住宅小区自动计费系统设计.doc

西 南 交 通 大 学本科毕业设计（论文）住宅小区自动计费系统设计RESIDENTIAL AUTOMATIC BILLING SYSTEM年 级:2007级学 号:20077829姓 名:傅 杰专 业:电子信息工程指导老师:关海川2011 年 6 月院 系 电气工程系 专 业 电子信息工程 年 级 2007级 姓 名 傅杰 题 目 住宅小区自动计费系统设计 指导教师 关海川评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日毕业设计（论文）任务书班 级 2007级电子一班 学生姓名 傅杰 学 号 20077829 发题日期： 2011 年 2 月 28 日 完成日期：毕业当年的6 月 24 日题 目 住宅小区自动计费系统设计 1、本论文的目的、意义 传统的进户人工抄表方式已不能满足各方面的要求，用现代化的管理手段来改造传统的管理方式已迫在眉睫，随着计算机技术的迅速发展，在线集中式抄表收费系统悄然兴起，传统的进户验表将逐步为新兴的计算机网络验表系统所替代。采用自动计费抄表系统不但可以解决人工查表的缺点和不足，大大提高查表的准确性，避免入户查表的不安全，也方便水、电、气管理部门的经营管理，大大减少国家和单位的损失。 2、学生应完成的任务 研究的目的和意义：现有的计费系统分析，在此基础上设计一套远程自动抄表及防火、防盗系统；给出设计方案并展开具体的分析，介绍系统每一组成部分的特点和应用。结合智能小区住宅工程实践，介绍自动计费系统在智能小区住宅中的应用情况。针对远程采集与计费管理系统的特点，对系统的硬件结构和软件流程图进行设计。 3、论文各部分内容及时间分配：（共 17 周）第一部分 资料收集、整理和方案提出 ( 4 周)第二部分 总体方案和组成框图分析 ( 3 周) 第三部分 系统的硬件设计和分析 ( 4 周)第四部分 系统的软件流程图设计和结论 ( 3 周) 第五部分 论文书写、整理和装订 ( 2 周)评阅及答辩 ( 2 周)论文整改 ( 1 周)备 注 指导教师： 2011 年 2 月 28 日审 批 人： 2011 年 2 月 28 日摘 要随着科技的发展，小区住宅除了满足人们最基本的居住要求，还要将方便、省时的物业管理带给住户。实现住宅的三表(水、电、煤气)出户自动抄表、自动计费，防火自动报警、防盗自动报警，已成为新型智能小区的必备条件。本系统是利用单片机及RS-232全双工通信网构成现代化住宅的自动抄表计费系统的前端数据采集模块和通信控制模块。通过对LM7805提供的稳定+5V电压供应整个系统电源，以89C51为核心，通过现场采集器，集中采集器，传输线路，信息管理中心完成对小区一个单元的用户进行2个脉冲量信号（水表、电表）和2个开关量信号（防盗信息、防火信息）的采集，传输与信号集中器，最后交于信息管理中心进行水表、电表的计费，防火、防盗的监控。本文首先介绍了自动抄表系统的发展情况，接着对本自动抄表系统进行了简要的描述。然后阐述了数据采集模块和通信控制模块的通信方式及使用的通信介质。通过主要对对硬件系统的设计，以及软件系统的流程图，系统功能框图，整体个设计的总电路图完成论文的论证，以实现住在小区自动计费系统。关键词 单片机；自动抄表系统；串行通信；数据采集AbstractWith the development of technology, residential district in addition to meet basic living requirements, but also the convenience, time-saving household to bring the property management. To achieve the three tables of residential (water, electricity, gas) a household automatic meter reading, automatic billing, automatic fire alarm, burglar alarm, has become a prerequisite for the new intelligent community.This system is the use of microcontroller and RS-232 full duplex communication network