厂区网络设计方案

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厂区网络设计方案范文第1篇

[关键词]接入网 FTTH 二级分光

中图分类号：F625 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0093-02

FTTH（FTTH：Fiber To the Home）是指将光纤布放到用户家中，来实现通信业务的综合接入，其带宽、波长和传输技术种类都没有限制，适于引入各种新业务，是最理想的业务透明网络，是解决“最后一公里 ”瓶颈现象的最佳方案。

FTTH分光组网主要有一级分光和二级分光两种方式。本文通过研究FTTH采用插片式分光器进行二级分光组网，并以两个小区建设为试点，说明了FTTH二级分光组网具有对传输资源需求少、装机维护方便、端口调整扩容灵活等优点，特别适合在中低层住宅区、厂区单位宿舍及城中村等应用场景开展。

1.FTTH网络结构及系统组成

PON（Passive Optical Network：无源光纤网络）综合接入网是一种结合了高速光传输技术和以太网技术，以无源光分配网络（ODN）为构建的宽带接入网络，可以实现图像、语音、在线视频等多业务的综合接入。PON网络依照ONU不同的设置位置，可以分为FTTH、FTTB和FTTC等多种形式。

FTTH是由光线路终端OLT、无源光分配网络ODN和光网络终端ONU组成。

2.FTTH一级分光模式的技术介绍

FTTH建设采用一级分光的建设模式，主要有两种建设模式：第一种是光缆交接箱汇聚分光模式，在用户小区内合适位置设置室外光交箱，箱内集中安装分光器，配线光缆布放至各单元光纤分纤箱，通过熔接蝶形光缆后布放至用户家中，分光器配置可按照需要来配置，这样前期可节约OLT设备PON口资源；第二种是楼道分散分光模式，在用户小区楼道内合适位置设置分光分纤箱，箱内安装分光器，配线光缆布放至相邻几个单元光纤分纤箱，通过熔接蝶形光缆后布放至用户家中，这样小区不需要新立太多的光交箱，但每个分光分纤箱均需配置分光器，前期OLT设备PON口资源占用较多，端口利用率不高。

3.FTTH二级分光模式的技术介绍

几级分光是根据无源光网络中分光器级联的层数决定的，一个分光器就是一级分光，一个分光器再级联一个分光器就是二级分光。两种分光方式（以最大分光1：64为例）的网络结构如图1所示：

4.插片式分光器介绍

目前分光组网常见的分光器主要有集成式分光器及插片式分光器。插片式分光器具有体积小，工作波长范围宽，可靠性高，分光均匀性好等特点，且接口统一、尺寸规范、端口灵活，特别适用于无源光网络（例如GPON）中连接局端和终端设备并实现光信号的分路。因此，插片式分光器在二级分光中应用最为广泛。

5.一级分光与二级分光（采用插片式分光器）的对比

以最大分光1：64为例（二级分光采用1：8*1：8），在相同分光比、相同光缆链路的情况下，两种分光方式的总体对比情况如表1所示：

相比一级分光，二级分光建设初期具有占用资源少，投资小，端口调整扩容灵活等特点，但也存在组网相对复杂，跳接点多等问题。

6.二级分光试点小区建设情况

为探寻更丰富的FTTH分光组网方式，以本人指导实施的两个小区（“仲恺同利康园”、“龙门房管局宿舍”）作为试点建设，对试点小区采用一级分光和二级分光组网的建设情况进行对比，如表2所示：

从表2可以看出，在资源需求方面，二级分光建设初期对PON口、主干纤芯等传输资源节约33%；配线光缆纤芯需求分别节约52%、75%；在端口配置方面，二级分光端口配置灵活，后续扩容方便，成本极低；在对传输资源要求方面，中间站跳纤点在3个以内（含3个），接入光缆长度在5公里以内，满足该要求可考虑采用二级分光组网。

7.二级分光应用场景

在FTTH建设模式中，OLT至ONU的全程光路衰耗是一个很重要的数据，在采用PX20+光模块时全程光路衰耗不得大于28dB，在此基础上，分光器的选用不宜超过1：64，OLT的覆盖半径不宜大于5Km，二级分光2个分光器叠加分光比也不宜超过1：64，0LT的覆盖半径也不宜大于5Km。由于这些条件的限制，不同应用场景，一级分光和二级分光的优劣性各不相同，在低层住宅，厂区、单位宿舍及城中村为主的应用场景，二级分光组网建设优于一级分光组网建设。

8.结论

FTTH建设采用插片式分光器进行二级分光组网，以“仲恺同利康园”、“龙门房管局宿舍”这两个小区为例，二级分光建设初期对PON口、主干纤芯等传输资源节约30%以上，配线光缆纤芯需求节约50%以，特别适合在中低层住宅区、厂区单位宿舍及城中村等应用场景开展。

参考文献

[1] 基于FTTH的二级分光模式的技术研究，通信观察，2012.

