无线抄表在热量表热计量系统中技术运用
----------泉州七洋机电有限公司 刘萍
摘要：介绍一款由MSP430芯片和CC1100无线模块组成的热量表
关键词：热计量、无线通讯、抄表管理

随着我国供热收费制度改革的不断深入，热量表已经悄悄的走进了千家万户。但一直以来，居民小区的物业管理部门对用户用热统计一直是在人工抄表的基础上进行的。而人工方式由于统计工作量大，误差大，人为错误等给物业管理和用户带来极大的不便。远程抄表系统具有节省时间、人力、物力，提高工作效率，降低物业成本等优点。中热网-热量表网由于受现场条件制约，有线方式需要提前敷设线路，定期的现场维护，对现场要求较高，而无线方式具有施工简单的特点，跟红外抄表相比，通讯距离较远，不易受到干扰，抄表准确率高，因此，无线通讯已成为抄表收费系统重要组成部分。
无线抄表管理系统由：热量表及无线模块，手持抄表器及集抄管理系统等部分组成：
1. 热量表：
采用我公司自主研发，具有国家发明专利的热量表专用流量传感器做为基表，用以测量流经热交换器的载热流体的流量，选用PT1000配对铂电阻温度传感器测量供回水的温度，MCU采用利尔达超低功耗微控制器MSP430F415芯片，根据与其相连的流量计和入出口温度值，通过热力学计算公式计算出热交换系统获得或吸收的热量，与此同时，MCU也完成对其他功能模块的管理，包括显示模块、电源模块、通讯模块等。
2. 无线模块：
采用Chipcon公司推出的CC1100单片可编程RF收发芯片，嵌入热表实现无线收发。
引脚结构

引脚编号 引脚名 引脚类型 描述
1  SCLK  数字输入  连续配置接口，时钟输入
2  SO(GD01) 数字输出  连续配置接口，数据输出
当CSn为高时为可选的一般输出脚
3  GDO2  数字输出  一般用途的数字输出脚：
􀁺测试信号
􀁺FIFO状态信号
􀁺时钟输出，从XOSC向下分割
􀁺连续输入TX数据

4  DVDD  功率（数字）  数字I/O和数字中心电压调节器的1.8V-3.6V数字功率供给输出
5  DCOUPL 功率（数字）  对退耦的1.6V-2.0V数字功率供给输出
注意：这个引脚只对CC2500使用。不能用来对其他设备提供供给电压
6  GDO0
(ATEST)  数字I/O  一般用途的数字输出脚：
􀁺测试信号
􀁺FIFO状态信号
􀁺时钟输出，从XOSC向下分割
􀁺连续输入TX数据
也用作原型/产品测试的模拟测试I/O
7  CSn  数字输入  连续配置接口，芯片选择
8  XOSC_Q1 模拟I/O  晶体振荡器脚1，或外部时钟输入
9  AVDD  功率（模拟）  1.8V-3.6V模拟功率供给连接
10  XOSC_Q2 模拟I/O  晶体振荡器脚
11  AVDD  功率（模拟）  1.8V-3.6V模拟功率供给连接
12  RF_P  RF I/O  接收模式下对LNA的正RF输入信号
发送模式下对LNA的正RF输出信号
13  AVDD  RF I/O  接收模式下对LNA的负RF输入信号
发送模式下对LNA的负RF输出信号
14  AVDD  功率（模拟）  1.8V-3.6V模拟功率供给连接
15  AVDD  功率（模拟）  1.8V-3.6V模拟功率供给连接
16  GND  地(模拟)  模拟接地
17  RBIAS  模拟I/O  参考电流的外部偏阻器
18  DGUARD 功率（数字）  对数字噪声隔离的功率供给连接
19  GND  地（数字）  数字噪声隔离的接地
20  SI  数字输入  连续配置接口，数据输入

