摘　要：介绍一种用KQ-100E模块实现的智能抄表系统。该模块可以直接利用电力网通信，采用FSK载波通信方式，通信的成功率高。微机通过RS232串行通信口与KQ-100E模块连接进行通信，不仅可以完成抄表系统数据的采集，还可以对采集得到的数据进行存储和运算，并对用户的三表进行控制，为用户提供方便、高效的服务。
关键词：电力载波；智能抄表；通信；应用

1引言
　　在我国很多地区，查抄居民电表、水表和煤气表的方式基本上都是抄表人员每月逐户查抄。这种落后的方式消耗大量的人力、物力，而且采集数据的时间跨度大、采集数据的准确度低，而且不利于数据的管理。随着科技的发展,出现越来越多的智能住宅小区。这类住宅小区除了满足人们最基本的居住要求外,还将方便、省时的智能服务提供给住户，实现住宅的三表(水、电、煤气)自动抄表、自动计费,已成为新型智能小区的必备条件。
　　自动抄表系统目前主要采用有线通信技术和电力载波通信技术。有线通信技术作为传统方法以其稳定性占有优势，但是，有线通信的铺线工程浩大，而且容易被人为损坏。同时，居民楼建成后，再在墙壁表面拉线，居民难以接受。电力载波通信技术能有效解决上述问题，它利用现有交流电源线作为通信线路，省去了铺线工程，优势明显。电力线载波通信技术出现于20世纪20年代初期。它以电力线路作为传输通道，具有通道可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等电力部门得天独厚的优点。本文介绍一种用KQ-100E模块实现的智能抄表系统。

2系统结构与工作原理
2.1系统结构
　　系统的结构框图如图1所示，系统主要由采集器、集中器和主机三部分组成。采集器和集中器的工作是由软件控制的。采集器和集中器之间通过市电网传输信号。集中器和主机可以通过智能小区的市话线、专线网、无线网和Internet连接。

　　采集器通过485线与各个基表相连，负责采集和发送电表的数据，集中器通过220V电力线与采集器通信，接收数据。集中器收到数据以后经市话线、专线网、无线网和Internet，通过modem将其送到主站的微机中进行处理。

2.2采集器
　　采集器由两个器件构成：单片机和KQ-100E模块，单片机将采集到的电表脉冲信号传送到KQ-100E模块中，模块经市电网将信号送到集中器里的KQ-100E模块。采集器的结构框图如图2所示。

2.3集中器
　　集中器由三个器件构成：KQ-1OOE模块、单片机和串口RS232。KQ-100E接收到采集器传来的信号后发送给单片机，单片机经串口RS232传给Modem，经电话网传给主站的微机处理。集中器的结构框图如图3所示。
2.4多采集器和集中器的连接
　　小区中有很多电表，因此，需要多个采集器来收集数据，图4给出多个采集器和集中器的连接方式。

3KQ-100E模块的功能
　　该模块的微机控制端由RX、TX、R/T三个端口构成，全是TTL电平，TX接微控制器，TXD端发送数据，RX接微控制器，RXD端接收数据，R/T为接收/发送控制端，R/T为高电平时模块处于接收状态,R/T为低电平时模块处于发送状态。＋5V端接入＋5V±0.25V的直流电源，＋5V耗电量约为40mA，VAA端为发送功率电源，可用直流不稳压电源，发送时的电流约为300mA（不发送时为O），VAA可在9V～15V之间选定（视需要而定，距离近或干扰小时采用低压，反之则用高压，最好不要超出18V）。VAA和＋5V电源最好用两组电源供电，以防发送部分工作时的尖峰脉冲对＋5V供电部分造成干扰，造成数据通信的紊乱和影响可靠性。
　　两个AC端可以直接接市电的火线和零线，也可以接火线和地线。在干扰较大的一栋大楼内通信时，建议使用零线和地线通信。在远距离户外通信时，可采用火线和零线或两个相线区间(380V)通信方式。本模块的接收灵敏度很高，因此，在所有模块都处于接收状态时，RX端将输出干扰脉冲，请用户在发送接收程序中考虑这个因素，请参考后面的程序。
　　在发送数据时，先置R/T为低电平，再用串行方式在TX端输入OFFH，再输入同步码等用户欲发送的数据，在接收端检测同步码后接收数据，并校验其数据的正确性。
　　一般在干扰较大时会影响接收性能，用户可降低波特率加以改善，若加入软件强滤波方式，效果会更好。例如在100b/s下加软件强滤波(每200μs检测一次RX端电平，当“1”的个数超过30次时置“1”，当“0”的个数超过30次时置“0”)，在强干扰的环境下也可获得较好的数据传送质量。
　　KQ-100E采用FSK载波通信方式。相对于扩频方案而言，FSK方式提供的是透明的载波通道，不需要对模块初始化编程，用户可以通过软件任意变换波特率，从而为过零点（市电50Hz的正弦波的零点）通讯、软中继（定址中继或无中心自动中继）、软件滤波的实现提供可能。

4软件
　　下面介绍89C51单片机和KQ－100E模块之间的通信程序（主频为11.0592MHz,波特率为1200b/s）。
4.1发送程序
　　
　　
4.2接收程序编程
　　
　　
4.3滤波问题的软件解决方案
　　由于电力线上的干扰比较严重，在模块通信距离较远，接收到干扰信号大于接收信号时，用户可通过编程用软件滤波方式提高数据通信距离及可靠性。编制设想如下：例如100位，发送1位需10ms,编程定时中断每277.78μs中断1次(对89C2051，在11.0592MHz晶体频率点，每256个机器周期中断1次),那么，在传送1位的时间内,中断36次。每次中断对RXD采样1次，分别对1或0计数，当0和“1”总计数为36时比较1和0的计数值，谁的数计得多就以谁为这一次接收到的数据位。
100位软件滤波程序：
100b/s1个起始位，8个数据位，1个停止位
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　

5结束语
　　利用KQ-100E载波模块设计的智能抄表系统的结构简单，通信的成功率高。智能抄表系统能节省时间、人力、物力,提高工作效率,降低物业成本,准确和及时地将住户所使用的三表数据显示出来,为实现小区科学、系统的物业管理提供了有效的解决方法。

参考文献

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