电池供电远传系统在供水系统中的应用

1电池供电远传系统在供水系统中的应用一、概述：电池供电远传系统是结合微功耗电池供电LRTU作为无线远传单元、ABB电池供电型电磁流量计作为采集单元的一种仅需要锂电池供电的远程计量、监测的抄表系统。该系统紧密配合现行自来水行业的管理体制、工作流程而设计的，可高效实现供水管理现代化、网络化、数字信息化的理想系统。解决了现场没有市电或不方便安装太阳能电池而又需要监测管网流量的问题。二、系统简介：该系统主要由LRTU采集远传单元、电池供电型电磁流量计、短信接收MODEM和中心服务器组成。2（一）、微功耗电池供电LRTU无线传输单元：该系统采用PIC系列的微功耗MCU单片机作为主CPU；GPRS模块采用华为GTM900-C芯片作为传输模块；使用铁电作为系统时钟和存储单元。1．系统工作方式：为降低功耗LRTU采用“运行－休眠－运行”的方式工作。因该系统设计为每半小时或每一小时采集一次流量计的数据，所以LRTU可以在采集和发送数据外的时间处于休眠状态。在休眠模式下系统的主振荡器停止工作，MCU进入休眠模式。此时只有辅助振荡器在工作，这样就可以大大降低功耗，延长电池的工作时间。2．LRTU的唤醒机制：PIC系列的MCU支持外部中断、外部复位或WDT超时唤醒。因该系统是在无人的环境工作需要自动唤醒，所以该系统采用WDT看门狗超时自动唤醒机制。3．LRTU和GPRS模块通讯：LRTU使用标准AT指令集和GPRS模块通讯。通过串口发送AT命令，即可使用GPRS模块。串行线对端的应用设备包括终端设备（TerminalEquipmeTEnt）、数据终端设备DTE（DataTerminalEquipment）或其他应用设备，系统结构图如图2。4．LRTU和流量计的通讯：采用RS485总线方式。35．存储器铁电：该系统的存储器采用的是铁电存储器，内嵌实时时钟。在对数据存储的安全性及可靠性要求极高的场合，如门禁考勤系统、税控收款机、预付费电度表或复费率电度表等应用场合，采用高可靠性的铁电存储器是极佳的数据存储方案。铁电存储器（FRAM）是Romtron公司的专利技术产品，兼备RAM和ROM的性能，被认为是可能取代各类存储器的超级存储器。铁电存储器相对于其他类型的存储器主要具有三大特点：几乎可以像RAM那样无限次写入；铁电存储器可以跟随总线速度写入，无需任何的写入等待时间；超低功耗，写入时的能量消耗仅为E2PROM的1/2500。由于具有以上特点，因而铁电存储器为高可靠性的数据存储领域提供了良好的解决方案。6．LRTU的工作模式：在系统供电后自动进入休眠模式，等待WDT超时唤醒后，LRTU读取系统时间，判断是否该采集数据，如果该采集数据系统通过RS485和流量计通讯采集瞬时、正向累积、反向累积等并保存在铁电存储器中等待发送。判断是否该发送数据，如果到发送时间，LRTU将保存在铁电中的数据以短信的方式发送到中心。然后LRTU进入休眠模式，等待下次WDT超时唤醒。LRTU工作流程见图3。4（二）、GPRS通讯模块：华为GTM900-C无线模块是一款两频段GSM/GPRS无线模块。它支持标准的AT命令及增强AT命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，是高速数据传输等各种应用的理想解决方案。（三）、电池供电型电磁流量计：ABB公司的AquaMaster3TM是高性能的电磁流量计，完全5使用电池供电。采用RS485总线方式和其它设备通讯。其RS485模块通常模式下处于关断状态，必须使用唤醒指令将其唤醒后才能正常通讯，当检测到10s内RS485总线上没有数据时自动进入关断模式。RS485模块工作流程见图4。（四）、短信MODEM和中心服务器：1．短信MODEM：短信MODEM通过RS232和中心服务其连接。主要负责接收现场LRTU发送来的短信和向LRTU发送相关查询和设置指令。2．中心服务器：6中心服务器有工控机和UPS不间断电源组成。1)、系统功能设计：系统采用C/S结构。主要功能设计是以三层管理体系结构为模型。采用通用的数据接口将远传水表的数据纳入到供水综合信息管理系统中。2)、软件功能模块概述：本系统共分为七个部分：系统设置、原始数据录入、数据自动备份、数据统计、营业背景信息维护、历史数据查询、报表打印及账务管理。3)、中心查询数据如下图：三、使用情况及展望：“该系统目前已在天津市广泛使用……”总之，远传抄表及时和自动抄表系统自身科技含量高，技术难度大，尤其电池供电的远程抄表系统在供水中的应用解决了因传统市电布线距离远、不易取电和太阳能电池受天气等因素不能对偏远管道检测的问题。随着电子工业的快速发展而促7进远传技术和自动抄表技术的不断创新，不断发展，在未来的国内市场电池供电的远程抄表系统有着远大的发展前景。参考文献：[1]城镇建设行业标准CJ/T224-2006电子远传水表。[2]国家标准GB/T778.1-2007/ISO4064.1-2005封闭满管道中水流量的测量。[3]华为GTM900-C无线模块AT命令手册V1.01_090527。[4]AquaMaster3电池流量计编程指南COI/FET2XX-ENA版。