consisting of modern residential automatic meter reading billing system front-end data acquisition module and communication control module. Through the LM7805 provides a stable +5 V voltage power supply system to 89C51 as the core, through on-site collector, focus on the collection, transmission lines, information management center to complete a unit of residential users 2 pulse signals (water, meter) and two digital signals (anti-theft information, fire information) of the collection, transmission and signal concentrator, and finally to pay for information management center meter, meter billing, fire, theft monitoring.This thesis first introduce the current development status of automatic recording and charging system, then simply introduce this automatic recording and charging system. Mainly by the hardware system design, and software flow chart, the system block diagram of the overall design of the overall circuit to complete a thesis of the argument, in order to achieve the automatic billing system live in the district. Key words single chip computer; automatic recording system; data collect module目 录第1章 绪 论11.1 本课题的研究意义11.2 国内外智能小区发展概述21.3 研究内容及论文的总体结构31.3.1 研究内容31.3.2 论文的总体结构4第2章 总体方案及系统概述52.1 总体设计52.2 方案论证62.2.1 采集数据量的选择62.2.2 表的选择62.2.3 抄表方式的选择72.2.4 整体设计方案论述72.3 系统概述92.3.1 前端数据采集处理装置102.3.2 传输线路112.3.3 信息管理中心16第3章 系统硬件设计173.1系统面板设计及功能框图173.1.1面板设计173.1.2 系统功能框图183.2 微处理器183.2.1 89C51性能特点193.2.2 AT89C51硬件结构及引脚193.2.3 控制器203.3 数据采集系统设计213.3.1 电表213.3.2 水表213.3.3 防盗报警223.3.4 防火报警223.3.5 8选1转换开关74LS151233.3.6 8255A并行I/O接口芯片243.4 数据存储273.4.1 28C64的引脚273.4.2 28C64的工作方式的特点283.4.3 28C64与CPU的接口283.5 显示系统设计293.5.1 8279可编程键盘/显示器接口芯片293.5.2 显示电路323.6 传输部分333.6.1串行通信333.6.2 接口电路363.7 电源36第4章 系统软件设计384.1 软件构思384.2 数据流程384.3 程序流程图404.3.1 主程序404.3.2 键盘子程序414.3.3 显示子程序42结 论43致 谢44参考文献45附 录46第1章 绪 论1.1 本课题的研究意义随着我国国民经济的持续发展，人民生活水平的不断提高，城市居民的生活逐渐从温饱型向小康型迈进，生活在安全、舒适、恬静、信息传递快捷的居住环境是很多人的梦想。