[2] FTTH分光模式探讨，技术交流，2012.

[3] 基于PON的FTTH线路设计方案，通信世界网，2007年.

厂区网络设计方案范文第2篇

经甲乙双方友好协商。在平等互惠的基础上，就乙方在 县产业集聚区兴建“_____”相关事宜，双方达成如下协议：

1、乙方在 县设立独立法人资格的企业，投资_____万元兴建“__________ ”，占地_____亩，位于__________，具体面积以实际征地面积为准。预计每年可实现产值_____ 万元，实现利税_____ 万元。

2、乙方在签订协议后十个工作日内将该地出让意向金 万元付至甲方指定账户上，乙方取得土地和规划许可、准建等手续后，_____内土建按图纸完工，投产时间为_____。

3、乙方投资项目必须符合国家有关产业政策，且投资强度每亩 万元以上(即固定资产投资_____万元)，基建工程从奠基之日起 内完成，建筑密度_____以上，容积率 ，绿化率15-20%。项目入驻前，乙方需向甲方提供项目的可行性报告、厂区规划设计方案和投资计划书，甲方帮助乙方办理项目环评、立项、工商、税务、机构代码、安全生产、注册登记、报建等手续，费用由乙方承担。

4、甲方负责为乙方投资兴建的“_______________ ”所需的 亩建设用地实行建设与配套同步的四通一清：即通电(高压线路通到厂区门口)、通水(供水和排水管道到达厂区外接口)、通路(到厂大门口)、通讯网络、地上附着物清除。

5、甲方负责为乙方投资项目所需建设用地做好规划选址，乙方向甲方指定账户交纳土地出让意向金 万元/亩，甲方自收到乙方土地出让意向金后进行挂牌程序，90个工作日内办结土地证，规划许可证、建筑许可证。在办结土地证的次日起5个工作日内，甲方按实际征用土地面积计算土地出让金，多退少补。

6、企业投产后，享受五年税收优惠政策。企业缴纳的增值税、所得税县本级地方所得部分前 年由受益财政按月全额支持企业，后 年支持50%。

7、为保证乙方工程顺利实施，甲方成立由县级领导干部为组长，各职能部门为成员的项目建设指挥部。公路、交通、公安、建设、环保等有关职能部门在_____县境内给企业提供便利，搞好服务。未经县政府批准，任何部门不得擅自检查、扣押、罚款等。

8、如本协议甲方违约，乙方有权要求另一方承担赔偿责任。乙方不能按时完成土建工程，土地出让金按每亩 万元补纳，如不能按时投产或不能完成投资额度，不享受第6条优惠政策，甲方有权收回土地使用权。

9、此协议一式陆份，甲乙双方各叁份，自签字、盖章之日起生效，未尽事宜双方协商可补充协议。

甲 方： 乙 方：

代表人： 代表人：

厂区网络设计方案范文第3篇

关键词：污水处理厂；自控系统；升级改造

中图分类号：[TU992.3] 文献标识码：A 文章编号：

引言

城市污水处理厂自动控制系统非常重要，它担负着全厂电气设备及仪表的监测和控制以及生产工艺流程的实现。拥有性能可靠、稳定的自控系统网络可以充分发挥网络通信优势，实现信息资源共享，改善操作环境，减轻劳动强度等，实现工艺处理优化运行和生产运行的智能化调度、从而达到节能降耗经济运行的目的。目前大多数污水处理厂设立中央控制室通过自控系统通讯网络实时采集、传输、监控现场的设备信号。由于污水厂现场设备分布比较分散，离中控室距离较远，信号传输网络较长，受周围恶劣环境影响现场干扰源较多，加之通讯线路老化，容易出现网络不稳定通讯中断等问题。本文以天津纪庄子污水处理厂为研究对象对其自控系统进行研究与并提出了改造方案，以实现污水厂高效稳定的运作。

