探讨如何设计利用单总线技术的远程智能开关检测系统

陈适

（国网福建省电力有限公司营销服务中心，福建福州 350012）

0.引言

在远程智能开关的运行中，为了保障其稳定的运行下去，就需要实时对其开展针对性的智能检测，但是其传统的远程智能开关监测系统，往往在运行中会受到诸多方面的因素影响，对其检测结果造成不良的影响，因此就需要设计出一套稳定性较高的检测系统，以此保障整体的检测结果满足当下的实际需求。

1.远程开关状态检测问题分析

现阶段为了实现远程开关状态的检测方式，基本上分为2种不同的方式。首先，需要在每一个开关两端，单独引出已对接线，之后对其开关的分合状态进行直接的检测，这种方法在实际操作中比较便捷。但是弊端是在开关数量较多的情况下往往需要大量的传输线，因此整体的施工流程也较为的复杂，缺乏较高的稳定性。其次，对于每一个开关而言，都附有一个单独的串行控制芯片，因此利用RS485等总线的方式，就可以将其开关状态发送到控制器上。这样的方法下，使得往往需要较少的线缆，但是在实际的使用过程中却需要较多的附件量。同时，整体的设备体积也比较大，并伴随着较大的成本量。而在一些文献当中提出的3线制检测方法，让每一个开关并联一个组织，就可以很好地确定出精密电阻。同时，还需要将全部的电阻串联并入恒流源当中。伴随着开关的分合使得整个开关的网络电阻值，以及相关的电压值都存在着不同的效果。利用AD转换之后的电压值，使得更好地教育智能算法的方式，确定出具体的开关分合状态。同时，对于这种方法而言，就需要使用较为精密的电阻。而在开关较多的情况下，就会导致电阻阻值的选择较为复杂。在长距离的传输过程中，其模拟电压的过程中，经常会受到一定的干扰，因此直接导致对检测精度造成影响。

2.系统硬件构成

在本文的分析中，提出基于单总线技术下的远程智能开关检测系统，在各个开关检测点的单总线可寻址开关，采用的是DS2405从机，可以很好地直接对开关的分合状态进行直接的数据读取。其次，在单片机串口的工程中，将128个开关状态串行进行直接的信息送出。之后，还为了保障在实际的运行过程中，可以实现对硬件结构方面的简化处理。因此，在具体的设计过程中，可以采用5V电源经2个二极管分压的方式，使电压大致处于3.6V的程度，同时这样的输出口可以有效实现对发光管的控制，因此并不需要限制电阻。

在本文的设计过程中，其采用的DS2405有着较为独特的作用，筛选时并不需要使用电源线，器件在实际的运行中，所需要的能源基本上都由DATA线材所提供。在每一个该构件上，都存在着唯一的64为ROM注册码，以此为主机寻址使用。该构件可以并联到2根线上，从而形成单总线形式与主机进行通信连接。这样的处理方式，能够极大满足当下大量引线与逻辑电路的使用需求。另一方面，在对PIO口进行处理的过程中，还需要注重进行开漏引脚，需要接上相应的上拉电阻，上述处理方式需要使用3根线材。

在多点测控系统的过程中，利用单总线的方式进行传感网络方面的设计，往往可以让系统呈现出更加简洁的方式，因此实际的使用可靠性比较高。这样的设计方式，显然能够成为一种十分可靠的设计方式。在机体的使用中，也会受到信号可靠性方面的影响。单总线协议当中，理论协议可以达到750m的程度。但是在实际的使用过程中，无法达到这样的长度等级，与模拟信号相比，这样的数字信号远距离传输中，虽然对干扰并不敏感，但是实际的传输线路分布电容下，会引起一定的信号波形畸形，因此也会导致对信号传输的实际距离造成直接的影响。使用单总线器件传输的过程中，有关领域通常会使用普通信号电缆，普通信号电缆在长度超过50m 的时候，就会导致传输的数据出现一定的偏差。因此，需要使用双绞线带屏蔽功能的电缆，可以有效避免传统普通电缆所出现的传输距离受限问题。

因此，在节点较多的情况下，就需要使用星型拓扑的结构形式，以此形成多个单总线，降低传输的实际长度。在形成的每一条总线长度上，所挂节点数目还需要得到充分的考虑，同时对传输线信号的延迟等因素进行针对性的处理。从提升信号传输可靠性的角度进行分析，一般情况下，当存在一条单总线时，器件的总数量并不会超出30个以上，在点与点之间的距离上，也并不会超出5m的程度。

例如，在针对温度控系统进行设计的过程中，通常会采用下位机这一设备，下位机是基于16位MCU单片机，在设计中需要当作主控制器使用，其功能则在于可以作用于整个系统，实现对系统整体运行状况的控制以及调节，从而改善系统性能。在系统实际运行过程中，下位机的应用同样可以很好地对系统自动控制的参数进行分析，保障操作单总线数据传感器能够正常运行。此外，下位机同样可以应用到单总线的转换芯片上，对外界环境温度进行相应的数据信息的采集，以及分析，并利用液晶显示屏的参数进行显示，并在之后的参数传输过程中，以无线网络的传输方式为基础，对上位机上的PC进行处理。而在之后进行处理的过程中，则需要使用无线网络的方式，同时对温室进行各种功能性的操作，保障全面提升温度控制系统的稳定运行效果。

3.系统软件设计

单总线技术下的远程智能开关检测系统，在实际的设计中，往往要设计出128点开关状态检测子程序。在串口显示子程序当中，相对比较简单，因此并不需要进行过多的叙述。其次，开关状态监测的过程中，本质上就是对其DS2405单总线器件进行针对性的操作。