21世纪的到来，我们正处在一个信息革命和知识经济的时代，住宅应朝着满足生活、办公、教育、娱乐、会客、健身、停车等诸多功能要求发展人们对生活的舒适性、便利性和安全性提出了更高的要求，由此智能化住宅小区应运而生。中国近30年来的住宅产业发展可以用这样的话来描述:70年代解决有无房间的问题；80年代解决住房大小的问题；90年代是追求房型和环境优美；21世纪应是智能化的时代。我国改革开发推动国民经济的发展以及计算机普及和信息产业的发展，人们对居住环境要求的不断提高，“智能化”逐渐被引入了住宅小区和家庭建设中。因为同传统的住宅相比，智能小区在安全防范设施、家居管理设施、家居办公娱乐设施等三方面的优势非常明显。智能住宅小区的自动化系统结构的重点在于以下几个方面：安全防范、物业管理及社区服务、信息通信。传统的住宅小区的弱电配套系统包括电话网和有线电视系统(CATV)，在安全防范方面也可采用电视监控系统以及门铃对讲等等。智能住宅小区的系统结构有这样的特点：首先采用先进的、符合标准的技术和设备；同时所有的系统均采用集散式的构造方式，既具有分散于各个住户的终端或设备，又通过网络集中到一个管理或控制中心，中心提供公共信息资源，或者对各个住户提供集中安全监控；最后，所有的智能系统既可独立，又可以在计算机网络的基础上实现集中管理。这是传统住宅无法比拟的。小区物业管理系统是小区管理实现规范化、科学化、程序化的重要手段。远程智能抄表系统是小区物业管理系统的重要组成部分。该系统对纳入小区收费管理的收费项目进行电子收费管理(主要是指对电表、水表、煤气表、热表的自动抄表与电子收费)，提供网上应缴费用的查询、定期催缴，对没有上网的住户提供电话查询或者到物业管理中心进行查询，具有收费的登记、转账、统计功能，及收费项目、计费方式的变更登记等功能，同时将其他各子系统相应的收费信息递交到收费信息系统后进行统一结算，居民可通过小区电子银行或IC卡缴费远程智能抄表系统是智能小区应具有的最基本的系统，它的发展必将影响到小区智能的发展，因此将会有更多的系统集成商、发展商看中这个项目，对它进行进一步开发是极重要的。小区智能化是一个综合性系统工程，要从其功能、性能、成本、扩充能力及与现代相关技术的应用等多方面来考虑。不仅要考虑到系统初期建设的投资成本，更要考虑到系统在未来运行的实用性、可操作性，以及系统的运行与维护的成本。所以，在小区各项系统的设计选型时要全面考虑各个方面的因素，选用技术成熟，可靠性高并且有较好性价比的产品是至关重要。住宅小区智能化系统由如下几个子系统组成：楼宇设备监控管理系统；安全防范系统；物业管理系统；信息自动化系统；计算机网络系统；布线系统等。其中本论文所涉及的三表远传系统就是属于物业管理系统的一部分，但是就目前国内实际情况而言，对于智能小区住宅所必须提供的三表自动抄表收费功能， 真正能做到水电气等远程抄表的并不多见，比例为15.9。而据1998年统计我国城市人口约4亿人，城市家庭约1.4亿户，居民家用水表、电表各约1亿只，煤气表约4000万只。这三种表分属三个部门管理，目前基本上都是靠人工每月入户抄表进行计费。这二亿四千万只表按每个抄表员每月抄3000只表，共需80万名抄表员，按每个抄表员一年费用1万员计，则每年仅抄表一项费用就达到80亿元。人工抄表不仅浪费的巨大的人力资源，而且随着高层建筑的不断增加，居民家中有人时间的不确定，使抄表员的工作变得非常繁重，用户对抄表员入室抄表干扰正常生活意见较大，同时因抄表入室现象也引发了一些不安全社会问题。随着计算机技术和网络技术的发展，自动抄表记费系统就是在这一背景应运而生。自动抄表记费系统是一种把多个分散单元信息（电表，水表，气表等）准确传送到一个基站（数据处理中心）的通讯技术。它的出现将替代长期以来供电，供水，及煤气公司对水，电，气用户的使用量的统计一直沿用的人工抄表的工作方式。可以预见，在智能小区即将大力推广的21世纪，自动抄表记费系统将会拥有广阔的市场空间和良好的市场前景。1.2 国内外智能小区发展概述80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，开始称之为住宅电子化，(HE，Home Electronics)；80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体后， 形成了住宅自动化概念(HA，Home Automation)。