污水处理厂自控仪表系统描述及升级改造的具体内容

纪庄子污水处理厂现有一套集散型二级分布式计算机控制系统。这种控制系统在国内外污水处理厂已广泛应用，并有良好效果。实现了全厂生产运行的集中管理、分散控制、资源共享。集中管理层主要是对全厂的生产过程进行监视、数据存储和分析；分散控制层主要是通过现场PLC完成各自辖域内的自动控制。自控系统通过现场检测仪表和网络设备完成对主要工艺参数的数据采集并对生产流程进行监控。现有自控系统设有1座中央控制室和4个分控站。采用光纤环形工业以太网连接，通讯速率为10Mbps。

升级改造工程自控仪表的主要内容有：

1) 生物池改造部分自动化仪表检测和过程控制的调整、增补；

2) 新增工艺过程要求的自动化仪表检测和过程控制；

3) 增补污水厂进水和出水水质在线监测仪表，更新部分已损坏的仪表；

4) 污水处理厂原分控站更新或修改、扩容；

5) 污水处理厂原中央控制系统的修改、扩容；

6) 升级光纤环形工业以太网；

7）污水处理厂原有自控内容的调试整改，实现远程监控。

3.自控仪表系统设计方案

仍然采用集散型二级分布式计算机控制系统，充分利用现有硬/软件资源。

升级改造后，纪庄子污水处理厂自控系统仍然由一个1个中央控制室和4个分控站构成。但是，中央控制室（CCR）与分控站（PLC）之间的光纤环形工业以太网升级为10/100Mbps自适应网络。具体设计方案如下：

1) 中央控制系统

数据库服务器和监控工作站冗余配置，采用具有C/S（客户机/服务器）结构形式100M交换式的计算机局域网络，并可与上级系统或周边系统链接。

中央控制系统可部分利用原有的数据服务器、监控工作站、工程师操作站、闭路电视监控系统、图像投影装置、数据图表打印记录装置等。

2) 现场监控系统

具有PLC的可视化分控站，可以独立运行。现场控制站采用高速总线网络连接远程I/O单元及现场总线型测控设备。

3）控制方式

主要电控设备的控制采用就地控制、现场控制、中央控制的三层控制模式，控制级别由高到低为：手动控制、遥控控制、自动控制。

4) 可靠性设计

采用集散型二级分布式控制，使得整个污水处理厂的自动化控制不依赖于中央控制系统，有利于提高控制系统的整体可靠性。即使中央控制室因故障停止运行，各现场监控系统仍可按照原来的模式独立运行。

采用稳定的先进的智能化的仪表和控制设备，利用其具有的自检、自校和故障隔离功能，进一步提高设备故障的检出率，缩小局部故障的影响范围。在极端情况时，如控制系统出现故障，造成局部设备运行失控，通过现场的手动操作仍可以维持全厂的生产过程。

5）测控仪表

根据工艺改造和生产要求，在改造生物池、新建加药间、新建接触池、新建碳源投加间、新建污泥均质池、新建污泥脱水机房等新增和补充相适应的仪表检测控制系统。增配的仪表有流量、压力、液位、溶解氧、硝氮、氨氮等检测或分析仪表，还有自动调节阀门等控制仪表。

由于这些仪表的优劣直接影响到计算机控制系统的可靠性，所以本工程中的自动化仪表均选用国内外先进的、成熟的产品，以使自控系统有良好的保证。

仪表选用带现场显示变送器的智能化仪表。各仪表的标准电流信号送至各分控站(PLC)，再转送至中央控制室监控计算机。

4.升级改造工作中自控系统维护管理方案的选择

在我国，对于自控设备的管理存在着空白，在纪庄子新建自控系统中，通过恰当的措施对其维护方法的改善，可以最大限度的提高自控产品的运行性能，增强单位设备效能，增加企业的经济效益。

总的来说，维护方案主要包括：预防型、响应型两种，企业根据自身的实际情况不同，采取不同的维护方案，找出自控安全稳定运行性与费用投入的最佳结合点。

我们在具体应用上可以采用与厂家联合实行全过程预防性维护方案的形式，下面结合本厂的实际情况，就全过程预防性维护方案基本操作程序作如下分析。全过程预防性维护方案通常包括三个主要步骤：对使用单位自控系统现场状况综合分析一制定完备的即时备件库存管理方案一全方位的维护服务。

