阀门数据采集系统硬件探究

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1、阀门数据采集系统硬件探究【摘要】随着电子设备在各个行业的普及应用，自来水管网系统中应用的电子设备也越来越多，本文针对自来水管网中阀门数据的特点，设计了硬件电路，实现对阀门数据的采集、处理，有效的增加阀门数据资料的准确性，降低了自来水公司数据管理的成本。【关键词】阀门；数据采集；无线技术;MCU0.引言水资源是不可替代的自然资源，是人类生存与社会发展不可缺少的物质基础，特别是我国，水资源十分紧张，人均占有量仅为世界人均占有量的l/4o目前，全国各城市的自来水供水管网老化，跑、冒、滴、漏现象十分严重，直接影响着水资源的有效利用。长期以来，自来水公司的供

2、水管网资料是以图纸、图表等形式记录保存的。采用人工方法，借助图纸、各类卡片来手工管理纷繁的供水管网数据资料，凭借图纸、经验和记忆来处理频繁发生的事故，已越来越难以满足现实需要。随着电子设备的普及，在自来水行业引入电子设备，使用计算机系统，进行供水管网的管理和事故处理,已是势在必行。其中阀门是供水管网中重要的组成部分，对于阀门引入电子设备，能准确、高效的采集阀门的各种信息,对于合理利用水资源，提高自来水公司管理水平，降低城市供水成本有着重大意义。1.阀门作用及阀门数据阀门是自来水管网系统的重要组成部分，自来水管网使用的阀门主要有闸阀、球阀、蝶阀等，阀

3、门主要起着接通或截断管路中水的作用。阀门数据主要分为两类：阀门的基本信息和对阀门的操作过程信息，其中基本信息包括闸段号、闸号、转向、样式、满转转数、当前转数、管径、闸径、闸坐标、闸属行政区、安装日期、生产厂家、施工单位等，操作过程信息包括操作员号、操作开始时间、操作结束时间、操作内容记录等。2.阀门数据采集系统功能阀门数据采集系统主要实现将存储在阀门部分的阀门数据采集到设备中，同时将相关数据通过显示单元显示给操作人员，提供正确的阀门信息，供操作人员使用。同时，该系统还可以将操作人员对阀门的操作内容信息写入到阀门数据的存储介质中，保证阀门数据和阀门正

4、确对应。该系统通过对身份卡的识别来识别操作人员，来保证授权的操作。同时，该系统还具有声光提醒功能，数据存储功能，低功耗管理功能，设备充电功能，与计算机系统通讯的功能等。3•阀门数据采集系统硬件组成3.1系统框图3.2MCUMCU是阀门数据采集系统硬件的核心部分，负责所有其他功能单元的控制。MCU采用PHILIPS公司的低功耗芯片P89C51RD2微处理器，其内部有lk字节的RAM空间和64k字节的Flash空间，完全可以满足系统需求。同时，P89C51RD2还内置硬件看门狗定时器，可以省去外接看门狗，降低硬件成本；内置可在线烧录ISP(InSyst

5、emProgramming)功能,可在系统电路板上轻松实现对单片机芯片内固化程序的升级；具有两种低功耗休眠模式，IDLE和POWERDOWN模式，从而能可以在系统不工作时节省电池耗电。3.3射频识别本系统使用射频识别技术对操作人员的身份卡和阀门数据存储单元内的数据进行识别。身份卡数据和阀门数据分别存储在Ph订ipsMifareOne卡片中，该卡片内容量为8K位EEPROM,分为16个扇区，每个扇区有独立的一组密码及访问控制；每张卡有唯一序列号，为32位；无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路；数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次。

6、MifareOne卡片采用Philips的MFIICS50芯片。该芯片是采用最新M辻are技术设计的微型嵌入式、非接触式IC卡读写芯片，内嵌IS014443TypeA协议解释器，并具有射频驱动及接收功能，，读写距离最大可达100mm(与卡片及天线设计有关)。该芯片射频部分工作频率：13.56MHZ,通信速率：106KBPSo本系统射频识别单元采用Philips的MFRC500芯片，对身份卡和阀门数据存储单元进行数据读写操作。该芯片利用先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。MFRC500支持IS01

7、4443A所有的层，内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动操作近距离的天线（可达1OOmni）；接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于IS014443兼容的应答器信号；数字部分处理IS014443A帧和错误检测（奇偶&CRC）o此外，MFRC500可方便的用于各种基于ISO/IEC14443A标准并且要求低成本、小尺寸、高性能以及单电源的非接触式通信的应用场合。3.4显示单元本系统显示单元采用液晶显示屏，为适合室外使用，特意选择大屏幕液晶，支持128X64点显示，能够显示字母、数字、汉字及各种图形，同时液晶显示屏自带中文字库，

8、可以快速更改显示内容，满足现场需要。另外，液晶显示屏还增加了背光功能，可以保证夜间施工的需要。3.5声光单元为了避免设备使