80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为智慧屋( WH，WiseHouse)，在欧洲称为时髦屋( SH，Smart Home)。 当时日本正处于住宅建造过剩，房产市场低迷的时期，日本建设省在推进智能建筑概念时，抓住用于住宅的总线技术为契机，提出了家庭总线系统概念( HBS，Home Bus System)，邮政省与通产省于1986年组织曰本电子机械工业协会与电波技术协会共同组建HBS标准委员在1988年9月制定了 HBS标准。1988年初又在通产省邮政省和建设省三个部的支持下成立了日本住宅信息化推进协会，并提出对住宅区内所有住宅的信息管理采用超级家庭总线技术(S-HBS，Super-HomeBus System)。1990年左右，日本在幕张建立了一个高水平示范性的智能住宅区，美国、新加坡也都建有基于EIA在1988年制定的智能化住宅系统(IHS)及其通信标准家庭总线( H D S，Home Distrubution System)的智能化住宅。在中国，虽然还未能象美国、日本那样对住宅智能化系统的技术制定标准，但已经借助智能建筑的概念与技术开始推行智能化住宅小区的建设了。尽管我们现在还难以给智能化住宅小区作出确切的定义，但是无论是国外还是国内号称智能化的住宅小区都具有共同的功能特征：1. 住宅内部具备完善的综合了安保防灾措施与生活服务的智能控制器、 住宅与小区和社会之间具有高度的信息交互能力。2. 小区内部具备完善的安保措施、全面的公用设施监控管理和信息化的社区服务管理。3. 为小区内住户提供多媒体的多种信息服务。1.3 研究内容及论文的总体结构1.3.1 研究内容本设计的课题：住宅小区自动计费系统设计及相关的课题：三表数据远程传输系统(通信及控制模块)，一起构成了自动抄表系统的数据采集单元。设计的主要内容为：在实际生活中水表和电表大多数的用户中都在使用，而气表还不普及。因此本设计中我们采用了采集水表、电表2个脉冲信号和防盗信息、防火信息2个开关量信号，并对采集信号进行分析计算。要求：完成系统的设计，完整的系统框图，数据采集器的电路原理图，软件流程图。 1.3.2 论文的总体结构第1章简要介绍课题的背景，综述课题研究的目的、意义，国内外小区自动计费的发展，介绍本文的主要研究内容及总体结构。第2章提住宅小区自动计费的几种实现方案，从系统的性能指标，经济成本及实际现实生活中的实现进行比较，对这些方案的可行性就行比较分析，选择了一种实际可行的方案，并对信号的采集及传输方式阐述。第3章详细阐述了硬件结构，包括面板设计、功能框图、单片机的简介与各部位的相关电路图。第4章主要介绍软件系统流程图。第2章 总体方案及系统概述2.1 总体设计随着科技的发展，小区住宅除了满足人们最基本的居住要求，还要将方便、省时的物业管理带给住户。实现住宅的三表(水、电、煤气)出户自动抄表、自动计费，防火自动报警、防盗自动报警，已成为新型智能小区的必备条件。传统的三表需要抄表人员定期挨家挨户抄取数据，结算出费用后，再到各家索取，误差大、统计工作量大，人为的错误给物业管理和用户带来极大不便。现在有许多地区改为插卡式买电装置，这虽然减少了人为因素，但是买电时要到银行，费时费力，且水、电、气表分别交费，也有许多不便之处。小区数据采集系统节省时间、人力、物力，提高工作效率，降低物业成本，准确及时地将住户所使用的三表数据显示出来，并且及时的显示防盗报警信息和火灾报警信息，为实现小区科学、系统的、安全的物业管理提供了有效的解决方法。该系统要求功能完善可靠，安装调试操作简单易行。系统准确率高，能做到准确显示三表信息，随时监控防火和防盗报警信息，防止事故发生。有长时间断电应急备用电源保障。中心控制室能实时监控系统的状况，并做出相应的反应。人机界面简单、直观。小区数据采集系统可采用四层次结构:现场采集器、信号集中器、传输线路、信息管理中心。1. 现场采集器：每小时对2000户住户的水、电、煤气表的脉冲数采集一次并且随时接收防火、防盗的开关量的报警信号。2. 信号集中器：将各信号采集器的信息进行存储并且每天向信息管理中心传送这些信息。3. 传输线路：利用总线、电力线等方式将数据从信号集中器传送到信息管理中心。4. 信息管理中心：处理各信号集中器的测量信息，并计算每个用户的水、电、煤气的使用费用，实时观察、记录、保存2000户用户的使用情况和相关数据。在每月月底（或自定时间）自动生成各用户的水、电、煤气使用量报表及计费报表，并可以打印出来。