角位移直读水表与远程抄表系统的研究

摘要

中国是一个人口大国，根据统计局数据，2011年中国城市常住家庭户数为2.3亿，农村家庭户数为1.6亿。卫生部发布的《中国医疗卫生事业发展状况》(2012)显示，中国农村自来水普及率为72.1％，假设城镇家庭自来水普及率为100％，按照“一户一表”制度计算，中国家庭水表使用量不低于3.45亿只。如此庞大的用量对水表的抄表与管理带来了极大的挑战，因此水表功能的发展与抄表方式的改革显得尤为重要。本文以远传水表和远程抄表系统为研究对象，设计了一种角位移直读水表和用于远程抄表系统的数据采集器。
　　目前最常用的远传水表为光电直读水表，它利用发射管与接收管检测字轮的位置，易受气泡、水质、漫反射等因素影响，数据精度较低。本文所设计的角位移直读水表中，利用角度传感器MMA253F检测字轮的角位移，经数字信号处理后得到字轮上对应的读数，数字信号处理包括校准、零位标定、数字滤波、归一化等内容。这种角位移直读方式弥补了光电直读水表的不足，并能将水表的用水量数据精确到小数位，数据的精度取决于单片机数模转换的实际精度。角位移直读水表采用MBUS通信方式，由通信总线提供电源，通信距离可达1000m，合适的通信速率为4800bps。水表具有远程阀控功能，通过驱动电路驱动直流电机正反转，控制阀门的开关状态。
　　远程抄表系统中，数据采集器负责水表数据的采集与存储，计算机直接从数据采集器获取水表数据。一台计算机可以访问多个数据采集器，也可以多台计算机（最多4台）访问同一数据采集器，数据采集器与计算机通过局域网进行通信，在局域网覆盖范围内，采集器的数量与布局不受限制。数据采集器通过MBUS总线与水表通信，并通过总线为水表远程供电，最大电流可达500mA。每块水表都具有唯一的编号，并以任意分支的方式挂接到总线上，当采用专用MBUS通讯芯片CMT100时，水表最大数量可达256个。在数据采集器接口电路的关键位置加有光电隔离电路，用于保护数据采集器内部电路。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．3 研究目的与意义

1．4 本文的主要工作

2 系统简述

2．1 功能需求分析

2．2 系统总体结构

2．3 通信方式的选择

2．4 系统工作原理

2．5 本章小结

3 直读水表的研究

3．1 角位移直读原理

3．2 信号检测与处理

3．3 水表通信

3．4 远程阀控

3．5 本章小结

4 数据采集器的研究

4．1 采集器设计方案

4．2 数据采集器的电路设计

4．3 数据采集器的程序设计

4．4 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文与专利成果