无线智能水表系统

　　引言

　　随着电子应用技术及信息产业的飞速发展，智能建筑和智能小区越来越多，采用传统的计量技术和抄表方式已无法满足国家节能减耗的需求。目前国内水表抄表系统的现状主要有以下三种方式：一是传统的人工抄表收费方式，每户安装普通机械计量仪表，有管理人员按固定时间进行上门抄收。二是智能卡式收费方式，每户安装具有智能卡接口的计量仪表，通过智能卡作为传输介质，在用户和管理部门之间传输信息，实现计量仪表的抄收以及缴费工作。三是自动抄表收费方式，每户安装具有通讯能力的计量仪表，通过有线网络系统自动完成用户计量仪表的数据抄收，再通过金融网点方式以自动或人工方式完成缴费。

　　本文选用 JN5148 作为系统主控芯片，集成了 32 位处理器和 2.4G 的无线收发器，采用 Zigbee 无线技术实现采集器与集中器间数据通信，再通过 GPRS 网络实现集中器与抄表中心的数据传输。本系统实现了远程抄表，节省人力资源，传输的数据量大、速度快，智能化程度高。

　　1 系统设计

　　无线智能水表系统是由无线智能水表和集中器构成。每个水表具备无线传输功能，200 个以内的水表配一个集中器，由集中器定期自动抄表。集中器上带有 GPRS 无线模块把数据传输到主站管理计算机，然后再通过金融网点完成缴费。

　　1.1 无线智能水表模块的设计

　　无线智能水表是由主控芯片、输入采集模块、阀门控制电路、显示部分和通信接口电路等构成。

　　1.1.1 主控芯片的设计

　　无线智能水表的主控芯片采用 NXP 公司生产的 JN5148。它是超低功耗、高性能的无线芯片，是第三代 2.4G IEEE802.15.4 无线SOC，全面支持 Zigbee Pro。包括一个超低功耗的 32 位精简指令集的 MCU、128kB 字节的ROM、128kB 字节的 RAM、12 位精度的数/模转换器和模/数转换器。

　　JN5148 包括微处理器部分和 RF 收发器。它是整个智能水表的核心，担负着信息判断、识别、运算和处理等工作。

　　1.1.2 输入采集模块的设计

　　本系统采用“管道式超声波流量计”，利用“时差法”来测量流速，无运动部件。与传统的机械式、电磁式流量仪表相比，在流量测量上有很多优势，真正实现了无机械传动，非接触式，寿命长、精度高、使用便捷、易于数字化管理，尤其是对介质、温度、导电率和污染物都不敏感等等。

　　管道式超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累计系统三部分构成。JN5148 的 IO 口采集超声波传感器输出的脉冲，然后根据水管直径、传感器安装角度计算出超声波在顺流向和逆流向的水中传输的时间差，就可以计算出水的流量。