​安(ān)科(kē)瑞 鮑(bào)靜君

　　摘要(yào)：本係(xì)統的(dí)設(shè)計是(shì)基於485總綫技(jì)術(shù)與TCP/IP網絡(luò)技(jì)術(shù)相(xiāng)結合(hé)的方(fāng)式來實現的(dí)，充(chōng)分(fēn)考慮(lǜ)了(liǎo)目(mù)前高校(xiào)後(hòu)勤水電(diàn)表管(guǎn)理(lǐ)控製的(dí)實(shí)際情況(kuàng)，以(yǐ)傳(chuán)輸可(kě)靠(kào)性高(gāo)，技術成熟，成本低(dī)的(dí)485總綫技術(shù)為基礎，並(bìng)與(yǔ)應(yīng)用(yòng)廣泛的TCP/IP網(wǎng)絡相結(jié)合的一種高校水(shuǐ)電管理係統。

　　關(guān)鍵(jiàn)詞(cí)：學(xué)生公(gōng)寓(yù)；485總(zǒng)綫;TCP/IP網絡

　　1引言

　　近幾(jī)年，就自來水(shuǐ)與電的(dí)智能(néng)管(guǎn)理控(kòng)製(zhì)問題已引起(qǐ)全社會的廣泛關(guān)注。各種各樣的抄表方式(shì)相(xiāng)繼(jì)出現，呈現出(chū)一(yī)片(piàn)百(bǎi)花齊放(fàng)的形勢(shì)。有IC卡預付費(fèi)方式(shì)，手持(chí)式(shì)紅(hóng)外綫抄表方式，GPRS無綫抄表方式以(yǐ)及485總綫布置(zhì)方式等(děng)等。各(gè)種(zhǒng)方(fāng)式的(dí)實現(xiàn)都有各自的優(yōu)缺(quē)點(diǎn)，有(yǒu)的(dí)容(róng)易出故障，有的(dí)不省(shěng)力，有的費用昂貴(guì)等等。對高校學生公(gōng)寓(yù)而言(yán)，因為(wéi)公(gōng)寓(yù)較(jiào)集中，後勤管理(lǐ)人員(yuán)有(yǒu)限，管理資(zī)金不(bù)多的(dí)現(xiàn)狀(zhuàng)，設計一套適(shì)合又能(néng)減輕後勤工作負擔(dān)，又不(bù)用(yòng)太(tài)多(duō)投資的(dí)高校(xiào)學生(shēng)公(gōng)寓水電表遠(yuǎn)程智(zhì)能控製係統是必要的。

　　2 係統(tǒng)的設計

　　本係統(tǒng)的設(shè)計采(cǎi)用(yòng)485總(zǒng)綫(xiàn)方式和高(gāo)校(xiào)校園(yuán)網相結合的方(fāng)式完成信息的傳(chuán)輸控(kòng)製。

　　2.1係統運行(háng)原(yuán)理(lǐ)及功(gōng)能(néng)結構分(fēn)析(xī)

　　根據圖1所(suǒ)示(shì)，係統(tǒng)的(dí)數據(jù)全(quán)部存(cún)放在數(shù)據庫服(fú)務器(qì)中，個(gè)人(rén)PC通(tōng)過發(fā)布(bù)在(zài)數據庫中的web管(guǎn)理(lǐ)程(chéng)序(xù)對所(suǒ)有與工控機相連(lián)的(dí)水電表進(jìn)行管理和(hé)控製(zhì)。工(gōng)控機的(dí)作用非常關(guān)鍵(jiàn)，它(tā)負(fù)責接受(shòu)來自(zì)個人PC的指令(líng)，對指令(líng)解析後對相對(duì)應(yīng)的(dí)水(shuǐ)電表進行(háng)控製，同時(shí)也(yě)接受來自(zì)水電(diàn)表(biǎo)控(kòng)製(zhì)芯片的反饋信(xìn)息，然後(hòu)通(tōng)過(guò)TCP/IP網絡將(jiāng)信息(xī)寫入數據庫，適時(shí)的(dí)反饋給操(cāo)作用(yòng)戶。