小区的数据采集系统只是小区智能化的很小的一部分，但是它是实现小区智能化的必备条件，同时也为用户提供了大量的方便和安全。因此要把小区的数据采集系统设计成具有稳定性好、实用性强、可靠性高、造价低的系统。2.2 方案论证2.2.1 采集数据量的选择在住宅小区自动抄表计费系统中需要采集的数据量有：水表、电表、气表、热力表的脉冲信号和防盗信息、防火信息等开关量信号。在本设计中采集的数据量可分为3层：1. 采集3个脉冲量信号（水表、电表、气表）和2个开关量信号（防盗信息、防火信息防盗信息、防火信息）。2. 采集2个脉冲量信号（水表、电表）和2个开关量信号（防盗信息、防火信息）。3. 采集1个脉冲量信号（电表）和2个开关量信号（防盗信息、防火信息）。在实际生活中水表和电表大多数的用户中都在使用，而气表还不普及。因此本设计中我们采用了第2种方案，即采集水表、电表2个脉冲信号和防盗信息、防火信息2个开关量信号。2.2.2 表的选择1. 电表 我们采用脉冲电度表，它具有数据精确性高、抗干扰能力强的特点。2. 水表 可以采用脉冲开关量远传水表，它价位低廉，应用广泛、计数准确工作稳定、可靠性高。3. 防火报警器 可以采用感温火灾报警传感器、离子感烟传感器、火焰传感器。因为冬天和夏天的温度差别很大，可能导致感温火灾报警传感器工作不可靠。而离子感烟传感器在防火报警系统中广泛使用，尤其适合室内使用。离子感烟传感器的工作可靠性高、技术成熟，所以我们在本设计中采用了离子感烟传感器作为防火报警器。4. 防盗报警器 我们采用的是红外线传感器，红外线不受周围可见光的影响，可以在昼夜使用。由于待测对象自身可发射红外线，不用设光源。所以我们采用红外线传感器作为防盗报警器。2.2.3 抄表方式的选择目前，通行的两种抄表方式为总线式和电力载波式。载波式的优点是借电力线作通讯线路，省去布线的麻烦；但是电力线是给用电设备传送电能的，而不是用来传送数据的，所以电力线对数据传输有许多限制。 1. 配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送； 2. 三相电力线间有很大信号损失（10dB-30dB）。通讯距离很近时，不同相间可能会收到信号，一般电力载波信号只能在单相电力线上传输； 3. 不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同；4. 电力线存在本身固有的脉冲干扰，对我们采集的电表和水表的脉冲信号有干扰。总线式的优点是性能可靠、抗干扰能力强，费用低廉；缺点是需要布线。考虑新建小区设计中有管线铺设，布线与否不作为主要因素。系统的可靠性、稳定性决定了我们选用总线方式。2.2.4 整体设计方案论述方案一：在单元适当位置设计安装一个抄表箱，抄表箱内安装两个单元抄表采集器， 分别抄收水、电，还有防火报警器和防盗报警器，箱内安装一个延时备用电源，为系统提供电源。现场采集器系统设计如图2-1所示：707015870水 表采集器备用电源防 火报警器电表电表电表电表电 表采集器防 盗报警器信号集中器15870水表水表水表水表158防火防火防火防火158防盗防盗防盗防盗图2-1 现场采集器在此方案中水表放置于户内，通过预埋管线与单元抄表箱相连；电表全部装在单元电表箱内，电表箱留有穿线孔，通过管线与抄表器箱相连。防火传感器和防盗传感器通过预埋管线与防火报警箱和防盗报警箱相连。实现自动抄表和报警。虽然几种表可以混抄，技术上没有问题，但考虑到水、电实际行业管理分属不同部门，为避免设备维护、保密性要求等问题引起争议，水、电的抄表采集系统相对独立，即不采用混抄的方式，各自使用专用的抄表采集器，水表采集器只抄水表，电表采集器只抄电表。优点：扩展性强，为将来系统的扩充留有充分余地。灵活性好，易于系统的改造和易于系统的重新配置。安全性高，利于防窃电、防雷击、防破坏。可靠性好，强抗干扰设计，系统运行更可靠。而且在满足应用需求的基础上尽可能降低了造价。缺点：水表传输线比较长，容易产生干扰。方案二：我们在每一户中设置一个采集箱负责采集本住户的数据信息，一般小区低于8层的楼可以不安装电梯，因此在每一单元中设置一个采集器负责采集16个住户的数据信息。每一户的采集箱与单元的采集器之间采用双绞线连接，采集箱采集到的一组信息通过双绞线送至采集器中。现场采集器系统设计如图2-2所示。0户采集箱水表电表防火防盗采集箱水表电表防火防盗15户采集器信号集中器图 2-2 现场采集器优点：系统结构简单、层次分明、系统走线较短不容易产生错误信息、抗干扰性强、便于维护。