摘　要：住宅小區的智能化要求作為智能小區重要組成部分的自來水表、電能表、天然氣表等三種表具（簡稱三表）的管理智能化、網絡化。針對目前三表集抄系統的優缺點，設計出本系統，該系統由中心計算機、數據集中器、數據采集器和智能表具4部分組成，發揚了現有系統的優點，克服了現有系統的缺點。
關鍵詞：三表集抄　80C52　智能小區
    隨著科技的進步，人民生活水平的提高，對住宅區的管理提出了智能化，網絡化的要求。其中作為重要子系統的自來水表、電能表、天然氣表等三種表具（簡稱三表）的管理也要實現智能化、網絡化。智能小區的“三表出戶”在歐洲很流行，覆蓋90%的中高檔智能小區。依據中國國情，建設部提出了新建小區全部智能化，老城區執行智能化改造的方案。新建小區的智能化和老城區智能化改造都提出了三表集中管理的需求，這是一個很大的新興市場。目前，這個領域流行的系統主要由集中器和計算機管理中心組成。集中器負責將表具數據集中，再將數據集中上傳到計算機管理中心，由計算機管理中心進行處理、存儲、顯示等功能。
    由于系統中有水表和天然氣表，所以要求系統具有備用電源。目前，流行系統基本采用鉛蓄電池供電的方案，考慮成本，采用集中供電的方案，即同一單元的集中器用一個蓄電池供電。這系統的優點在于結構簡單，集中器的設計和實現容易。缺點有：由于集中器直接連接表具，所以系統中的集中器數量龐大，并且現有系統基本采用485組網模式，龐大的節點會造成485網絡的不穩定；集中蓄電池供電風險大，如果一個蓄電池出現問題，會造成一個單元的數據異常；由于集中器沒有存儲功能，一旦出現停電或者異常復位，會造成管理中心抄收間隔內的用量數據丟失。
參照中國國情，配合新建智能小區和老城區的智能化改造，總結現有系統大的優缺點，本課題準備研究設計一款智能小區三表運行數據的集中管理系統，滿足市場需求。
 
1　系統結構
本系統主要由智能表具、數據采集器、數據集中器和數據計算機組成的硬件系統和抄表管理軟件系統構成，其系統結構如圖1所示。

                                                        
                                                                   圖1　系統結構示意圖
此系統具有很好的兼容性和擴展性，既能實現一種表具的信息管理，又可對水電氣三表進行管理。智能表具將用戶的用量數據以脈沖方式輸出，數據采集器將脈沖信號進行采集、統計、存儲，數據集中器將采集器中的數據采集上來，并傳送給中心計算機，中心計算機實現用戶用量數據的抄收、統計、存儲和顯示等，并實現數據和相關部門營業管理軟件進行數據交互。
 
2　硬件設計
系統主要由中心計算機、數據集中器、數據采集器和智能表具4部分組成。其一，智能表具，負責將用戶的用量數據以脈沖方式輸出。其二，數據采集器。采用單片機80C52負責采集、存儲用戶用量信息、用戶表具信息，獨立備用供電。其三，數據集中器，負責數據采集器和中心計算機的通訊中轉。隔離中心計算機和數據采集器的網絡。數據集中器和其下的數據采集器可以構成一個系統，獨立運行。其四，中心計算機負責實現用戶用量數據的招收、存儲、顯示、統計等功能；負責和外部各個能源部門的營業機構的數據庫進行交互。
 
3　硬件設計
3.1　數據采集器
                     
                                                                        圖2　數據采集器功能框圖
       數據采集器如圖2所示：由CPU、電源、數據存儲器和485通訊管理芯片組成。
CPU采用低功耗的AT80S52，AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統可編程Flash存儲器。電源采用市電加備用電池的方案，備用電池采用可充電電池，在保證系統正常運行的同時，降低設備成本。數據存儲器采用FM25CL64。FM25CL64是采用先進的高可靠性的鐵電材料加工制成的8K字節的鐵電非易失性存儲器鐵電隨機存儲器或FRAM是非易失性的，并且可以像RAM一樣的快速讀寫數據。在掉電后可以保存10年。并且它比EEPROM和其他非易失性記憶體系統可靠性更高，結構更簡單功耗低等優點。485通訊管理芯片采用Maxim的Max1487E。Max1487E是用于RS-485與RS-422通信的低功耗收發器，每個器件中都具有一個驅動器和一個接收器。MAX1487的驅動器擺率不受限制，可以實現最高2.5Mbps的傳輸速率。這些收發器在驅動器禁用的空載或滿載狀態下，吸取的電源電流在120mA至500mA之間。另外，、MAX1487具有低電流關斷模式，僅消耗0.1µA。所有器件都工作在5V單電源下。
3.2　數據集中器
       數據集中器由電源、CPU、2個485通訊控制模塊組成，其中的2個485模塊主要用于與數據采集器和數據中心計算機通訊。
CPU采用飛利浦公司的P89C668，P89C668用先進的CMOS工藝制造，是80C51單片機家族的衍生品，其指令集和80C51 相同。單片機內帶64kB Flash存儲器，8kB Ram。該存儲器既可并行編程，在系統編程ISP中也可串行編程，在實際的成型產品中可通過ISP升級用戶程序。 該單片機有四個8位I/O口，三個16位定時器/事件計數器，多中斷源，四個優先級，可嵌套中斷結構，一個增強型UART和片內振蕩器以及時序電路。
由于本方案的備用電源已經分散到數據采集器中，故數據集中器中不再設計備用電源。
 
4　總結
本方案設計了一款低成本，高可靠性，便于實現的智能小區三表集中管理系統。在設計中規避了現有系統的集中供電和數據集中管理的弊端，采用易于實現的485組網方式，將小區的水、電、氣三表納入智能管理，提升了小區的智能化水平。經過對現有小區的調研，均對此方案表示了極大的關注。