　　一方麵通(tōng)過工(gōng)控機(jī)上(shàng)有個RS232接口(kǒu)，通過安裝(zhuāng)RS232接(jiē)口擴展卡，可連接多(duō)個RS232轉RS485的轉換(huàn)器(qì)，由(yóu)這(zhè)個轉換(huàn)器(qì)延伸出(chū)RS485總綫(xiàn)把公(gōng)寓樓的各個(gè)房(fáng)間的(dí)水電表(biǎo)串(chuàn)聯起來，每個(gè)接口理論(lùn)上串(chuàn)聯128個水電表,每(měi)個水電表(biǎo)都(dū)要進行初(chū)始化，按(àn)照(zhào)一定的順(shùn)序(xù)編號，並把編號寫(xiě)入水(shuǐ)電(diàn)表(biǎo)的控製(zhì)芯(xīn)片(piàn)當中，便(biàn)於工控機快(kuài)速查找到該(gāi)表。另一(yī)方麵通(tōng)過工控機上(shàng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡(qiǎ)把(bǎ)各(gè)個公寓樓(lóu)的工控(kòng)機(jī)與服(fú)務器(qì)和(hé)個人PC連(lián)成一個TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，隻要是這(zhè)個網絡內(nèi)的(dí)PC都可(kě)以通過(guò)網絡訪(fǎng)問WEB管(guǎn)理程序(xù)進行(háng)相關(guān)操作。

　　2.2係統(tǒng)硬件(jiàn)的(dí)組成結構

　　係統(tǒng)的(dí)硬(yìng)件(jiàn)部(bù)分(fēn)由裝有(yǒu)智能控製(zhì)芯片的(dí)水電(diàn)表，工控(kòng)機，RS485總綫接(jiē)口(kǒu)，服務器，網絡(luò)交(jiāo)換機，辦(bàn)公(gōng)電(diàn)腦(nǎo)。整(zhěng)個拓撲(pū)圖(tú)如(rú)圖1所(suǒ)示。

　　圖(tú)中(zhōng)粗(cū)黑綫代表(biǎo)運行TCP/IP協(xié)議的(dí)雙絞綫，細(xì)黑綫代表(biǎo)485總綫，代表(biǎo)電(diàn)表(biǎo)，

2.3軟件功(gōng)能(néng)設計

　　普(pǔ)通的(dí)操(cāo)作功能用(yòng)JSP編(biān)寫，發(fā)布在(zài)服務器上(shàng)，任何聯網(wǎng)的PC都可以訪問(wèn)。數據(jù)庫采用運行於(yú)Windows Server係統平(píng)台的oracle數據庫。另外(wài)還(huán)把普通操(cāo)作功(gōng)能與直接控製(zhì)水(shuǐ)電(diàn)表的(dí)功能用(yòng)VB語言重(zhòng)新編寫(xiě)並(bìng)集(jí)成(chéng)在(zài)一(yī)起，運行在工控(kòng)機上，如果(guǒ)碰上TCP/IP網絡中斷，無法進行遠(yuǎn)程(chéng)操作(zuò)或(huò)者服(fú)務器出(chū)故障(zhàng)，可以直(zhí)接通過(guò)工控機(jī)對(duì)水電(diàn)表進行(háng)同(tóng)樣的操(cāo)作。

　　充(chōng)值：可實現(xiàn)多(duō)種充(chōng)值方法(fǎ)，如服務(wù)點(diǎn)充(chōng)值，校園(yuán)卡(qiǎ)圈存(cún)充值，手(shǒu)機(jī)短消息(xī)充值，電話預(yù)約充值等，不受時間(jiān)和(hé)空間限(xiàn)製，隻要(yào)有權限即(jí)可充值；

