智能小區(qū)集中抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控

摘 要：智能小區(qū)電表、水表和煤氣表數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)，對降低管理費(fèi)用、提高物業(yè)管理水平具有舉足輕重的作用。利用VB6.0 ActiveX通信控件MSComm和C-MBUS總線實(shí)現(xiàn)了單臺PC機(jī)與多個(gè)智能表的串行通信和監(jiān)控，可以集中控制分散設(shè)備、采集計(jì)量數(shù)據(jù)和自動(dòng)上報(bào)。

關(guān)鍵詞：智能小區(qū)；集中抄表系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；智能儀表

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）05-0129-03

近年，智能小區(qū)逐漸由構(gòu)想變成了現(xiàn)實(shí)，其中水、電、煤氣的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳是其重要組成部分。它的實(shí)現(xiàn)對提高物業(yè)管理水平和工作效率、降低管理費(fèi)用具有十分重要的意義，目前正被廣泛地推廣和運(yùn)用。

本文利用C-MBUS（China Meter-Bus）總線和Vb6.0的ActiveX──Microsoft Communication控鍵，實(shí)現(xiàn)了Windows環(huán)境下1臺PC機(jī)對小區(qū)“三表”的串行通信功能，并完成對數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。

C-MBUS是一種低成本的、一點(diǎn)對多點(diǎn)的通訊總線，具有通訊容量大（500點(diǎn)）、通訊速率高（9 600 bps）、抗干擾能力強(qiáng)、功耗成本低和設(shè)計(jì)簡單等特點(diǎn)。此外，C-MBUS搭建的自動(dòng)抄表通信系統(tǒng)還具有自動(dòng)登陸、節(jié)點(diǎn)中斷報(bào)警和雙向可中斷的先進(jìn)通訊功能。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

C-MBUS電氣特性規(guī)定，在兩線制傳輸方式下實(shí)現(xiàn)半雙工通信，在波特率為4.8 kb/s時(shí)通訊距離可達(dá)2.4 km，通訊容量為500個(gè)結(jié)點(diǎn)；當(dāng)通訊距離超過2 km時(shí)，可使用隔離中繼器使設(shè)備再延長2 km，增大通訊距離，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 C-MBUS通訊系統(tǒng)框圖

圖1中，串口RS-232經(jīng)總線集中器和C-MBUS總線隔離器與末端通訊節(jié)點(diǎn)——智能儀表相連?？偩€集中器接口電路如圖2和圖3所示，其主要由C-MBUS主控芯片CMT100和MAX232電平轉(zhuǎn)換電路組成。當(dāng)通訊總線上部分通訊節(jié)點(diǎn)的智能儀表發(fā)生故障時(shí)，總線隔離器確保剩余總線上的通信節(jié)點(diǎn)仍能實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)正常通訊。在總線上，各智能儀表被賦予唯一的地址碼，用以身份識別。

圖2 CMT100與PC機(jī)電平轉(zhuǎn)換電路

2 智能儀表的結(jié)構(gòu)與通訊功能

2.1 儀表的組成

隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，用戶表大多采用單片機(jī)組建的儀表智能系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，智能儀表的核心由零功耗磁敏傳感器、低功耗MSP430系列MSP430F449單片機(jī)和C-MBUS通信芯片CMT001構(gòu)成，它們之間的完美組合不但能完成數(shù)據(jù)的采集，還可以運(yùn)用一定的通信協(xié)議或遵循相同協(xié)議的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通信，硬件設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖3 CMT100與總線接口電路

圖4 CMT001與單片機(jī)的接口電路

2.2 智能儀表與計(jì)算機(jī)的通信

采用半雙工的通訊方式，智能儀表為從機(jī)，上位PC機(jī)為主機(jī)，總線集中器為C-MBUS的主控端，并實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的RS232進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，波特率為4 800 bps，通訊格式為3個(gè)前導(dǎo)字節(jié)（FE，F(xiàn)E，F(xiàn)E）、1位起始位（68H）、8位數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗(yàn)位、2位停止位，數(shù)據(jù)格式為十六進(jìn)制，且每個(gè)從機(jī)（智能儀表）被賦予唯一的地址，主機(jī)循環(huán)查詢，從機(jī)應(yīng)答方式。主機(jī)通過總線向智能儀表發(fā)送包含儀表地址的控制命令幀啟動(dòng)一次通訊，從機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，判斷主機(jī)呼叫地址是否和本機(jī)地址匹配：如果地址相同，則握手成功，智能儀表作出響應(yīng)，并給出相應(yīng)的返回碼；否則不會作出任何響應(yīng)。