(1)与厂家一起对自控系统现场运行状况分析，主要包括：所有自控设备系统详细列表；同类系统的一般工作寿命周期；基本的通常库存情况分析；潜在的设备故障可能造成的生产损失分析；现场工作环境对自控系统运行的具体影响分析；同类产品发生故障的历史记录；年度维护费用概算及费用增减情况分析等，通过上述各项要素的分析，对目前系统状况作一基本了解，并可以通过相关关键参数计算出目前系统的危险指数，作为一步工作的基础。

(2)即时备件库存管理方案是由目前流行提出的新型管理方案，是指生产厂家在一定区域内或客户厂区范围内建立专用的备件存储区，厂家对该备件存储区拥有所有权，客户支付固定的服务费用，一旦发生故障，客户即时提用备件，然后再支付备件费用，厂家随时补充，再根据客户使用情况每年重新更换补充备件的管理方式。

(3)全方位的维护服务是指所用产品的厂家技术人员通过全方位跟踪维修部件使用情况；定期与客户技术人员进行沟通，持续了解新的情况的发生；向客户提供必要的技术支持和软件支持等手段，让使用产品的客户生产效率更高，以达到降低费用的目的。

5.结束语

总之，污水处理厂对自控系统的升级改造不仅提高了污水处理厂生产运行的管理水平和科技含量，同时降低运营成本、节约能源、利于环保．污水处理技术的优化改良和新技术的开发研究，将为人们的生活带来更多的绿色和清新。

参考文献：

章文华.翟健.徐晓建 城市污水处理厂自控系统设计分析[期刊论文]-魅力中国2010(20)

简红松.小议电气自控系统在污水处理厂的运用[期刊论文]-广东科技2009(8)

厂区网络设计方案范文第4篇

关键词：MIS系统 工业电视系统 传输距离

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0107-02

通常发电厂的生产区域主要是以人力巡视为主，对各类的生产设备运行情况要安排大量的人员进行巡视，特别是发电厂输煤部分，每一条皮带都需要大量的工作人员来回巡视。一旦采用工业电视系统对每条皮带的关键部位进行监视后，就能提前对预发生的事件进行处理和纠正，有效的控制和解决在生产过程中发生的突发性事件，同时又可减少人工成本。

1 系统设计

发电厂工业电视系统的布点设计主要分为主厂房区域、水处理区域、输煤（燃油）区域、除灰区域、脱硫区域及其他安全保卫区域。例如对于2×1000 kW机组（简称1，2#机组）和辅助系统实施分布监控的工业电视系统的设计方案来说，主要是由4个相对独立的子系统和4个监控中心组成，共有监视点约160个左右，每个子系统都要配置相应数量的数字视频监控主机，子系统监视点的信号均要接入子系统数字主机。

4个监控子系统相对独立，在#1、2机组集中控制室、除灰脱硫综合楼、石膏脱水车间、输煤程控室设置子系统监控中心，主监控站设在集中控制室内。各子系统主机通过1000M网络接入主监控站。其中输煤（燃油）、油库、制氢站等位置的摄像机须采用防爆型云台和护罩，碱计量间等位置须采用抗酸碱性强的云台和护罩。所有摄像机的防护罩在室内和室外防护等级不低于IP65，并要符合防雨、防尘、自动加热和降温等要求。

1.1 系统结构图

1.2 组网结构

全厂的工业电视监控系统是由多个子系统通过100M/1000M以太网络构成的，为保证系统的稳定性和避免对电厂其它系统的冲击，须为监控系统设计一套独立的局域网络，且单点接入MIS系统网络，可在MIS主交换系统中作VLAN划分。设计规划一个主网络交换中心和多个下层交换中心，主网络交换中心位于集中控制室内，下层交换中心分别位于除灰脱硫综合楼、石膏脱水车间和输煤程控室内，通常的设备配置如下：（1）机组集中控制室配置1台核心网络交换机，通过千兆光口接入厂区网络（MIS系统）；（2）除灰脱硫综合楼、石膏脱水车间和输煤程控室各配置1台底层分区交换机，通过光缆接入到机组单元控制室配置的核心网络主交换机中；（3）各控制室间通过光纤以太网的方式进行连接。

2 系统管理功能

在机组集控室配置1台管理主机，接入视频监控系统网络核心主交换机。该管理主机对全厂工业电视系统的监视图像实行监视，能对子系统的视频服务器、数字主机、客户端计算机、网络监控客户端进行权限设置和管理，并可对系统的以太网络系统进行日常管理和控制。管理主机由工业级计算机及监控中心管理软件构成，包括先进的音视频压缩、编解码技术、通讯技术、自动控制技术、网络技术，要具备良好的扩展性。