　　查詢：可實(shí)現多種查(chá)詢方(fāng)式，如服(fú)務點查(chá)詢(xún)，校園(yuán)網(wǎng)網站查(chá)詢(xún)，手機(jī)查詢等(děng)，可(kě)以(yǐ)查詢適(shì)時信(xìn)息，歷史(shǐ)數據，充值(zhí)記錄，使用餘額(é)等(děng)多種(zhǒng)信息；

　　清零(líng)：係(xì)統管(guǎn)理(lǐ)員(yuán)可遠(yuǎn)程實現(xiàn)對單表(biǎo)/批(pī)量表(biǎo)的清(qīng)零工(gōng)作(zuò)，輕(qīng)鬆(sōng)完成學(xué)生入住(zhù)前(qián)的初始化工(gōng)作；

　　轉存：當學生(shēng)更(gēng)換(huàn)宿(sù)舍(shě)時，可(kě)以使(shǐ)用轉存功能，不(bù)須要到(dào)水(shuǐ)電表(biǎo)現場(cháng)操作；

　　強(qiáng)製(zhì)開，強製(zhì)關：當有(yǒu)特(tè)殊情況(kuàng)可以使用此功能(néng)；

　　餘額不(bù)足報(bào)警(jǐng)：可(kě)以設置(zhì)餘(yú)額(é)不(bù)足(zú)報(bào)警(jǐng)閥值，當表內餘額(é)低於(yú)該閥值(zhí)時，將會自動報警，可以(yǐ)通(tōng)過(guò)管理員(yuán)報(bào)表(biǎo)通知，手機短(duǎn)信通(tōng)知，電(diàn)子(zǐ)郵(yóu)件(jiàn)通知(zhī)，校(xiào)園網查(chá)詢(xún)通(tōng)知等多種(zhǒng)方式；

　　故障(zhàng)檢查：管理員可以通(tōng)過(guò)網絡對(duì)所(suǒ)有水(shuǐ)電表進(jìn)行故障(zhàng)檢(jiǎn)查(chá)，準確定位，當(dāng)某個表出現故(gù)障(zhàng)時，係統也會(huì)自(zì)動報(bào)警；

　　分權(quán)限管理(lǐ)：對(duì)係(xì)統進(jìn)行(háng)分權限(xiàn)管(guǎn)理，不同的(dí)權(quán)限有(yǒu)不同的(dí)管理(lǐ)功能；

　　數據導入功能(néng)：學(xué)生(shēng)宿舍情(qíng)況可(kě)以(yǐ)從(cóng)報道係統或EXCEL表(biǎo)格導入；

　　報(bào)表功能和(hé)收(shōu)據打(dǎ)印(yìn)：能產生適(shì)合(hé)財(cái)務，宿舍管(guǎn)理(lǐ)需要的相(xiāng)關報表，學生充(chōng)值後也可(kě)以打印(yìn)收據(jù)，以(yǐ)便核對；

　　閥值(zhí)設(shè)置：管(guǎn)理員(yuán)可以設(shè)置(zhì)水電(diàn)價格，透(tòu)支金(jīn)額，損耗比率(shuài)等(děng)閥值；

　　係統管理：可以對(duì)宿舍(shě)情(qíng)況，操作(zuò)員(yuán)權(quán)限等(děng)進行係統(tǒng)管理；

　　安全(quán)備(bèi)份和災害恢復功(gōng)能：具備(bèi)安(ān)全備份和(hé)災(zāi)害恢(huī)復功能(néng)，配(pèi)合(hé)服務(wù)器(qì)的(dí)雙機熱備，可(kě)以(yǐ)確(què)保(bǎo)數據的(dí)安全性(xìng)；

　　數(shù)據加(jiā)密(mì)措(cuò)施：相(xiāng)關(guān)數據在存儲(chǔ)和傳輸過程中進行加密(mì)，保(bǎo)證(zhèng)數(shù)據(jù)的安(ān)全(quán)；

