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随着社会经济的进步，住宅商业化发展迅速，住宅水、电、气、热表的抄表和收费问题日益突出。 如何有效解决入户抄表收费的技术难题，提供合理、完整、系统的实施管理方案，需要企业、科研和公用事业管理部门的共同努力。 目前，住宅水、电、气、热表的远程抄表系统形式多种多样，但市场比较混乱，技术还不成熟。 目前还没有市场认可的完整的系统实施管理方案。 传统的有线抄表系统布线复杂、可靠性差、维护困难、难以实现管理升级，不能满足市场对旧楼系统改造的要求； 而新的GPRS和SMS GSM网络抄表方式使用成本高，不适合大规模推广。

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无线智能远传水表系统以其安装方便、维护快捷、不受安装环境和布线限制等优点，成为水表行业智能化管理的领先系统。 系统一般由自来水公司微机数据管理系统、现场数据下载器（手抄机）、数据集中器、无线远传智能水表四部分组成。 其中，无线智能远传水表是整个系统的基础部分，是信息产生单元。 它一般是在原有基表的基础上，由新型传感器和控制电路板组成。

1 无线智能远传水表实现的功能

无线通信在用户使用环境中容易受到外界环境的影响，如小区楼宇间环境、小区楼层高度、楼宇间距、城市无线通信环境的干扰源等。小区的房间结构等都有很大的影响。 所以，电表的安装，楼宇集中器的安装，小区集中器的安装，特别是楼宇集中器的无线通信天线，小区集中器的无线通信天线。 如果用手抄楼宇集中器，可将楼宇集中器安装在楼道内，天线引出室外。 如果小区集中器采用楼宇集中器，楼宇集中器建议安装在楼宇屋顶。 安装在屋顶的聚光器可采用太阳能或220V市电供电。

通过分析，确定无线智能远传水表应实现以下功能：水量自动计时或定量报告； 根据集中器指令控制水表阀门开关功能； 远传水表损坏或干扰自动上报、用水量异常（过大或过小）、电池电量不足功能； 参数设置功能根据管理部门的需要进行。

2 硬件电路设计

无线智能远传水表的无线通信频率选择公共频段（ISM频段）。 仪表采用电池供电，保证在市电停电时仪表对信息的采集和存储不受影响。 按照行业标准的要求，电池的使用寿命大于6年，所以整个产品的设计要充分考虑功耗问题。 电池为高能锂电池，选用低功耗器件，设置精准的微功耗工作模式，保证电池的使用寿命。 采用双传感器、软件纠错、抗干扰技术、加密技术，保证数据采集、存储、传输的准确性。

2.1 无线智能远传水表的组成及功能

无线智能远传水表主要包括以下单元：单片机、输入采集、无线数据传输、电源、阀门控制、电压检测单元。

2.2 各单元电路的硬件设计

2.2.1 输入信号采集单元

传感器选用小型干簧管，接触阻抗低，无待机功耗，可靠性好。 作为磁传感器，当磁铁进入干簧管的临界区时，干簧管会多次吸合，造成重复计量。 为了提高测量的准确性和抗干扰性，产品采用了双传感器设计。 单个传感器无论开启多少次都算一次开启，只有两个传感器开启一次才算一次有效测量。 本设计的计量单位为0.1t。 当两个传感器同时吸合时，认为是外界强磁干扰，水表执行关阀动作。 将单片机RB0、RB4引脚设置为检测端。

2.2.2 MCU设计

单片机选用的是Microchip公司生产的PICl6F628A芯片，功耗低，抗干扰能力强，编程调试方便，价格低廉。 单片机是精简指令集处理器（RISC），共有35条汇编指令，使用简单有效。 PICl6F628A共有18个引脚，标准工作电压为5V，外接晶振最高可达20MHz。 其内部资源非常丰富，包括2KB的Flash程序存储器、224B的数据存储器、2个模拟比较器、1个PWM控制器、1个16位定时器/计数器、1个8位定时器/计数器、1个8位定时器、上电启动电路、掉电复位电路和看门狗电路等。PICl6F628A还可以响应定时器、比较器、RB口等多种硬件中断。 合理利用这些资源，可以有效简化外围电路，降低产品成本。 为了降低整机功耗，定时器1的时钟脉冲选用片外晶振电路。 晶振频率为32.768k，匹配电容为22p，内部分频8分频，使得脉冲数为24225（5FH，0FFH）时，计时时间达到10s。

