探討如何設計利用單總線技術的遠程智能開關檢測系統

陳適

（國網福建省電力有限公司營銷服務中心，福建福州 350012）

0.引言

在遠程智能開關的運行中，為了保障其穩定的運行下去，就需要實時對其開展針對性的智能檢測，但是其傳統的遠程智能開關監測系統，往往在運行中會受到諸多方面的因素影響，對其檢測結果造成不良的影響，因此就需要設計出一套穩定性較高的檢測系統，以此保障整體的檢測結果滿足當下的實際需求。

1.遠程開關狀態檢測問題分析

現階段為了實現遠程開關狀態的檢測方式，基本上分為2種不同的方式。首先，需要在每一個開關兩端，單獨引出已對接線，之后對其開關的分合狀態進行直接的檢測，這種方法在實際操作中比較便捷。但是弊端是在開關數量較多的情況下往往需要大量的傳輸線，因此整體的施工流程也較為的復雜，缺乏較高的穩定性。其次，對于每一個開關而言，都附有一個單獨的串行控制芯片，因此利用RS485等總線的方式，就可以將其開關狀態發送到控制器上。這樣的方法下，使得往往需要較少的線纜，但是在實際的使用過程中卻需要較多的附件量。同時，整體的設備體積也比較大，并伴隨著較大的成本量。而在一些文獻當中提出的3線制檢測方法，讓每一個開關并聯一個組織，就可以很好地確定出精密電阻。同時，還需要將全部的電阻串聯并入恒流源當中。伴隨著開關的分合使得整個開關的網絡電阻值，以及相關的電壓值都存在著不同的效果。利用AD轉換之后的電壓值，使得更好地教育智能算法的方式，確定出具體的開關分合狀態。同時，對于這種方法而言，就需要使用較為精密的電阻。而在開關較多的情況下，就會導致電阻阻值的選擇較為復雜。在長距離的傳輸過程中，其模擬電壓的過程中，經常會受到一定的干擾，因此直接導致對檢測精度造成影響。

2.系統硬件構成

在本文的分析中，提出基于單總線技術下的遠程智能開關檢測系統，在各個開關檢測點的單總線可尋址開關，采用的是DS2405從機，可以很好地直接對開關的分合狀態進行直接的數據讀取。其次，在單片機串口的工程中，將128個開關狀態串行進行直接的信息送出。之后，還為了保障在實際的運行過程中，可以實現對硬件結構方面的簡化處理。因此，在具體的設計過程中，可以采用5V電源經2個二極管分壓的方式，使電壓大致處于3.6V的程度，同時這樣的輸出口可以有效實現對發光管的控制，因此并不需要限制電阻。

在本文的設計過程中，其采用的DS2405有著較為獨特的作用，篩選時并不需要使用電源線，器件在實際的運行中，所需要的能源基本上都由DATA線材所提供。在每一個該構件上，都存在著唯一的64為ROM注冊碼，以此為主機尋址使用。該構件可以并聯到2根線上，從而形成單總線形式與主機進行通信連接。這樣的處理方式，能夠極大滿足當下大量引線與邏輯電路的使用需求。另一方面，在對PIO口進行處理的過程中，還需要注重進行開漏引腳，需要接上相應的上拉電阻，上述處理方式需要使用3根線材。

在多點測控系統的過程中，利用單總線的方式進行傳感網絡方面的設計，往往可以讓系統呈現出更加簡潔的方式，因此實際的使用可靠性比較高。這樣的設計方式，顯然能夠成為一種十分可靠的設計方式。在機體的使用中，也會受到信號可靠性方面的影響。單總線協議當中，理論協議可以達到750m的程度。但是在實際的使用過程中，無法達到這樣的長度等級，與模擬信號相比，這樣的數字信號遠距離傳輸中，雖然對干擾并不敏感，但是實際的傳輸線路分布電容下，會引起一定的信號波形畸形，因此也會導致對信號傳輸的實際距離造成直接的影響。使用單總線器件傳輸的過程中，有關領域通常會使用普通信號電纜，普通信號電纜在長度超過50m 的時候，就會導致傳輸的數據出現一定的偏差。因此，需要使用雙絞線帶屏蔽功能的電纜，可以有效避免傳統普通電纜所出現的傳輸距離受限問題。