　　3 RS485總綫通(tōng)信設計(jì)

　　3.1 RS485總綫技術介紹

　　RS485總綫(xiàn)技(jì)術是(shì)工業(yè)應(yīng)用中非(fēi)常(cháng)成熟的技術，是(shì)現(xiàn)代(dài)通訊(xùn)技術的(dí)工業(yè)標準(zhǔn)之一，采用RS485總綫(xiàn)設計(jì)網絡也是基(jī)於這些原因。RS485總綫用於(yú)多(duō)站(zhàn)互連十(shí)分方(fāng)便(biàn)，用一對雙絞綫即可實現，由(yóu)於(yú)采(cǎi)用平(píng)衡發送(sòng)和差(chà)分接收，即在(zài)發(fā)送端，驅(qū)動器將(jiāng)TTL電平信(xìn)號轉換成(chéng)差分信號輸(shū)出(chū);在(zài)接收(shōu)端(duān)，接(jiē)收器將差(chà)分(fēn)信號(hào)變成(chéng)TTL電(diàn)平(píng)，因此具有抗共(gòng)模幹(gān)擾的能力(lì)。根據RS-485標準(zhǔn)，傳送(sòng)數據(jù)速(sù)率達(dá)100kbit/s時通(tōng)訊距(jù)離可達(dá)1200m。

　　3.2通信方(fāng)式選擇

　　計算機CPU與外部交換信(xìn)息(xī)的方(fāng)式有兩種(zhǒng):並(bìng)行(háng)通信(xìn)和(hé)串(chuàn)行(háng)通(tōng)信(xìn)。並(bìng)行(háng)通(tōng)信(xìn)就(jiù)是將(jiāng)所有(yǒu)的(dí)數據(jù)同時(shí)傳遞(dì)，其優(yōu)點就(jiù)是傳(chuán)送(sòng)速(sù)度(dù)快(kuài)，效率高，但(dàn)傳(chuán)送多少位數據就需要多少根傳輸綫，因此成本(běn)很高(gāo)。在集成電(diàn)路芯(xīn)片的(dí)內(nèi)部，同一(yī)插(chā)件板(bǎn)上各(gè)個(gè)部件(jiàn)之間，同(tóng)一(yī)機箱(xiāng)內(nèi)各(gè)個插(chā)件板之間(jiān)等的數(shù)據傳(chuán)送(sòng)都(dū)是並行的(dí)。並(bìng)行傳(chuán)遞的距離通常小於(yú)30m。串行通信(xìn)的數(shù)據各(gè)位按(àn)順序(xù)傳(chuán)輸(shū)，其特(tè)點(diǎn)是隻需一對(duì)傳輸綫即可(kě)完(wán)成傳(chuán)輸(shū)任(rèn)務，成本(běn)低，速度慢(màn)，效率(shuài)低，但(dàn)傳輸距離可以從幾米到幾千公裏。在計算機測(cè)控係統中(zhōng)，由(yóu)於(yú)測控對象(xiàng)與控(kòng)製之(zhī)間距(jù)離(lí)一(yī)般較遠。因此，一般都(dū)采(cǎi)用串(chuàn)行(háng)方式在異(yì)步(bù)通(tōng)信(xìn)。收發雙(shuāng)方需(xū)事先約定兩件事：一(yī)是(shì)字符格式，即(jí)規(guī)定字(zì)符各(gè)部(bù)分(fēn)所占(zhān)用(yòng)的位(wèi)數(shù)，是否采用奇偶校(xiào)驗以及(jí)檢驗方(fāng)式(shì)。(偶校(xiào)驗還(huán)是奇校(xiào)驗)等(děng)通(tōng)信協(xié)議。二是采(cǎi)用(yòng)的(dí)波特率(shuài)以及時鐘(zhōng)頻率和波特(tè)率(shuài)之間(jiān)的關係。

　　3.3通(tōng)信實現(xiàn)