2.1 主机功能

在管理主机上，可运行监控系统设置软件，并以账户形式登陆。

（1）管理员可增加数字主机的数量、设置其IP地址、名称、每个视频通道对应的现场监视点名称、监视点所在区域名称等信息，以及录像、报警等系统设置；（2）管理员可增加客户端帐号，并进行相应的权限设定。设置的这些信息均应保存在管理主机上。如果以数字主机身份登陆，则应自动调入管理主机上存储的相应的设置信息，并按设置信息运行。通常能实现的功能如下：

①实现前端设备的统一访问。管理主机系统内置多种协议解析程序，可采用同样的客户端程序访问数字主机、视频服务器等不同的前端设备；②转发功能。不同的客户通过管理主机进行图像和控制信息的传输，可以减轻前端网络设备的压力来提高系统性能；③支持电子地图功能。电子地图功能使客户程序的使用更加简便直观，同时也应该支持地图信息的实时更新；④内置用户管理系统。自定义分组用户管理在用户管理和权限的控制上具有非常大的灵活性；可以实现某个用户针对某个设备的某项功能进行限制设置；⑤多功能轮视：各监控客户终端都可以选择轮视功能；⑥多画面监视：系统在同一客户终端既可同时监视某一个子系统内的多画面图像，也可以同时监视分别来自多个不同子系统的图像。多个监控客户终端也可以同时对某一监控前端进行图像监控；⑦报警布防、撤防：主要包括报警点位置、报警设备类型、摄像机号及联动动作等信息的设置。

全厂工业电视系统在集中控制室通过1000 M光缆和MIS系统连接，然后分别在总经理、副总经理、总工办公室及其他相关的管理、运行、维护部门设置10 M/100M网络信息点。这些信息点配置有100 M网络接口的计算机，所有的网络用户只要得到授权，就可以通过IE或安装客户端软件浏览系统的监视图像，也可以进行和授权等级相一致的一些操作控制功能。通常实现监控功能的客户端软件应具备的下列功能：

（1）可实现1/4/9/16/20/25/32路实时显示，实时录像、图像压缩比可调。录像方式应为定时/手动/报警录像任意可选；（2）具有定时开关机、自动启动录像功能；（3）分辨率：CIF（352×288）或D1（720×576）可选；（4）可控制云台、镜头，并可远程监看本地端图像；（5）录像资料的存储和回放：可根据需要存储远程图象，可对存储和传输的图象进行抓拍。

2.2 生产监控

在全厂炉、机电、辅助车间以及重要设备相对集中的生产区域中，运行人员可在任意一台监视器、大屏上查看任意一个区域的图像，并能对所有的图像进行控制、编组切换、多画面分组巡视等操作。总控制中心设置在主厂房集中控制室内，负责对全厂范围内所有监视点、所有子系统进行全面的监控和管理。并将全厂范围内所有视频信号通过接口计算机接入到MIS网，实现远程监控和网络管理。系统要具备24 h录像功能，录像资料保存时间不小于7天，所有录像资料要具备按时间、地点等方式进行快速检索回放，需满足25帧/秒要求。所有视频信息都可通过厂区MIS系统信息共享，供生产运行管理部门、厂领导、决策部门、安全保卫部门辅助监控及信息分析等。另外还可根据实际管理要求，对出现的故障、报警点进行二次开发统计出报表，提供给生产维护部门进行排查和维护工作。

3 系统传输

系统信号的传输方式必须要考虑到发电厂特定的复杂电气环境，要求有强大的抗干扰能力，如为了保证图像质量，在传输过程中一般采用双绞线和光纤两种传输方式，1000 m以内的传输距离采用双绞线传输设备，超过1000 m的传输距离采用光纤进行传输。最远的摄像机距离控制室约为2000 m。