3 用VB6.0實(shí)現(xiàn)對用戶表的串行通信控制

出于安全性的考慮，Windows環(huán)境下各種硬件資源直接由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和配置，編程人員通過應(yīng)用接口程序（API）或VC標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)來控制各種硬件資源。在VB6.0編程環(huán)境下，利用其提供的ActiveX控件——Microsoft Communication Control，version6.0（MSComm），通過設(shè)置MSComm控件屬性，PC機(jī)很容易實(shí)現(xiàn)串口通訊和管理。

MSComm常用的重要屬性如下：①Commport. 設(shè)置串口號，類型short設(shè)置為1，2，3等，分別為COM1，COM2，COM3.②Settings. 以字符串形式設(shè)置串口通訊參數(shù)，格式為MSComm.Settings=”4800，n，8，2”，字符串中的第一部分為波特率；第二部分為奇偶校驗(yàn)，其中n表示無奇偶校驗(yàn)，E表示奇校驗(yàn)，0表示偶校驗(yàn)；第三部分為數(shù)據(jù)位；第四部分為停止。③Portopen. 設(shè)置COM端口的狀態(tài)，類型為Bool.④Input.從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符，類型為Long. ⑤Output.向傳輸緩沖區(qū)寫一個(gè)字符，類型為Long。⑥InputLen. 設(shè)置從接收緩沖區(qū)取得字符數(shù)，類型為Short。⑦InputMode. 設(shè)置取回的數(shù)據(jù)類型，類型為VARIANT，0或comInputModeText表示以文本形式取回，1或comInputModeBinary表示以二進(jìn)制形式取回。如果數(shù)據(jù)只用ANSI字符集，則用comInputModeText；對其他字符數(shù)據(jù)，則使用comInputModeBinary.⑧Comm Event.串口事件，類型為Short.

另外，還有一些屬性比較重要，例如InBuffersize（設(shè)置輸入緩沖區(qū)的大?。utBuffersize（設(shè)置輸出緩沖區(qū)的大?。?、Sthreshold（設(shè)置輸出緩沖區(qū)允許的最少的字符數(shù)）、Rthreshold（設(shè)置輸入緩沖區(qū)允許的最少的字符數(shù)），Windows正是利用這些屬性的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)串行端口的中斷功能。

新建工程引用MSComm通訊控件，在窗體中添加以下控件：①1個(gè)MSComm控件，用于軟件對串口的訪問。②3個(gè)定時(shí)器控件，分別為TSend，TRev和TDelay，其中TSend用于PC機(jī)啟動(dòng)對各儀表發(fā)送周期性的命令，時(shí)期定時(shí)回傳實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；TDelay用于延時(shí)，即相鄰兩次指令發(fā)送周期，控制兩次周期指令傳送之間的時(shí)間間隔；TRev接收儀表設(shè)備回傳數(shù)據(jù)的響應(yīng)時(shí)間。③監(jiān)控軟件的核心是采用何種策略，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確獲取和處理現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)。endprint

本設(shè)計(jì)主要從以下幾個(gè)方面著手：①主機(jī)采用自動(dòng)循環(huán)方式查詢從機(jī)；②利用串口通信，采用半雙工確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳送和接收；③主機(jī)呼叫從機(jī)且無應(yīng)答時(shí)，給出相應(yīng)的提示，跳過該從機(jī)并執(zhí)行其他任務(wù)，避免系統(tǒng)因一個(gè)從機(jī)的故障而影響其他儀表正常通訊。

以下是通訊時(shí)的部分代碼和運(yùn)行界面，實(shí)時(shí)采集界面如圖5所示。

Dim iLoop As Integer

Dim iloop1 As Integer

…

cport（1） = "COM2"

…

cmbSerial（0）.Clear

vCommPointer = 0

For iloop1 = 0 To UBound（cport）

… //通訊參數(shù)的設(shè)置

cPortSpeedA（9） = "4800，n，8，2"

