基于LonWorks的智能水表管理系统研究与设计

　　1引言

　　随着智能化住宅小区的兴起和迅猛发展, 对智能化住宅小区的现代化物业管理提出了更新更高的要求。目前国内采用人工抄表的现象仍很普遍,这不仅费时费工,而且抄表周期长,手段落后,误差大,还会给物业管理部门和业主带来诸多不便。本设计基于现场总线 LonWorks 技术构建一个智能水表管理系统,通过 LonWorks 总线从单元控制器传送数据到管理站,管理站通过Web 方式提供查询、统计、打印等服务,实现物业水费管理的自动化。

　　2 LonWorks技术简介

　　LonWorks 是美国ECHELON 公司开发, 并与 Motorola 和东芝公司共同倡导的现场总线技术。它采用了 OSI 参考模型全部的七层协议结构。LonWorks 技术的核心是具备通信和控制功能的Neuron 芯片。Neuron 芯 片 实现完整的LonWorks 的LonTalk 通信协议。其上集成有三个 8 位 CPU。一个 CPU 完成OSI 模型第一和第二层的功能,称为介质访问处理器。一个 CPU是应用处理器,运行操作系统与用户代码。还有一个 CPU 为网络处理器,作为前两者的中介,它进行网络变量寻址、更新、路径选择、网络通信管理等。由神经芯片构成的节点之间可以进行对等通信。LonWorks 支持多种物理介质并支持多种拓扑结构,组网方式灵活, 其 IS-78 本安物理通道使得它可以应用于危险区域。LonWorks 应用范围主要包括楼宇自动化、工业控制等,在组建分布式监控网络方面有较优越的性能。

　　3智能水表管理系统构成

　　智能水表管理系统需要一台管理站 (PC), 一台 i.LON 100(ECHELON 公司的专用网络服务器),多台单元控制器。管理服务器与 i.LON 100 之间采用标准的以太网通信,i.LON 100 与单元控制器之间采用标准的 LonWorks 总线。管理站和 i.LON 100 通常安装在小区物业管理办公室内,单元控制器安装在单元楼道内或每户门外。系统构成如下图所示:

　　4单元控制器设计

　　单元控制器是一个LonWorks 控制网络节点, 它由一个电源、一片 Neuron 芯片用于通信和控制、一个I/O 接口以及一个收发器负责将节点连接到LonWorks 网络。一个单元控制器的I/O 接口可接最多16 个脉冲输出式水表。

　　对于用水的计量,可以定义一个网络变量(如 nv_water_me-ter),接收到水表发来的脉冲信号后,计数器加一,脉冲数乘上每个脉冲代表的流量就得出用水量。网络变量是一个节点中的一个对象,它可以与一个或多个其它节点的网络变量相连接。一个节点的网络变量从网络的观点定义了它的输入和输出, 同时允许在分布式应用中共享数据。无论何时,如果一个程序更新了它的输出网络变量的值, 则该值通过网络传给所有的与该输出变量相连接的其它节点的输入网络变量。在本系统中,代表用水量的网络变量可以传送到管理站, 管理站软件通过这个值实现了智能管理。