　　因係(xì)統(tǒng)為(wéi)一(yī)主(zhǔ)多從的通(tōng)信結(jié)構，工(gōng)控機為主機(jī)，水(shuǐ)電表中的(dí)AT89c52為從機，AT89C52采用一(yī)個(gè)RS485接口(kǒu)與(yǔ)PC機通信(xìn)，主機可與每(měi)台(tái)從(cóng)機(jī)通信(xìn)，從(cóng)機之間(jiān)不能通信，主(zhǔ)機從機之(zhī)間采用半(bàn)雙工方式通(tōng)信(xìn)，主(zhǔ)從(cóng)機之(zhī)間通(tōng)信協(xié)議(yì)如下:主(zhǔ)機，從機(jī)都采(cǎi)用中(zhōng)斷(duàn)方式收發數(shù)據(jù)，通訊(xùn)的數(shù)據(jù)傳輸(shū)波特(tè)率(shuài)為9600bps，傳送(sòng)信息以幀格(gé)式(shì)傳(chuán)送。通信開始時(shí)，所(suǒ)有從機都(dū)處於隻能接收(shōu)地址幀的監聽(tīng)狀(zhuàng)態(tài)。主機向(xiàng)從(cóng)機(jī)發(fā)地址幀按照(zhào)一定的規則進行，如定(dìng)義(yì)的(dí)幀(zhēn)的(dí)某(mǒu)個位可讀寫水(shuǐ)表(biǎo)數(shù)據，另一個位可(kě)讀寫水表(biǎo)數據及定義(yì)是否(fǒu)讓(ràng)水(shuǐ)電表發(fā)送返回數(shù)據位(wèi)等等。當然，水(shuǐ)電表(biǎo)發送給工控機的信息幀(zhēn)中(zhōng)，各個位也也(yě)要和主機發的(dí)幀相對應。水電表將主機(jī)發(fā)來(lái)的地(dì)址信息與(yǔ)本機(jī)地址(zhǐ)進行比較，若為(wéi)本(běn)機地(dì)址，則進入正式(shì)通(tōng)信狀態，接收無效(xiào) 向主(zhǔ)機(jī)發送數據(jù)。

　　4 安(ān)科(kē)瑞高校(xiào)宿舍(shě)預(yù)付費電控(kòng)係統的(dí)介(jiè)紹(shào)及(jí)選型

　　4.1 係統結構

　　AcrelCloud-3100整合高(gāo)校(xiào)需(xū)求(qiú)，在原(yuán)有(yǒu)預付費基(jī)礎上(shàng)增(zēng)加(jiā)了宿(sù)舍電能管理(lǐ)所需的各種功能，解決了高校宿舍(shě)電(diàn)能(néng)管理(lǐ)問題。

4.2  係(xì)統(tǒng)功(gōng)能

　　AcrelCloud-3100學生(shēng)宿舍(shě)版預付費雲(yún)平台是(shì)與(yǔ)ADM130（一進(jìn)三(sān)出）或ADF300L（多(duō)回路(lù)計量箱）預付費電能表(biǎo)配套(tào)的(dí)雲(yún)平台(tái)。它是以電(diàn)能(néng)管理網站(zhàn)和(hé)集(jí)中(zhōng)抄(chāo)表(biǎo)軟(ruǎn)件為(wéi)主(zhǔ)，包括服務(wù)器(qì)，通訊管理機在內的(dí)集成(chéng)係(xì)統(tǒng)。針(zhēn)對高校宿(sù)舍這一特殊(shū)應用場(cháng)合研(yán)發(fā)，主(zhǔ)要(yào)實現電能(néng)監(jiān)控，時(shí)間管(guǎn)理(lǐ)，惡性負載管理，預付(fù)費管理等(děng)在(zài)高(gāo)校宿(sù)舍中存在(zài)的(dí)特(tè)殊需求。