2.2.3 无线数传单元设计

无线数传芯片选用高度集成的多通道射频收发芯片CC1100，控制方便，功能强大，体积小，价格低，功耗低，抗干扰性强。 CC1100的引脚SPI_SCK连接到微控制器引脚RAl（输出）； SPI_SI连接到单片机RA2引脚（输出）； SPI_SO连接到微控制器RA3引脚（输入）； SPI_CS接单片机RA6脚（输出）； GDO0 连接到微控制器 RA7 引脚（输入）。

CC1100的软件设计主要是利用TI提供的内部寄存器设置软件Smart Studio对CC1100控制寄存器进行设置。 配置软件参数时注意选择输出功率为10dBm，中心频率为433.92MHz，数据传输速率为这些主要参数输入后，专用配置软件会自动转换所有控制的参数值将CC1100的寄存器设置为芯片的最优设置，通过单片机将这些参数按照约定的地址写入CC1100的具体寄存器中。 可以保证CCll00稳定可靠的工作。 在程序设计中，应定期刷新CC1100控制寄存器的设置，防止在外界强干扰环境下寄存器内容发生变化，使芯片无法正常工作。 在CC1100的软件设计中，需要注意在无线数据传输过程中关闭其他辅助设备的工作状态，以保持传输数据的可靠性和稳定性。

2.2.4 阀门控制单元设计

驱动电磁阀开关的芯片是L9110芯片。 芯片具有两路TTL/CMOS兼容电平输入，具有良好的抗干扰性； 两个输出端可直接驱动电机正反转运动，具有大电流驱动能力智能无线远传水表设计及应用研究，每路可通过800mA持续电流，峰值电流能力可达1.5A； 同时具有较低的输出饱和压降； 内置钳位二极管，可释放感性负载的反向冲击电流，驱动性能安全可靠。 单片机RB5脚设置为关阀控制； RB3脚置位开阀控制； RB2引脚设置判断阀门是否到位； RB1脚置位判断阀门是否关闭到位。

2.2.5 电源电压检测元器件的选择与设计

电压检测芯片选用的是低功耗的MCP111芯片。 当电源电压高于检测电压时，MCPlll输出保持高电平； 如果低于检测电压，则输出变为低电平，提醒电源电量不足。 将单片机引脚RA5设置为电源电压检测输入引脚，低电平有效。 本产品设置MCP111的检测电压为3V； 检测到电池电压低并报警后，仍能保证控制电路板正常工作三个月以上，为更换电池提供时间余量。

3 软件设计

智能无线远传水表软件采用模块化设计。 该程序主要由以下几个主要子程序组成：主程序模块、定时中断处理程序模块、取水处理程序模块、接收无线数据处理程序模块、数据传输程序模块。

3.1 主程序设计

智能无线远传水表上电后，系统软件一一检测各功能模块的工作状态。 主要包括传感器模块检测、定时器模块检测、阀门执行器检测，特别是CCll00的工作参数设置以及设置完成后的结果检测。 这些模块检测正常后，系统检测灯熄灭，系统进入低功耗工作状态。 进入低功耗运行的系统只能通过中断开启。 系统从低功耗启动进入工作状态有两种方式：一种是当有传感器信号进入时，传感器信号启动中断系统； 另一种是在定时器超时后启动中断系统。 系统开机后，执行中断操作后返回低功耗模式。

3.2 定时中断处理程序设计

计时开始时间为每 10s 一次。 启动后主要作用是：打开接收机，检查是否有无线电信号进来，如果没有，则进入低功耗状态，如果有，则判断是否是协议规定的命令。 如果是指定命令，则执行相应的操作，否则关闭接收机，进入低功耗。 数据24小时定时自动传输一次，阀门每月定时清洗一次。

3.3 取水处理程序设计

当水表的传感器有信号时，通过软件过滤后判断是否为有效信号。 如果是无效信号，则直接退出中断。 如果是有效信号，则进行计数和水量计算智能无线远传水表设计及应用研究，计算完成后将数据存入单片机内部存储器。 分析是否达到要发射的水量，如果达到要发射的水量，则发射数据，否则，退出并中断。

3.4 接收无线数据处理程序设计

设置CC1100为接收状态，如果有接收信号，等待接收数据，读取CC1100寄存器中的接收数据。 读取指定字节数的数据后，对数据进行解码，判断数据的正确性。 如果数据正确，则根据指定的命令执行相应的操作； 否则，退出接收状态。

4。结论

通过无线远传智能水表的供电参数、无线电性能、信号输出测试、控制功能测试、水表性能测试，其主要参数均达标，设计要求的技术指标和性能均达到标准。已实现。 本系统方案采用无线数据传输方式，可以方便地实现室内仪器的数据输出、集中统一管理。 该系统成本低、可靠性高、易于扩展、网络管理方便。 、燃气、热能的抄表和收费问题，具有很高的经济效益和社会效益。