管理器易于查找用户的一组信息，便于管理。缺点：每一户均要安装采集箱，成本较高。施工比较复杂。系统的可扩充性不好，不利于重新配置。经过对比以上两种方案，我们认为无论从方案的可行性还是成本来考虑，第一种方案都要优于第二种方案，较适合这个设计，因此我选用第一种方案。2.3 系统概述自动抄表技术是一种把多个分散单元信息（电表，水表，气表等）准确传送到一个基站（信息管理中心）的通讯技术。它一般分为三个部分：前端数据采集处理装置、传输线路、信息管理中心。在这里分别对它们进行大体介绍。2.3.1 前端数据采集处理装置前端数据采集处理装置指的是从现场采集器到信号集中器的部分。目前，远传三表基本上是在原有机械基表上加装传感电路形成的。下面对几种远传电路进行阐述： 1. 光电转换型 这种传感形式一般是在基表的旋转部件上加装一面反射镜面，在与反射镜面相对应的部位固定安装一只光电传感器，当旋转部件上镜面转至传感器位置时，传感器就产生光感应，发出一次脉冲信号。这种传感形式有四个缺点：a、传感器本身要耗电，不利于后备电池的微耗供电。b、反射面污染退色后反射失灵。c、在反射面的边缘上颤动产生误信号。d、至少4条引线。2. 霍尔传感型 在基表旋转部件上加装感应磁钢，在与感应磁钢相对应的位置上固定安装一只霍尔元件。3. 干簧管传感型 是目前应用最多的一种形式，其最大优点在于无需耗电。但仍存在感应点颤动误发信号和外磁人为干扰问题，外加一只防磁报警干簧管也解决不了不发信号的问题，且常常引发“是系统不可靠误报警还是磁干扰偷水”的纠纷。 这种传感器虽在目前应用最多，但从现场使用情况看，也是出问题最多的。4. 自保持开关型 具有A、B两个感应头，若A头感应使开关打开了，开关就一直打开着。直到B头转来后开关才闭合，再到A头转来再打开，以此周而复始.这种形式成功的克服了颤动、磁干扰、耗电、引线多的所有缺点，仅用两条线就可实现信号开、信号关、断线、短线四种状态的检测，是目前最为理想的远传传感方式。在电表、水表、气表数据的远程抄录方面，电表在技术上较为成熟，通常是采用专用的电能数据采集模块计量电度的脉冲信号(来自电能计量的专用集成电路芯片)，而这个电能数据采集器通常就是采用的单片机系统，将脉冲信号通过光电耦合和斯迷特触发器整形后送入51单片机的记数输入端T0或T1进行采集。但技术无法移植到气表、水表抄收系统中。水表和气表的户外抄表工作难度较大，主要用于水表和气表本身没有供电电源， 如采用传统的脉冲累计法，则要连续不断地读取数据，还要额外增加供电线路。如供电中断或出现读数故障，则会造成数据丢失。而且只要是采用对脉冲信号的积累计量来采集用户的水、电、气用量有两个无法避免的缺陷。第一必须使用电子水表，电子电表，电子煤气表，以上三种表均为电子脉冲输出，对表的计量只需累计电子表输出的脉冲数即可，在抄表节点中只需用数字I/O口即可实现脉冲计数。固而它的缺陷是很明显的，就是必须进行实时统计，这对供电系统的依赖性高，一旦出现如供电中断或出现读数故障，则会造成数据丢失，而且丢失的数据无法恢复，会出现用户读表数与系统读数产生误差。尤其是水，电的计量，在停电是用户仍然可以用水用气，而数据采集模块却无法对其使用量进行计量，从而会使水，气经营公司无可避免的蒙受损失。第二个缺陷就是目前所有的脉冲表均有一定的误差（0.1%-1%），这是因为当电度表的常数和脉冲常数确定后，通过计算可得一度电，一吨水，一方气对应输出的脉冲数K为常数，则0.1度电，0.1方气，0.1吨水对应输出得脉冲常数为K/10，既有K/10个脉冲到来，水、电、气得用量递增0.1个单位值。若对0.1个单位值进行进位递增，因为K/10不一定正好为整数，若舍去小数或者对小数进行进位取整，必然产生累计误差。长时间后累计误差较大， 传统的做法是在PC机中进行修改，这将导致系统内数据不统一，且差别会越来越大。因而传统得脉冲计量精度是有很大得不可靠性，促使我们想要选择其它得采集计量方式，以提高计量精度。2.3.2 传输线路在这里，传输线路有两部分，一部分是从信息集中器到信息管理中心的上层传输线路，另外一部分是从表头到数据集中器的底层传输线路。2.3.2.1 上层传输线路在这里简要介绍目前投入实用的几种传输技术：电力线载波通讯、卫星通讯、电话线通讯、无线数据传输等。1. 电力线载波通讯电力线载波抄表已经使用了较长时间，其间也经历了一些反复。其远抄远控系统的关键技术之一为数据的传远，通过电力线载波通信传远有着无可比拟的优势，比如，采用原有的电力线作为通信媒质，节省大量的人力、物力和财力资源；电力线遍布城乡，组网方便；所采用的扩频技术具有很强的抗干扰和抗衰减能力等等。