摘　要：住宅小區(qū)的智能化要求作為智能小區(qū)重要組成部分的自來水表、電能表、天然氣表等三種表具（簡稱三表）的管理智能化、網絡化。針對目前三表集抄系統(tǒng)的優(yōu)缺點，設計出本系統(tǒng)，該系統(tǒng)由中心計算機、數據集中器、數據采集器和智能表具4部分組成，發(fā)揚了現(xiàn)有系統(tǒng)的優(yōu)點，克服了現(xiàn)有系統(tǒng)的缺點。
關鍵詞：三表集抄　80C52　智能小區(qū)
    隨著科技的進步，人民生活水平的提高，對住宅區(qū)的管理提出了智能化，網絡化的要求。其中作為重要子系統(tǒng)的自來水表、電能表、天然氣表等三種表具（簡稱三表）的管理也要實現(xiàn)智能化、網絡化。智能小區(qū)的“三表出戶”在歐洲很流行，覆蓋90%的中高檔智能小區(qū)。依據中國國情，建設部提出了新建小區(qū)全部智能化，老城區(qū)執(zhí)行智能化改造的方案。新建小區(qū)的智能化和老城區(qū)智能化改造都提出了三表集中管理的需求，這是一個很大的新興市場。目前，這個領域流行的系統(tǒng)主要由集中器和計算機管理中心組成。集中器負責將表具數據集中，再將數據集中上傳到計算機管理中心，由計算機管理中心進行處理、存儲、顯示等功能。
    由于系統(tǒng)中有水表和天然氣表，所以要求系統(tǒng)具有備用電源。目前，流行系統(tǒng)基本采用鉛蓄電池供電的方案，考慮成本，采用集中供電的方案，即同一單元的集中器用一個蓄電池供電。這系統(tǒng)的優(yōu)點在于結構簡單，集中器的設計和實現(xiàn)容易。缺點有：由于集中器直接連接表具，所以系統(tǒng)中的集中器數量龐大，并且現(xiàn)有系統(tǒng)基本采用485組網模式，龐大的節(jié)點會造成485網絡的不穩(wěn)定；集中蓄電池供電風險大，如果一個蓄電池出現(xiàn)問題，會造成一個單元的數據異常；由于集中器沒有存儲功能，一旦出現(xiàn)停電或者異常復位，會造成管理中心抄收間隔內的用量數據丟失。
參照中國國情，配合新建智能小區(qū)和老城區(qū)的智能化改造，總結現(xiàn)有系統(tǒng)大的優(yōu)缺點，本課題準備研究設計一款智能小區(qū)三表運行數據的集中管理系統(tǒng)，滿足市場需求。
 
1　系統(tǒng)結構
本系統(tǒng)主要由智能表具、數據采集器、數據集中器和數據計算機組成的硬件系統(tǒng)和抄表管理軟件系統(tǒng)構成，其系統(tǒng)結構如圖1所示。

                                                        
                                                                   圖1　系統(tǒng)結構示意圖
此系統(tǒng)具有很好的兼容性和擴展性，既能實現(xiàn)一種表具的信息管理，又可對水電氣三表進行管理。智能表具將用戶的用量數據以脈沖方式輸出，數據采集器將脈沖信號進行采集、統(tǒng)計、存儲，數據集中器將采集器中的數據采集上來，并傳送給中心計算機，中心計算機實現(xiàn)用戶用量數據的抄收、統(tǒng)計、存儲和顯示等，并實現(xiàn)數據和相關部門營業(yè)管理軟件進行數據交互。
 
2　硬件設計
系統(tǒng)主要由中心計算機、數據集中器、數據采集器和智能表具4部分組成。其一，智能表具，負責將用戶的用量數據以脈沖方式輸出。其二，數據采集器。采用單片機80C52負責采集、存儲用戶用量信息、用戶表具信息，獨立備用供電。其三，數據集中器，負責數據采集器和中心計算機的通訊中轉。隔離中心計算機和數據采集器的網絡。數據集中器和其下的數據采集器可以構成一個系統(tǒng)，獨立運行。其四，中心計算機負責實現(xiàn)用戶用量數據的招收、存儲、顯示、統(tǒng)計等功能；負責和外部各個能源部門的營業(yè)機構的數據庫進行交互。
 
3　硬件設計
3.1　數據采集器
                     
                                                                        圖2　數據采集器功能框圖
       數據采集器如圖2所示：由CPU、電源、數據存儲器和485通訊管理芯片組成。
CPU采用低功耗的AT80S52，AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。電源采用市電加備用電池的方案，備用電池采用可充電電池，在保證系統(tǒng)正常運行的同時，降低設備成本。數據存儲器采用FM25CL64。FM25CL64是采用先進的高可靠性的鐵電材料加工制成的8K字節(jié)的鐵電非易失性存儲器鐵電隨機存儲器或FRAM是非易失性的，并且可以像RAM一樣的快速讀寫數據。在掉電后可以保存10年。并且它比EEPROM和其他非易失性記憶體系統(tǒng)可靠性更高，結構更簡單功耗低等優(yōu)點。485通訊管理芯片采用Maxim的Max1487E。Max1487E是用于RS-485與RS-422通信的低功耗收發(fā)器，每個器件中都具有一個驅動器和一個接收器。MAX1487的驅動器擺率不受限制，可以實現(xiàn)最高2.5Mbps的傳輸速率。這些收發(fā)器在驅動器禁用的空載或滿載狀態(tài)下，吸取的電源電流在120mA至500mA之間。另外，、MAX1487具有低電流關斷模式，僅消耗0.1µA。所有器件都工作在5V單電源下。
3.2　數據集中器
       數據集中器由電源、CPU、2個485通訊控制模塊組成，其中的2個485模塊主要用于與數據采集器和數據中心計算機通訊。
CPU采用飛利浦公司的P89C668，P89C668用先進的CMOS工藝制造，是80C51單片機家族的衍生品，其指令集和80C51 相同。單片機內帶64kB Flash存儲器，8kB Ram。該存儲器既可并行編程，在系統(tǒng)編程ISP中也可串行編程，在實際的成型產品中可通過ISP升級用戶程序。 該單片機有四個8位I/O口，三個16位定時器/事件計數器，多中斷源，四個優(yōu)先級，可嵌套中斷結構，一個增強型UART和片內振蕩器以及時序電路。
由于本方案的備用電源已經分散到數據采集器中，故數據集中器中不再設計備用電源。
 
4　總結
本方案設計了一款低成本，高可靠性，便于實現(xiàn)的智能小區(qū)三表集中管理系統(tǒng)。在設計中規(guī)避了現(xiàn)有系統(tǒng)的集中供電和數據集中管理的弊端，采用易于實現(xiàn)的485組網方式，將小區(qū)的水、電、氣三表納入智能管理，提升了小區(qū)的智能化水平。經過對現(xiàn)有小區(qū)的調研，均對此方案表示了極大的關注。