基于电话网的多功能煤气管道自动抄表系统

摘要：为了保证远程自动抄表系统的准确性和可靠性，介绍了一种基于电话网用单片机控制的多功能煤气管道远程自动抄表系统。整个系统由主控端和客户多功能煤气表端组成，主控端与客户端通过电话线网实现自动抄表。该系统布线简单，数据传输的可靠性和安全性都较好。
关键词：电话网；多功能煤气表；远程自动抄表；数据传输

0 引言
    目前居民小区的水、电、煤气耗能读取的方式有四种，分别是：预付费式、有线抄表方式、无线抄表方式、混合式。预付费式的储值卡表比储值卡电话的操作机构要复杂，且由于储值卡表是预付费，无需抄表，这对能耗公司每个月的能耗量及管网漏损等无法统计和考核；有线抄表方式布线复杂，且功能单一；无线抄表方式抗干扰能力薄弱，使系统的可靠性受到威胁。
    本文介绍了一种多功能煤气管道远程自动抄表系统，该系统由主控端和客户多功能煤气表端组成，主控端与客户端通过电话线网实现自动抄表。介绍了整个系统的组成框图及各部分功能，着重介绍了客户多功能煤气表端数据采集控制模块和通信模块的组成框图、硬件设计、软件流程；主控端Modem芯片模块的硬件设计、程序流程和主控端的抄表管理系统的软件设计。

1 系统总体设计
    为保证多功能煤气管道抄表系统的准确性和可靠性，提高能源管理的科学性、规范性，对系统提出以下设计要求：客户多功能煤气表端采用光电传感器采集能耗、显示当前的能耗数量、记忆所用煤气量、漏气检测、熄火检测、控制通风设备、来电判断。为保证传送数据的安全性，在主、客端通信中制定密码协议，给数据库进行加密，同时对系统管理软件设置只有相应权限的管理员才可进行相应操作。系统总体设计框图(如图1所示)抄表系统的结构主要由两大块组成：主控端和客户多功能煤气表端。

    主控端与客户端通过电话线网实现自动抄表。客户多功能煤气表的采集控制模块不断读取煤气表的记数脉冲，记忆并不断显示已用煤气量；同时煤气表还有自动漏气检测，自动通风控制，自动熄火检测，气路自动开闭控制，语音报警等多种功能。当客户多功能煤气表的通信模块一旦检测到为主控端拨号，就将采集控制模块中所记忆的所用煤气量数据通过电话网传送到主站，主站计算机通过系统管理软件接收数据，并对数据进行自动换算、汇总、统计，计算出用户交纳的煤气费用的余额，并能根据用户余额是否足够，发送指令给用户表，用户表端根据主控端下发的指令判断并控制煤气电磁阀的开关。

2 客户端多功能煤气表硬件设计
    客户多功能煤气表端采用光电传感器采集能耗，采用PS7219显示当前的能耗数量，采用X25045记忆所用煤气量，采用QM—N2型气敏传感器作为漏气检测元件，采用MF58型热敏电阻作为熄火检测元件，用光电耦合芯片MOC3061驱动晶闸管BTA1200控制通风通道，采用HT9032C进行来电判断，用Modem芯片MSM7512B通过发送／接收FSK信号实现与主控端的通信。通过与门74LS00扩展4个中断，分别利用P0．0～P0．3实现采集用气量数据、自动控制煤气管道、漏气检测、振铃判断。硬件设计如图2所示。

    在图2中客户端多功能数字式煤气表端的工作过程是：主程序定时刷显示和记忆所用煤气量，通过扩展中断口的方法，实现4个外信号的中断。外部中断0的中断来源是P0．0口和P0．1口，P0．0脉冲计数所用煤气量，P0．1控制气路的开闭开关；外部中断1的中来源是P0．2口和P0．3口，P0．2口漏气检测，P0．3振铃检测。通过相中断程序分别实现采集、显示并记忆煤气用量、控制气路自动闭、漏气检测、拨打报警电话、通风控制、判断来电号码和主机之间的通信等。

3 主控端硬件设计
    主控端通过一个标准Modem连到一台固定电话机，通过抄表管理系统软件实现向数据库中的用户自动拨号；主控端的Modem芯片模块通过LM567判断对方是否摘机，用MSM7512B自动接收客户端发送来的煤气量的数据，并将数据准确的传送给主控PC机，数据经过自动换算并保存入库。主控端硬件设计如图3所示。

4 系统的软件设计
    系统的软件设计包括客户多功能煤气表的程序和主控端的程序两大部分，主控端的程序又包含Modem芯片模块的程序和抄表管理系统软件。客户多功能煤气表端的程序固化在客户端MCU中，主要由主程序，外部中断0，外部中断1程序和定时器0中断程序组成。其中，外部中断0子程序用来计数脉冲、记忆所用煤气量和手动开关供气通道；外部中断1子程序用来检测漏气和检测振铃；串口中断用来采集来电号码；定时器0中断程序用来控制通风设备开启时间。主控端的Modem芯片模块程序固化在主控端的MCU中，由主程序和中断0程序组成。当主控端通过L45 67判断到对方摘机，程序进入中断0程序，并开始接收数据。主控端的抄表管理系统采用VB开发数据库，在VB环境中通过MSCOMM控制串口，实现定时自动拨号和手动拨号，采用DAO，ADO对象模型和SQL语言实现对Access数据库的访问，查询和操作，采用通过数据报设计器(Data Rep-ort Designer)与数据环境设计器(Data Environment Designer)设计打印报表。
4．1 客户多功能煤气表的主程序
    客户端多功能煤气表的主程序流程图如图4所示。它是客户端程序的主线。硬件上电复位后，进入主程序，先对一系列芯片初始化，再设置定时器T0和T1的初始值，然后读取E2PROM中存储的煤气量数据并显示。接着开中断，循环进行熄火检测，并等待中断。

4．2 主控端Moderm芯片模块主程序
    主控端的Moderm芯片模块硬件电路复位，软件进入主程序。先设置一标志位Flag，根据它的值判断当前用户是否摘机。若Flag为1，则对方没摘机，循环判断；若Flag为0，说明对方摘机，不断接收数据，直到对方挂机，接收到的数据通过MCU的RXD经过MAX232传送给主机抄表管理系统。抄表系统根据汇算结果，即用户所用煤气量与所交费用核算结果来发送指令给MCU，MCU通过MSM7512B发送指令给对方用户。流程图如图5所示。

5 结语
    实验证明，该系统布线简单，数据传输的可靠性和安全性都较好。本文方法同样也适用于抄录水表、电表数据。