通常情况下，大都选择双绞线进行信号传输，其主要特点有：

（1）传输距离远、传输质量高：现在的双绞线传输设备一般都采用了先进的处理技术，较好地补偿了双绞线对视频信号幅度的衰减以及不同频率间的衰减差，保持了原始图像的亮度和色彩以及实时性，当传输距离达到1.5 km或更远时，图像信号基本无失真。如果采用中继方式，传输距离还可以更远；（2）布线方便、线缆利用率高：一根五类线缆内有4对双绞线，视频传输只需采用其中一对双绞线，一根五类线可以同时传输四路视频信号，提高了线缆利用率，减少了工程造价；（3）抗干扰能力强：双绞线传输系统能有效抑制共模干扰，特别是在电厂的强干扰环境下，双绞线传输系统能传送极好的图像信号；（4）可靠性高、使用方便：利用双绞线传输视频信号，在前端要接入专用发射机，在控制中心要接入专用接收机。这种双绞线传输设备使用起来很简单，无需专业知识，也无太多的操作，一次安装，长期稳定工作。

光纤即光导纤维，是由高纯度的SiO2制成，是一种利用光的反射原理制造的光传导工具。它有着双绞线传输信号的所有优点，不过光纤安装技术要求高，而且光纤的工程造价也比较高。

4 结语

本文简单的描述了基于MIS的工业电视系统在发电厂的设计方法。目前的工业电视系统都具有直观、实时监控、信息共享等优点，可以对生产区域进行全面的监控，降低生产运行成本，有效的节约了生产人力资源。随着今后的光纤通讯技术、计算机多媒体技术的日益发展，基于MIS的工业电视系统的应用前景也将会越来越广阔。

参考文献

厂区网络设计方案范文第5篇

【关键词】嵌入式；无线采集；微控制器；RS485

Abstract：The electric-meter collector is designed with the Cortex-M3 embedded microcontroller controller as the core.It reads the data from electric-meter on the RS485 communication interface in real time，and transfers these data to the server using WIFI module connect wireless panies can timely and accurate understanding of the production operation by the collected information of electricity consumption and operation time.Then automated management of the enterprise is implemented.

Key words：embedded；wireless acquisition；MCU；RS485

1.引言

如今，随着信息化应用的发展，将无线通信技术、智能采集技术和自动控制技术综合应用于现代企业信息化管理，已成为一种趋势。企业也迫切需要将各种有利于提高生产效率的信息因素收集汇总，用于分析与管理，而设备的消耗电能与运行时间正是十分重要的一种生产信息。本文所设计的电表采集器是生产采集系统的核心部件，通过电表上的通讯接口，实时地读取表中的数据，并通过无线网络将数据传送到服务器中。这使得企业能够及时准确地了解生产运行情况，在避免手工抄表中不及时和易出错情况的同时，也为合理利用资源及有效维护设备提供了丰富的数据支持。

2.采集系统的结构

近年来，电表的数字化程度越来越高，大多提供标准的通信总线结构，便于设计人员编程实现对电表数据的读取。在生产采集系统中，分散于厂区各个配电间的电表采集器与多个电表通过通讯接口相连，构成点对多点的主从网络，定时采集各表的电度值与电流值；在将整理后数据通过WIFI网络上传至WEB服务器的数据库中存储；终端客户可通过网络访问和查询服务器中的各个设备运行情况。

3.采集器的硬件设计

电表采集器以嵌入式Cortex-M3微控制器为核心，使用MAX485芯片与PZ162L型电表进行RS485总线形式通信，获取电表内部寄存器的数据；使用SD2405芯片获取系统时钟，以判断发送的时间；使用WIFI232模块连接WIFI网络，将组帧数据传送至服务器。电表采集器的硬件设计如图1所示。

图1 采集器硬件设计图

3.1 主要部件的选择

电表采集器使用TI公司生产的32位Cortex -M3内核微控制器LM3S8962，存储方式为哈佛结构，其独立的指令总线和数据总线使得该芯片可以同时进行读写指令和数据的操作[1]。该芯片工作频率可达50MHz，有256K的Flash RAM，3个UART串口和一个I2C总线接口。通用I/O口功能设计为：MAX485接UART0，即Rx端接PA0口，Tx端接PA1口，控制口接PF0口；WIFI模块接UART1，即Rx端接PD2口，Tx端接PD3口，其电源控制口接PF1口；SD2405接I2C总线接口，即SDA端接PB2口，SCL端接PB3口；异常指示灯连PF2口；电度测试按键连PE0口，电流测试按键接PE1口。

WIFI模块采用第三方提供的串口与WIFI数据包的双向透明转发模块，型号为USR-WIFI232-X[2]，采集器将数据组帧以串行方式送至WIFI模块，WIFI模块则以网络终端形式再将数据转送至服务器。