…

cmbSerial（0）.ListIndex = 0

cmbSerial（1）.ListIndex = 9

txtRevData.Text = "" //清空接受區(qū)

txtsendData.Text = "" //清空發(fā)送區(qū)

End Sub

Private Sub cmdSend_Click（） //通訊開始

…

Timesend = True //Timesend控件使能

…

End Sub

Private Sub timesend_Timer（）

Call senddata //調(diào)用發(fā)送程序

End Sub

Private Sub mscCom_OnComm（）

…

Select Case mscCom.CommEvent //中斷響應(yīng)事件

…

Case comEvReceive

timRev.Enabled = True

…

End Select

End Sub

4 數(shù)據(jù)的接收和處理

智能儀表回傳數(shù)據(jù)時(shí)即刻在主機(jī)上引發(fā)OnComm（）事件，在此事件處理函數(shù)中，首先判斷接收數(shù)據(jù)的完整性，然后將數(shù)據(jù)一次全部讀到所定義的變量中，根據(jù)流量計(jì)通訊協(xié)議重定義的內(nèi)容分別取出各字節(jié)，解析出意義并在屏幕上顯示如圖5所示。同時(shí)利用Access數(shù)據(jù)庫，在VB監(jiān)控程序中加入DATA控件，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，利用數(shù)據(jù)庫報(bào)表功能即可產(chǎn)生日、月、年報(bào)表，同時(shí)，可以通過編程將數(shù)據(jù)發(fā)送到各公司的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)能源計(jì)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)上報(bào)。

5 結(jié)束語

利用VB6.0的ActiveX空間實(shí)現(xiàn)Windows環(huán)境下，單臺PC機(jī)與255臺用戶表的采集和監(jiān)控，其數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，具有擴(kuò)展性好、調(diào)試維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，避免人工抄表工作量大、效率低等弊端。

參考文獻(xiàn)

[1]劉萌，周學(xué)明，郭安源.Visual Basic企業(yè)辦公系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[2]范逸之，陳立元.Visual Basic與RS-232串行通信控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

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作者簡介：賈琦（1989—），男，山西臨汾人，2012畢業(yè)于中北大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，工學(xué)學(xué)士。

〔編輯：李玨〕endprint

本設(shè)計(jì)主要從以下幾個(gè)方面著手：①主機(jī)采用自動(dòng)循環(huán)方式查詢從機(jī)；②利用串口通信，采用半雙工確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳送和接收；③主機(jī)呼叫從機(jī)且無應(yīng)答時(shí)，給出相應(yīng)的提示，跳過該從機(jī)并執(zhí)行其他任務(wù)，避免系統(tǒng)因一個(gè)從機(jī)的故障而影響其他儀表正常通訊。

以下是通訊時(shí)的部分代碼和運(yùn)行界面，實(shí)時(shí)采集界面如圖5所示。

Dim iLoop As Integer

Dim iloop1 As Integer

…

cport（1） = "COM2"

…

cmbSerial（0）.Clear

vCommPointer = 0

For iloop1 = 0 To UBound（cport）

… //通訊參數(shù)的設(shè)置

cPortSpeedA（9） = "4800，n，8，2"

…

cmbSerial（0）.ListIndex = 0

cmbSerial（1）.ListIndex = 9

txtRevData.Text = "" //清空接受區(qū)

txtsendData.Text = "" //清空發(fā)送區(qū)

End Sub

Private Sub cmdSend_Click（） //通訊開始

…

Timesend = True //Timesend控件使能

…

End Sub

Private Sub timesend_Timer（）

Call senddata //調(diào)用發(fā)送程序

End Sub

Private Sub mscCom_OnComm（）

…

Select Case mscCom.CommEvent //中斷響應(yīng)事件

…

Case comEvReceive

timRev.Enabled = True

…

End Select

End Sub

4 數(shù)據(jù)的接收和處理

智能儀表回傳數(shù)據(jù)時(shí)即刻在主機(jī)上引發(fā)OnComm（）事件，在此事件處理函數(shù)中，首先判斷接收數(shù)據(jù)的完整性，然后將數(shù)據(jù)一次全部讀到所定義的變量中，根據(jù)流量計(jì)通訊協(xié)議重定義的內(nèi)容分別取出各字節(jié)，解析出意義并在屏幕上顯示如圖5所示。同時(shí)利用Access數(shù)據(jù)庫，在VB監(jiān)控程序中加入DATA控件，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，利用數(shù)據(jù)庫報(bào)表功能即可產(chǎn)生日、月、年報(bào)表，同時(shí)，可以通過編程將數(shù)據(jù)發(fā)送到各公司的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)能源計(jì)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)上報(bào)。