单总线器件当中具备着复位、写1与写0的读取位等基本操作。因此，字节在传输的过程中，就可利用多次调用的操作方式，实现操作目标。进行设计的过程中需要有关人员制定出各个操作的实际内容，进而明确出具体的操作流程与步骤。

对于每一个单总线器件而言，都是全球唯一的64位下的ROM注册码，同时基于位数的高低顺序，有着8位CRC校验码、48位序列号码等方面的效果。在单总线网络中，主机使用ROM注册码的时候，进行寻址需要基于机器件。另一方面，由于注册码是从固化的器件当中，找出不同的器件ROM注册码，这样才可以很好地对其器件进行相应的操作处理[1]。

在主位发出的寻址器件，需要形成64位的ROM注册码。因此只有具备64位的地址相匹配的器件，才能够更加有效地对后续命令，或者对相关操作做出针对性的响应。另外，对于其余的器件而言，需要等待复位操作的指令。在64位注册码相匹配之后，就可以保障器件的PIO口状态可以实现自动化的翻转，并送出PIO口状态[2]。

出现总线上无法确定出ROM注册码的情况下，就需要使用特定的指令，对其行为进行确定。特别是在64位注册码确定之后，就可以让相关区间发送出PIO状态。

相比较上述2条命令而言，利用Match ROM的命令形式可以很好地读出PIO口状态，实际上是开关状态的补码。当下对其Search ROM则可以很好地读出实际的开关状态补码。当下进行实际的操作过程中，还需要对其实现针对性的分析，以此保障利用这样的操作方式，发挥出针对性的命令，及时获取到相关的开关状态和信息[3]。

128点的开关状态检测过程中，其子程序的流程设计中，所采用的单片机，先从P1.0所在的单总线位置开始，并对其总线上的每一个环节，都需要进行针对性的复位操作，之后发出命令，以及确定出ROM注册码之后，就可以找到相关的器件类型[4]。当下，在不同的开关状态当中，都需要在总线上对16点完全读出，此后才能够基于上述的操作，对下一条总线上的16点开关状态实现针对性地调整分析。其次，还需要在读出全部128点开关状态之后将其整个循环操作，都要经过600ms的程度，以此满足一般远程开关检测方面的功能性要求。

单总线是现阶段系统设计中，所需要串行总线最少的设计方式。在远程监控系统的设计中，已经伴随着科学技术的发展，越发地普及在各个空域当中。当下基于单总线技术下的远程智能开关检测系统，相比较传统的远程开关检测方式而言，具备较为明显的可靠性与价值性。同时，传输信号方面的数字化发展，使系统呈现出更加良好的抗干扰性，并不会受到周边环境的影响，因此整体的可靠性较高。另一方面，在长期的运行中，也可以顺利地解决出现的各种问题，因此整体系统具备较强的功能性。

4.远程设计实例分析

为了保障设计出的单总线技术的远程智能开关检测系统的合理性进行分析，可以从实例分析的方式出发，对其方案的合理性进行评估。例如在某温度远程监控系统的开关检测系统设计中，是基于IAR集成环境进行开发。

4.1 温室环境数据库设置

进行该模块的设计中，主要是对温室的每一个环境，进行合理的设计与分析，因此就可以很好地改变温室作物的过程中，基于实际的情况出发，实现针对性的参数修正。这样就可以保障温室有着较高的实用性与操作便利性。

4.2 环境检测模块

在进入环境检测模块当中，使得系统会首先读取环境数据库当中的不同环境信息，之后与传感器当中的数据信息进行比对分析，以此可以实现对其设施开关的控制，实现自动化的控制操作。在环境温度较为合适的情况下，机会使得模块将显示的数据信息传输到上位机PC中。

4.3 环境控制模块

对于这个模块的设计就是通过系统自动化地接入，同时也可以基于人工的方式进入系统当中。这样的设计模式极大地提升了系统的整体运行可靠性。其次，对于该模块而言，在实际运行中可以对一些参数进行有效的控制，并实时地采集一些数据信息，为用户呈现出实时的参数调用。在该模块的使用下，更加科学合理地帮助人们对作物环境进行实时的控制与管理。

在这些不同功能的设计中，可以很好地满足系统的运行需求。特别是对于模块的合理设计，往往可以很好地帮助人们对其环境实现良好的调整与控制。单总线是一种在现阶段在设计中，所需要接线最少的串行总线，同时在远程的监控系统设计中，得到了较为长远的应用。在单总线技术的使用过程中，远程智能化的开关机系统，以及传统的远程开关检测方法相比较之后，可以发现极大地降低了使用的线缆总数，同时全面降低了施工建设的整体难度，因此这是一种十分具备性价比的建设方式。其次，在进行传输信号的数字化发展进程中，也让该系统可以很好地提升系统抗干扰性，并保障系统在运行的过程中，保持一个较高的可靠性。在长期的实践过程中，发现这种可以很好地基于呼叫系统进行稳定的运行，同时在系统的稳定性方面发挥出了较高的优势。

5.结语

在本文所设计出的单总线下的远程智能开关的系统设计方案中，可以很好地发挥出智能化的控制效果。同时相比较传统的设计方案而言，无论是在设计成本还是在操作性上，都有着较高的技术优势性。因此，在实际的使用过程中就需要得到进一步扩展，能够针对实际情况，实现该方案的进一步优化与调整，特别是对于一些重点监控环节，需要实现硬件与软件方面的全面优化，以此满足当下远程智能开关的检测需求。