　　批(pī)量操作：係(xì)統支持對宿(sù)舍進(jìn)行(háng)批量(liáng)設(shè)置(zhì)，批(pī)量初(chū)始化(huà)，批量下(xià)發基(jī)礎電量(liáng)，批量設置(zhì)負(fù)控，批(pī)量設(shè)置(zhì)時控等(děng)，方便學(xué)校(xiào)進行統一管(guǎn)理(lǐ)。

　　惡(è)性負(fù)載自(zì)動識別(bié)控製(zhì)：對(duì)不(bù)允許使用的發熱電器（如電(diàn)爐，熱得(dé)快，電熱杯等(děng)）實施自動識別(bié)控(kòng)製，發(fā)現這些發熱(rè)電器(qì)自(zì)動斷(duàn)電。惡性負(fù)載(zǎi)暫(zàn)停時(shí)間和次(cì)數(shù)可(kě)通(tōng)過(guò)軟件(jiàn)設定。

　　基(jī)礎(chǔ)電(diàn)費：可以設(shè)置(zhì)每月給(gěi)學(xué)生(shēng)下發的免(miǎn)費輔助(zhù)電費(fèi)，覆(fù)蓋(gài)式(shì)下(xià)發(fā)，不累計。

　　時(shí)間控(kòng)製功能：支(zhī)持8個時段設(shè)置宿舍供電斷(duàn)電(diàn)，方(fāng)便管(guǎn)理(lǐ)學生(shēng)宿舍(shě)作息 。

　　遠(yuǎn)程售電(diàn)：操作(zuò)員(yuán)可(kě)以(yǐ)通過(guò)後台給(gěi)宿(sù)舍進行(háng)電(diàn)費充(chōng)值(zhí)，學生也(yě)可以通過學(xué)習(xí)一卡通(tōng)，學(xué)校公眾號(hào)進(jìn)行自助(zhù)充(chōng)值(zhí)。

　　遠程集(jí)中(zhōng)抄表(biǎo)：抄表(biǎo)信息通過網(wǎng)關實(shí)時上(shàng)傳到(dào)雲平(píng)台，快速便(biàn)捷(jié)，免(miǎn)去人工(gōng)抄表(biǎo) 。

　　遠程(chéng)控(kòng)製：可對任意一(yī)塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉(lā)閘(zhá)或(huò)保電等一係(xì)列(liè)遠程(chéng)控(kòng)製操(cāo)作，方便(biàn)管理(lǐ) 。

　　對接(jiē)一卡(qiǎ)通支(zhī)付：係統支(zhī)持中間庫，接口等方式對接(jiē)學校一卡(qiǎ)通(tōng)，方(fāng)便學(xué)生(shēng)自助(zhù)購電(diàn) 。

　　一(yī)進(jìn)三(sān)出：ADM130電(diàn)表支(zhī)持(chí)三(sān)回路輸(shū)出，各(gè)回路單(dān)獨分合(hé)閘(zhá)，惡性(xìng)負載(zǎi)，時控等設(shè)置(zhì)。

　　4.3 係統(tǒng)設備選型

　　5 結束(shù)語

　　本係統采用的485接(jiē)口(kǒu)總綫技術(shù)目前在國內(nèi)電(diàn)能計量，數(shù)據采(cǎi)集，管(guǎn)理係統中(zhōng)應用越來越廣，是(shì)采(cǎi)集自動化的基礎(chǔ)，它的可靠性(xìng)越來越(yuè)受(shòu)到設計(jì)人(rén)員和用戶的(dí)重視。而TCP/IP網絡(luò)是目前應用(yòng)廣泛的通訊(xùn)網絡，利用這個網絡，可(kě)以(yǐ)使目前高校後(hòu)勤(qín)不(bù)用追加額外投資的情況(kuàng)下(xià)就(jiù)能使用這(zhè)個係統，我(wǒ)們相信，隨著技術的發(fā)展，應(yīng)用的(dí)深(shēn)入(rù)，其必將充分展現自身的特點而被廣(guǎng)為應(yīng)用。