RS485總線在集中抄表中的應用

摘 要：傳統的集中抄表每個集中器都有GPRS通信模塊，這種方式費用太高不利于普及。本文使用縱橫通信方式，只需一個GPRS通信模塊并利用RS485總線進行數據傳輸，降低了系統成本。RS485是一種極具性價比、數據傳輸速度極快、通信傳輸距離較遠、抑制噪聲效果較好等優點其在集中抄表得到廣泛的應用。

關鍵詞：集中抄表；RS485總線；十字相連通信

目前，隨著我國改革開放幾十年的持續發展國人的生活質量不斷提高。居民小區越建越多伴隨著是水表使用量的增多和集中，為抄表員抄表帶來了麻煩。傳統的抄表方式抄表員需要每月挨家挨戶抄表收費，不僅抄表效率不高而且給居民帶來許多麻煩。由于各種原因導致的抄表員抄表數據往往出現偏差。為了解決上述種種問題，集中抄表技術呈現了一個良好可行的解決方案。

集中器與水表通信時集中器作為主機，水表作為從機，使用雙絞線掛接水表和集中器[1-2]。在以前的集中抄表通信只是單純的采取縱向通信方式即集中器與水表間的通信，這種通信方式需要每個集中器都要連接GPRS通信模塊，大大增加了成本不利于集中器的普及。本文采用縱橫通信方式，即增加了集中器與集中器間的通信。集中器與集中器和集中器與水表通信鏈路采用“十字相連”通信鏈路。

1 集中器結構與工作原理

圖1為集中器功能結構圖。圖1中，UATR通信就是下行通信信道，即集中器與集中器和集中器與水表通過RS485總線進行數據傳輸。集中器上行通信信道采用GPRS無線通信。集中器的工作原理[3]為：小區的物業管理中心每天都會定時通過上行通信信道（GPRS無線通信）向集中器發布傳送數據的命令，集中器接到命令后向主站發送存儲的數據。集中器定時采集所接水表中的數據，通過下行通信信道與水表進行雙向通信向水表發送指令，抄讀、保存水表中數據。

2 通信鏈路設計

LPC1574有4個UART接口，UART2，UART1應用在集中抄表系統的下行通信信道UART1和UART2 通過MAX485芯片實現將TTL電平信號轉換為RS485電平信號，通常波特率設置為9600。

在本文設計中集中器通過一對雙絞線利用RS485數據信號差分傳輸的方式進行通信。根據RS485總線特點[4]，連接方式可為主從式方式。集中器與水表通信時集中器作為主機，水表作為從機，使用雙絞線掛接水表和集中器。為了區別各水表，在系統中為每個水表都分配唯一的地址號。集中器與集中器通信時把每棟樓的第一單元的集中器作為主集中器，其余單元的集中器作為從集中器。集中器與集中器和集中器與水表通信鏈路采用“十字相連”通信鏈路，如圖2所示。

集中器與水表一次完整的通信過程為：集中器主動呼叫水表并向其發送包含水表地址碼的控制指令要求讀取數據，水表在監聽總線隨時準備響應總線的指令。一旦水表接收到的地址碼和自己的地址碼相同時向集中器發送數據，集中器接收數據。我們把主集中器稱為目的集中器其余的集中器稱為源集中器。集中器與集中器一次完整的通信過程為：主集中器主動呼叫從集中器并向其發送控制碼要求讀取該集中器所接水表的全部數據，源集中器接到命令后向目的集中器發送數據。

3 通信協議制定

3.1 集中器與水表通信幀格式說明：

（1）目的集中器為主集中器，源集中器為從集中器，都是有8位2進制數組成。（2）數據長度L為數據域的字節數，當L=0時表示無數據。（3）校驗碼CS為所有各字節模256的和，即各字節二進制算術和，忽略超過256的溢出值[5-6]。

3.2 集中器與水表通信幀格式說明：

3.2.1 幀起始符標志一幀信息的開始，結束符標志著一幀信息的結束。

3.2.2 地址域A0～A7是水表的地址號，由8位2進制數組成。當地址為FFH時，為廣播地址。控制碼是執行相關操作的依據。

4 通信線路防雷措施

由于集中抄表系統的通信線路較長，而且傳輸線通常暴露在戶外極易因為雷擊而引入過電壓導致燒壞通信芯片。為了能較大程度上防止雷擊本文對通信線路設計五層防護措施：（1）傳輸線置于金屬護管中。（2）采用屏蔽雙絞線進行數據傳輸。（3）在電路中加入放電管。（4）加保護電阻。（5）瞬間過壓保護二極管[6]。

5 結論

通過采用“十字相連”通信鏈路以及橫向、縱向都是通過RS485總線連接，大大降低了系統的成本有利于集中抄表的普及。通信鏈路防雷措施的設計能有效的減輕遭到雷擊時對通信芯片的破壞。

參考文獻

[1]李治.利用其它領域成果推動自動抄表進步[J].電測與儀表，2001（11）：5-8.

[2]李晶.居民小區自動抄表系統集中器的研究與設計[D]沈陽：沈陽理工大學，2007.

[3]陳永利.一種遠程自動抄表系統設計方案[J].中國科技博覽，2004（11）：15-17.

[4]John Howard.RS232/485 converter has automatic flow control[J].Electrical Design News， 2001（8）：25-31.

[5]朱榮華.CRC并行計算原理及實現方法[J].電子學報，1999，27（4）：143-145.

[6]王根義.CRC校驗碼算法的研究與實現[J].電子設計工程，1012（9）：38-39.

作者簡介：王澤華（1986-），男，遼寧大連人。