因此，在節點較多的情況下，就需要使用星型拓撲的結構形式，以此形成多個單總線，降低傳輸的實際長度。在形成的每一條總線長度上，所掛節點數目還需要得到充分的考慮，同時對傳輸線信號的延遲等因素進行針對性的處理。從提升信號傳輸可靠性的角度進行分析，一般情況下，當存在一條單總線時，器件的總數量并不會超出30個以上，在點與點之間的距離上，也并不會超出5m的程度。

例如，在針對溫度控系統進行設計的過程中，通常會采用下位機這一設備，下位機是基于16位MCU單片機，在設計中需要當作主控制器使用，其功能則在于可以作用于整個系統，實現對系統整體運行狀況的控制以及調節，從而改善系統性能。在系統實際運行過程中，下位機的應用同樣可以很好地對系統自動控制的參數進行分析，保障操作單總線數據傳感器能夠正常運行。此外，下位機同樣可以應用到單總線的轉換芯片上，對外界環境溫度進行相應的數據信息的采集，以及分析，并利用液晶顯示屏的參數進行顯示，并在之后的參數傳輸過程中，以無線網絡的傳輸方式為基礎，對上位機上的PC進行處理。而在之后進行處理的過程中，則需要使用無線網絡的方式，同時對溫室進行各種功能性的操作，保障全面提升溫度控制系統的穩定運行效果。

3.系統軟件設計

單總線技術下的遠程智能開關檢測系統，在實際的設計中，往往要設計出128點開關狀態檢測子程序。在串口顯示子程序當中，相對比較簡單，因此并不需要進行過多的敘述。其次，開關狀態監測的過程中，本質上就是對其DS2405單總線器件進行針對性的操作。

單總線器件當中具備著復位、寫1與寫0的讀取位等基本操作。因此，字節在傳輸的過程中，就可利用多次調用的操作方式，實現操作目標。進行設計的過程中需要有關人員制定出各個操作的實際內容，進而明確出具體的操作流程與步驟。

對于每一個單總線器件而言，都是全球唯一的64位下的ROM注冊碼，同時基于位數的高低順序，有著8位CRC校驗碼、48位序列號碼等方面的效果。在單總線網絡中，主機使用ROM注冊碼的時候，進行尋址需要基于機器件。另一方面，由于注冊碼是從固化的器件當中，找出不同的器件ROM注冊碼，這樣才可以很好地對其器件進行相應的操作處理[1]。

在主位發出的尋址器件，需要形成64位的ROM注冊碼。因此只有具備64位的地址相匹配的器件，才能夠更加有效地對后續命令，或者對相關操作做出針對性的響應。另外，對于其余的器件而言，需要等待復位操作的指令。在64位注冊碼相匹配之后，就可以保障器件的PIO口狀態可以實現自動化的翻轉，并送出PIO口狀態[2]。

出現總線上無法確定出ROM注冊碼的情況下，就需要使用特定的指令，對其行為進行確定。特別是在64位注冊碼確定之后，就可以讓相關區間發送出PIO狀態。

相比較上述2條命令而言，利用Match ROM的命令形式可以很好地讀出PIO口狀態，實際上是開關狀態的補碼。當下對其Search ROM則可以很好地讀出實際的開關狀態補碼。當下進行實際的操作過程中，還需要對其實現針對性的分析，以此保障利用這樣的操作方式，發揮出針對性的命令，及時獲取到相關的開關狀態和信息[3]。