高频载波在高压输电线上对继电控制信号和声音信息传送方面的应用十分成功。高压输电线输送距离长、系统结构简单、被很好的维护，所以高频载波在其上应用效果非常好。用电力线传输优点是比较节省开支，用于自动抄表的集中器位置固定，不必移动抄表。但是电力载波系统在配电线上的传输可能会遇到诸多困难。由于支线和分接头、线路从高架到地下的过渡、电容箱、甚至负荷自身大小等都将或多或少改变网络阻抗，从而引起高频波的偏离。所有上述偏离在一些地方有增强的倾向，而另一些地方会抵消，这都使高频电力载波在经常变化的配电线上非常难以预料和控制。为了解决这一问题，配电线上的电力载波系统逐渐向低频方向发展，频率已从100kHz范围降到10kHz范围。100Hz范围的纹波控制系统已经被极好地普及，曾经成功地应用在大负荷管理方面许多年。这都曾使电力载波技术的应用更容易，但一个一直未被解决的问题就是输送距离还不够长。固而载波通讯的缺点也是很突出的: 噪音大，受电网干扰误码较严重；低压载波只能局限在一个变压器的范围内，无法跨越变压器通讯；如果不同的用户的三表安装在不同的相线上，隔相信号衰减大于40db，通信质量很差。如安装电缆到煤气表和水表会带来附加的安全问题。目前已有几种用于电力线载波通信的模块或产品，但总的来说通信的可靠性较差。2. 电话线通讯基于电话的自动抄表技术的应用已超过25年了。电表脉冲或编码信号通过安装在现场的遥测接口单元（TIU）采集。电话线允许双向通讯，用电数据可从现场到接收器及客户之间来回传送，因此在程序控制的访问时间里能够通过电话传送信号或先记录然后传送信号。当传送抄表数据时，可以提供新的访问时间表给TIU数据，传送次数可以在现场重新编程，也可以在远方重新编程。因为电话线早已存在，电话拨入抄表系统（从电表端到目的地）是最经济的和使用面最广泛的。这意味着电话系统的运行和维护由当地的电话公司负责，因此安装费用和每月的服务费用可以节省下来，对于住宅、商业及工业客户，电话拨入通信是适宜的。（1）请求式电话抄表有两种请求抄表方法，如果本地公共交换电话网（PSTN）已经使用了“无铃”（或UTS）技术，不需电话振铃，抄表请求电话能够直接与现场通信。如果没有使用UTS，则在预定振铃数响起的时候，要求客户不要拿起电话听筒，这个特定的振铃数即是向TIU发出开始传送抄表数据的信号。此拨出抄表系统（从数据接收器到电表端）限制了用途，并买断了电话专线。当大量信息在工作期间按要求被汇集时，这种技术是优选的。此拨出抄表系统运行和客户电话使用没有冲突，并且与“非测试”及公用遥测中继（UTT）交换技术兼容。在这些情况下，都能良好运行。（2）一种无干扰的系统基于电话的自动抄表系统通讯是相互无干扰的。即他们运行时，与客户使用电话没有冲突。使用电话检查器来识别电话是否占线或客户是否拿起电话听筒，如果系统传送数据时，客户电话占线，系统自动停止传送，稍后重新联系传送。一个合理安排的基于电话的自动抄表系统节省成本之处，可以通过许多方面说明，首先一点就是避免了无线电、光缆、电缆及其他系统的高成本大规模基本的建设，因为基于电话的系统使用了现存的通信网络。基于电话的自动抄表系统诸多重要的优点之一是能在任意场所安装自动抄表装置，而不必在邻近现场安装。此系统还避免了为支撑大量电表群体的基础建设（一项造价昂贵的远程抄表方式）。但是这种造价相对低廉，而且性能良好的自动抄表系统在国内却尚未得到过推广，甚至知道的人也很少，究其原因，应该和中国电信的长期垄断经营，以及我国特殊的水、电、气经营管理体制不无关系。因为它出现的时期正是我国改革之初。所以没有得到发展也就不足为怪了。在今天网络化时代，利用电话进行自动抄表技术对智能小区是不太适应了，但是可以广泛利用于旧式住宅的抄表系统的改造。（3）无线数据传输技术无线抄表在发达国家和地区早已盛行，抄表车在用户电表附近行走一遍，电表的各种数据就抄入抄表车电脑中。然而无线抄表在国内才刚起步，在集抄过程中数据传输的通讯规约，也是多种多样。虽然电力部在1998年发布了其行业标准多功能电能规约，但由于各种原因，到目前普及并不理想。主要原因是实现无线数传的包容性和开放透明还有待加强。我国运行的众多电能表通信规约，固而必须有一个统一的，与当前社会经济相适应的标准。而且收费汽车在行走中通过无线信号抄表，缺点是相当明显的：准确度不高，准确性可低到70%。而这是抄表系统最为重要的性能指标，而且占用无线电资源，设备投资也大。