热量表MCU采用TI公司MSP430系列中的F415，它是一种具有超低功耗特性的功能强大的16位单片机。当运行在1MHz活动模式下，工作电流 225μA(2．2V)之间，工作电压为1．8V～3．6V。其高效率精简16位指令结构可以确保任务的快速执行，大多数指令可以在一个时钟周期内完成；它还具有高级语言编程的能力，可以加速软件的开发，从低功耗模式到唤醒模式的转换时间小于6μS。通过CC1100芯片实现无线数据收发，使用SPI接口连接无线模块，SPI接口技术是一种高速高效率的接口技术。使用UART连接串口通讯。通过液晶和按键，用户可以查看热表的各项数据并对仪表进行设定。
无线通信是基于Chipcon's Smart RF技术，可工作在ISM频段（300～1000MHz）。CC1100集成了射频发射、射频接收、PLL合成、FSK调制解调、可编程控制等多种功能。
　　CC1100采用锁相环技术，发射频率是通过内部的频率合成器来配置的，可配置的范围为300～1000MHz，适合应用跳频协议，一般可配出10或20个频点，该芯片灵敏度为－109dBm，并可自动校准，可编程输出功率为－20dBm～+10dBm，通信速率可达78.6Kbps。
　　CC1100的主要工作参数可由一个串行接口SPI编程设定，使用非常方便并且具有灵活性。CC1100芯片的外围元件较少，且对精度要求不高，并提供三种编码方式与微控制器接口。所以CC1100与一个微控制器和少数几个外接元件便可组成一个完整的RF收发系统。功耗低(接收电流小于16 mA，发射电流小于30 mA，休眠时电流小于10 μA，且支持ZigBee无线网络技术。CC1100的主要工作参数能通过SPI接口编程改变，这样使CC1100使用起来更灵活。
为了保证热量表有较低的功耗，在平时无线模块会采用间歇的工作模式，每隔一小段时间，无线模块会自动激活来检测空气中的信道是否有数据传输，如果发现数据则转为工作状态，接收数据、处理、返回相应的数据而后恢复间歇工作状态，如果没有发现数据，则进入休眠以节省功耗。
3. 抄表管理系统：
我们有着多年为供热企业及供热管理企业服务的经验，因此，我们深切的了解这些企业最关心的问题。我们开发的抄表管理系统本着操作简单，功能全面，使用效率高，安全可靠，保密性强的原则，设计了友好的人机交互界面，对用户资料进行管理，对用户实施购置，对购置情况进行记录和统计。管理者只要熟悉Windows的操作，中热网-热量表网就能很快掌握本系统的使用。
抄表系统主要用于我公司热量表的抄表、数据管理。如用户档案，预付充值、统计查询、数据备份、异常业务办理等，使物业管理者方便、灵活地使用本系统，统一管理物业各项收费。

 预收费
“预收费”是指用户协议价格预先交纳费用，到结算日按实际用量进行费用结算。通过“管理系统”可以实现热、水、电等智能表具预收费、充值及结算等业务操作。
 异常业务办理
针对用户可能出现更换表具等情况，提供相应的“换表”、“售热更改”等功能。
 查询统计
系统提供以下查询功能：
用户资料查询：输入查询条件，可以显示用户相关资料。
用户地址查询：按照用户地址查询用户资料。
热表资料查询：显示系统内热表的相关使用情况。
用热补偿查询：查询用户用热补偿相关信息。
 报表管理
收费日报：查询当日的售热情况，输出报表，方便管理员对帐目的管理。
收费查询：输入起始时间和截止时间，查询该时间段之间的售热情况，可输出报表。
预收费日报：查询当日的预收费情况，输出报表，方便管理员对帐目的管理。
综合明细：输入起始时间和截止时间，查询该时间段之间的预收费情况，可输出报表。
补偿查询：查询补偿记录。
 系统权限
系统为所有操作员设置了相应级别的操作权限，每种权限只能进行规定的相应操作。
 权限划分
管理部门可根据实际情况设定各个级别的操作权限。
 数据备份
操作员可以随时进行数据的备份工作，以备数据库受损时能够恢复。
无线热表的特点：
1. 超低功耗，确保CPU电池使用寿命大于5年。
2. 精度等级2级或3级（CJ 128—2007）。
3. 双电源供电，掉电实时检测，提醒用户更换电池。
4. 具有自动诊断功能，当发生故障或操作不当时，热量表将显示错误代码提示
5. 定时存储，掉电保护。
6. 无线模块嵌入式设计，使得整表结构紧凑，美观
7. 配套无线手持抄表器，避免了长距离的无线传输易受环境影响的问题。抄表器操作简单，方便，抄表距离可以达到10m。
8. 热表自动进入无线收发状态无需按键选择即可抄表，特别适用于地下室，井下等不宜操作的场所。
结束语：
本文介绍了一款无线热量表及抄表管理系统，远程抄表系统是未来发展的必然趋势，无线抄表独特的优势必将丰富抄表方式，为物业管理部门和用户提供最可靠，最方便的应用。