5 結(jié)束語

利用VB6.0的ActiveX空間實(shí)現(xiàn)Windows環(huán)境下，單臺PC機(jī)與255臺用戶表的采集和監(jiān)控，其數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，具有擴(kuò)展性好、調(diào)試維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，避免人工抄表工作量大、效率低等弊端。

參考文獻(xiàn)

[1]劉萌，周學(xué)明，郭安源.Visual Basic企業(yè)辦公系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[2]范逸之，陳立元.Visual Basic與RS-232串行通信控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

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作者簡介：賈琦（1989—），男，山西臨汾人，2012畢業(yè)于中北大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，工學(xué)學(xué)士。

〔編輯：李玨〕endprint

本設(shè)計(jì)主要從以下幾個(gè)方面著手：①主機(jī)采用自動(dòng)循環(huán)方式查詢從機(jī)；②利用串口通信，采用半雙工確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳送和接收；③主機(jī)呼叫從機(jī)且無應(yīng)答時(shí)，給出相應(yīng)的提示，跳過該從機(jī)并執(zhí)行其他任務(wù)，避免系統(tǒng)因一個(gè)從機(jī)的故障而影響其他儀表正常通訊。

以下是通訊時(shí)的部分代碼和運(yùn)行界面，實(shí)時(shí)采集界面如圖5所示。

Dim iLoop As Integer

Dim iloop1 As Integer

…

cport（1） = "COM2"

…

cmbSerial（0）.Clear

vCommPointer = 0

For iloop1 = 0 To UBound（cport）

… //通訊參數(shù)的設(shè)置

cPortSpeedA（9） = "4800，n，8，2"

…

cmbSerial（0）.ListIndex = 0

cmbSerial（1）.ListIndex = 9

txtRevData.Text = "" //清空接受區(qū)

txtsendData.Text = "" //清空發(fā)送區(qū)

End Sub

Private Sub cmdSend_Click（） //通訊開始

…

Timesend = True //Timesend控件使能

…

End Sub

Private Sub timesend_Timer（）

Call senddata //調(diào)用發(fā)送程序

End Sub

Private Sub mscCom_OnComm（）

…

Select Case mscCom.CommEvent //中斷響應(yīng)事件

…

Case comEvReceive

timRev.Enabled = True

…

End Select

End Sub

4 數(shù)據(jù)的接收和處理

智能儀表回傳數(shù)據(jù)時(shí)即刻在主機(jī)上引發(fā)OnComm（）事件，在此事件處理函數(shù)中，首先判斷接收數(shù)據(jù)的完整性，然后將數(shù)據(jù)一次全部讀到所定義的變量中，根據(jù)流量計(jì)通訊協(xié)議重定義的內(nèi)容分別取出各字節(jié)，解析出意義并在屏幕上顯示如圖5所示。同時(shí)利用Access數(shù)據(jù)庫，在VB監(jiān)控程序中加入DATA控件，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，利用數(shù)據(jù)庫報(bào)表功能即可產(chǎn)生日、月、年報(bào)表，同時(shí)，可以通過編程將數(shù)據(jù)發(fā)送到各公司的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)能源計(jì)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)上報(bào)。

5 結(jié)束語

利用VB6.0的ActiveX空間實(shí)現(xiàn)Windows環(huán)境下，單臺PC機(jī)與255臺用戶表的采集和監(jiān)控，其數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，具有擴(kuò)展性好、調(diào)試維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，避免人工抄表工作量大、效率低等弊端。

參考文獻(xiàn)

[1]劉萌，周學(xué)明，郭安源.Visual Basic企業(yè)辦公系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[2]范逸之，陳立元.Visual Basic與RS-232串行通信控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

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作者簡介：賈琦（1989—），男，山西臨汾人，2012畢業(yè)于中北大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，工學(xué)學(xué)士。

〔編輯：李玨〕endprint