128點的開關狀態檢測過程中，其子程序的流程設計中，所采用的單片機，先從P1.0所在的單總線位置開始，并對其總線上的每一個環節，都需要進行針對性的復位操作，之后發出命令，以及確定出ROM注冊碼之后，就可以找到相關的器件類型[4]。當下，在不同的開關狀態當中，都需要在總線上對16點完全讀出，此后才能夠基于上述的操作，對下一條總線上的16點開關狀態實現針對性地調整分析。其次，還需要在讀出全部128點開關狀態之后將其整個循環操作，都要經過600ms的程度，以此滿足一般遠程開關檢測方面的功能性要求。

單總線是現階段系統設計中，所需要串行總線最少的設計方式。在遠程監控系統的設計中，已經伴隨著科學技術的發展，越發地普及在各個空域當中。當下基于單總線技術下的遠程智能開關檢測系統，相比較傳統的遠程開關檢測方式而言，具備較為明顯的可靠性與價值性。同時，傳輸信號方面的數字化發展，使系統呈現出更加良好的抗干擾性，并不會受到周邊環境的影響，因此整體的可靠性較高。另一方面，在長期的運行中，也可以順利地解決出現的各種問題，因此整體系統具備較強的功能性。

4.遠程設計實例分析

為了保障設計出的單總線技術的遠程智能開關檢測系統的合理性進行分析，可以從實例分析的方式出發，對其方案的合理性進行評估。例如在某溫度遠程監控系統的開關檢測系統設計中，是基于IAR集成環境進行開發。

4.1 溫室環境數據庫設置

進行該模塊的設計中，主要是對溫室的每一個環境，進行合理的設計與分析，因此就可以很好地改變溫室作物的過程中，基于實際的情況出發，實現針對性的參數修正。這樣就可以保障溫室有著較高的實用性與操作便利性。

4.2 環境檢測模塊

在進入環境檢測模塊當中，使得系統會首先讀取環境數據庫當中的不同環境信息，之后與傳感器當中的數據信息進行比對分析，以此可以實現對其設施開關的控制，實現自動化的控制操作。在環境溫度較為合適的情況下，機會使得模塊將顯示的數據信息傳輸到上位機PC中。

4.3 環境控制模塊

對于這個模塊的設計就是通過系統自動化地接入，同時也可以基于人工的方式進入系統當中。這樣的設計模式極大地提升了系統的整體運行可靠性。其次，對于該模塊而言，在實際運行中可以對一些參數進行有效的控制，并實時地采集一些數據信息，為用戶呈現出實時的參數調用。在該模塊的使用下，更加科學合理地幫助人們對作物環境進行實時的控制與管理。

在這些不同功能的設計中，可以很好地滿足系統的運行需求。特別是對于模塊的合理設計，往往可以很好地幫助人們對其環境實現良好的調整與控制。單總線是一種在現階段在設計中，所需要接線最少的串行總線，同時在遠程的監控系統設計中，得到了較為長遠的應用。在單總線技術的使用過程中，遠程智能化的開關機系統，以及傳統的遠程開關檢測方法相比較之后，可以發現極大地降低了使用的線纜總數，同時全面降低了施工建設的整體難度，因此這是一種十分具備性價比的建設方式。其次，在進行傳輸信號的數字化發展進程中，也讓該系統可以很好地提升系統抗干擾性，并保障系統在運行的過程中，保持一個較高的可靠性。在長期的實踐過程中，發現這種可以很好地基于呼叫系統進行穩定的運行，同時在系統的穩定性方面發揮出了較高的優勢。

5.結語

在本文所設計出的單總線下的遠程智能開關的系統設計方案中，可以很好地發揮出智能化的控制效果。同時相比較傳統的設計方案而言，無論是在設計成本還是在操作性上，都有著較高的技術優勢性。因此，在實際的使用過程中就需要得到進一步擴展，能夠針對實際情況，實現該方案的進一步優化與調整，特別是對于一些重點監控環節，需要實現硬件與軟件方面的全面優化，以此滿足當下遠程智能開關的檢測需求。