无线抄表还有一种方式，既近距离红外线抄表。而这种方式对表的要求高，投资大，尤其对用户来讲，他们是很不原接受这种昂贵的电表。所以使用的更不广泛。对于无线抄表技术，成熟的是对于用电的计量。对于水表、气表的无线抄送技术并不成熟，所以应用于智能小区暂不可行的。2.3.2.2 底层传输线路底层传输线路即表头到集中器的一段线路，通常使用的装置是单片机。IBM-PC机和MCS-51单片机是我国目前应用最广泛的两种微型计算机。MCS-51单片机功能强、价格低廉、开发应用方便， 尤其是单片机网络系统的出现，使单片机的应用水平达到了一个新的高度。在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、家用电器等方面都得到了广泛的应用。由于单片机应用系统人机对话和外围设备比较薄弱，没有像磁盘一样永久保存大量信息的存储设备，因此，由多个单片机构成的网络一般都使用IBM-PC机作为上位机，网络结构一般采用总线分布式结构。标准通信总线又称为外总线，用于控制机和各终端设备，仪器或其他设备间通信，主要分为并行总线和串行总线两种。并行总线数据传输速率高，适用于短距离传输，缺点是与串行总线相比要用较多的导线或电缆，成本较高。而串行总线适合远距离通信，缺点是速率比并行总线满，但成本底。考虑到本抄表系统的通信控制模块与采集模块距离较远，以及现在的单片机在结构、性能和经济上为实现远程串行通信特别是多机系统提供了很好的条件，所以我们决定采用串行通信总线作为本系统的通信方式。1. 串行通行总线标准接口标准异步串行通信接口有以下几类:RS-232C，RS-232E；RS-449(RS-422，RS-423，RS-485)；20mA电流环。所谓标准接口，就是明确定义若干信号线，使接口电路标准化，通用化，借助串行通信标准接口，不同类型的数据通信设备可以很容易的实现它们之间的串行通信连接。RS-232C是由美国电子工业协会(EIA)正式公布的，在异步串行通信中应用的最广泛的标准总线。它包括了按位串行传输的电器和机械方面的规定。适合于短距离或带调制解调器的通信场合，为了提高数据的传输速度和通信距离，EIA又公布了RS-422，RS-423，RS-485串行总线接口标准。20mA电流环是一种非标准的串行接口电路，但由于它具有简单，对电器噪声不敏感的优点，因而在串行通信领域也得到了广泛使用，但是该总线标准不适用于多站互联，故不选用。为了保证可靠性高的通信要求，在选择接口标准时，必须注意两点：1)通信速度和通信距离。2)抗干扰能力。同时出于本系统的需要还要考虑该接口标准是否适合于多站互联。下面将简要分析 RS-232总线标准。2. RS-232C标准接口目前最常用的串行通信总线接口是EIA于1969年推荐的RS-232C。RS-232C标准接口的全称是：使用二进制进行交换的数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间的接口。计算机，外设，显示等都属于数据终端设备，而调制解调器则是数据通信设备。常用的连接方式如图2-3所示。 DTE RS-232 DCE 电话线 DCE RS-232C DTE 25线 25线 25线 图 2-3 RS-232C接口电路RS-232C定义了20根信号线，通常使用25芯的接插件(DB25插头和插座)来实现RS-232C的标准接口的连接。3. RS-232C的电气特性表 2-1 RS-232C主要电气特性不带负载时驱动器输出电平V025V(-25+25V)负载电阻Rl范围37K负载电容(包括线间电容)Cl+3V传号(mark)或逻辑“1”时驱动器输出电平-5-15V在负载端-3V输出短路电流0.5A驱动器转换速率30V/S驱动器输出电阻R0300(断电条件下)由于RS-232C是早期(1969年)为了促进公用电话网络进行数据通信而制定的标准，其逻辑电平对地是对称的，与TTL、MOS逻辑电平完全不同。逻辑0电平规定为+5V+15V之间，逻辑1电平为-5V-15V之间，因此RS-232C与TTL电平连接必须经过电平转换。RS-232C由于发送器和接受器之间有公共信号地，不能使用双端信号，因而共模噪声会耦合到信号系统中，这是迫使RS-232C使用较高传输电压的原因。即使如此，该标准的信号传输速率也只能达到20Kb/s。而且最大距离仅15m。只有在这种条件下才可能可靠的进行数据传输。上表2-1列出RS-232C的主要电气性能。2.3.3 信息管理中心系统的信息管理中