí)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(jì)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(guò)載檢測(cè)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(guò)串口通過(guò)透?jìng)鞯姆绞綄?duì)智能水表進(jìn)行遠(yuǎn)程集逡逑抄，又可Ｗ通過(guò)配置的方式進(jìn)行遠(yuǎn)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(cè)和控制信號(hào)，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(guò)載檢測(cè)模塊為檢測(cè)Ｍ－ｂｕｓ總線電流是否過(guò)載，為Ｍ－ｂｕｓ集中器提供保逡逑護(hù)和過(guò)載報(bào)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(shuō)湊餉玨危保玻皺澹祝皺澹

本文編號(hào)：2774607