系统时钟芯片SD2405是一种内置晶振、充电电池、具有标准IIC接口的实时时钟芯片，可通过5位地址寻址来读写片内32字节寄存器的数据（包括时间寄存器、报警寄存器、控制寄存器、通用SRAM寄存器）[3]。

3.2 采集器与电表通信的实现

厂区使用的PZ162L型数字电表集成了RS485通信协议，因此设计增加了MAX485芯片来完成LM3S8962的RS485通信。微控制器采用UART0串口与MAX485传输数据，通信模式为8位数据位，1位停止位，无校验位，波特率为9600。而采集端的电表波特率也为9600，而表的A、B端与MAX485的A、B端相连，并共用地线。设计中使用通用接口PF0作为MAX485的控制口，置高电平时向总线发数据，置低电平时从总线接收数据。另外，由于每个采集器要采集多个电表，在对电表配置时，需保证使每个表的编号唯一，以免因目标冲突引起采集错误。

3.3 WIFI模块的供电控制

在电表采集器中，WIFI模块耗电量和发热量都较大，且实际每天仅需一次连接无线网络，故在硬件设计中加入了WIFI模块的供电控制电路。该电路使用ST111电压控制转换芯片，可将电路电压稳定在WIFI模块所需的3.3V上，而芯片的控制端则与通用接口PF1相连。每天在需要传送数据前，微控制器将PF1口置1，启动ST111芯片使WIFI模块上电，而在传送数据结束后，将PF1口置清0，使WIFI模块断电。这种工作方式可以减少采集器的能耗与发热，延长无线模块的使用寿命。其供电控制电路如图2所示。

图2 WIFI模块供电控制电路

4.采集器的软件设计

电表采集器的整体设计方案是先检测电表的编号与个数，并在指定时间点发送控制字获取每个表的相应信息，再将得到的数据组成数据帧发送给服务器，其软件设计流程图如图3所示。

图3 采集器软件流程图

设计流程中，初始化部分是对LM3S8962的GPIO引脚进行初始化，如UART初始化，设定指定引脚的功能、通讯模式、波特率，还有I2C的初始化。此外还包括时钟的初始化，以及维护时的屏幕和按键的初始化。

鉴于工厂中各电表不一定能按顺序排列，需要采集器检测总线上实际的电表数量和编号，才能准确的发送查询命令，因此加入了电表信息检测部分。该设计部分使采集器的通用性增强，具备了一定的自动化功能。由于检测电表信息仅执行一次，如要新增电表，需重启采集器，就能检测到新添加的电表的数据了。

发送时间的判断主要通过读取SD2405的系统时间，与设定时间相比较，判定是否要为WIFI模块供电。未到发送时间，则每分钟检测一次各个电表的电流，当电表电流大于设定阈值时认为设备正在运行，对应时间计数器自增1，该计数器即为设备实际运行的分钟数；到达发送时间，则为WIFI模块上电，从总线获取各电表的电度值并组帧发送，将时间计数器值作为设备运行时间并组帧发送，再将计数器清0，并将WIFI模块断电。在实际设计中，发送信息设置为每天一次，因此采集的数据为某生产线的每日电度值和运行时间。

图4 设备生产运行界面图

5.采集器的运行测试

根据厂方的实际要求，在厂区车间共安装了3个无线电表采集器，采集各生产线对应的18个电表。所设计的采集器能够自动检测总线上的电表的编号及个数，且读取电表的数据与电表显示值一致，发送给服务器的数据帧也完整无误，服务器后台的数据库能记录到各个电表的电能和机器运行时间。图4为服务器接收到数据后处理生成的设备生产运行界面。

综上所述，本文设计的无线电表采集器能够准确检测电表当前的电能和电流等信息，并经过数据处理后，上传至服务器，可得到企业所需的生产电力成本和设备运行时间，以利于企业快捷有效的统计成本，准确把握机器运行状况，并能对生产做出合理调整。此外，采集器充分利用了厂区覆盖的WIFI网络传送数据，还具有布点灵活、节省成本的特点。

参考文献

[1]http：///lsds/ti/microcontroller/overview.page.

[2]济南有人物联网技术有限公司.USR-WIFI232-X型嵌入式模组使用说明[S].2012.

[3]深圳市兴威帆电子技术有限公司.IIC串行接口的实时时钟——SD2405ALPI设计开发手册[S].2011.