摘 要：本文設(shè)計實現(xiàn)了一種對144個計量器具進(jìn)行監(jiān)控和管理的智能化系統(tǒng)，解決非固定場所使用的計量標(biāo)準(zhǔn)器傳統(tǒng)人工管理中存在的問題。文章闡述了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)原理等技術(shù)。系統(tǒng)具有成本低，使用方便等優(yōu)點。經(jīng)過測試，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，節(jié)約開支，可以在計量相關(guān)院所推廣使用。

關(guān)鍵詞：計量器具；智能管理；多路監(jiān)控；信號采集

中圖分類號：TP311.52

計量是國計民生的重要保障，伴隨科技的進(jìn)步，各種新式儀器儀表不斷出現(xiàn)，對日益增加的計量器具高效科學(xué)管理是目前各計量機(jī)構(gòu)面臨的重要問題。傳統(tǒng)人工管理效率低，易出錯，致使計量器具處于非控狀態(tài)。本文結(jié)合非固定場所使用的計量器具的實際情況，開發(fā)實現(xiàn)一種計量器具管理智能化系統(tǒng)，實現(xiàn)計量器具的高效管理。

1 系統(tǒng)功能概述

本管理系統(tǒng)包括計量器具使用狀態(tài)監(jiān)控，使用人員登記、用戶驗證等功能?；竟ぷ髁鞒倘缦拢菏紫龋?dāng)檢定員領(lǐng)用計量器具時，可在上位機(jī)軟件中查看設(shè)備是否可用，若可用則進(jìn)入系統(tǒng)用戶驗證步驟，系統(tǒng)提示輸入用戶名密碼，驗證通過后上位機(jī)軟件改變該設(shè)備指示顏色，若驗證不通過則更改為其他顏色，系統(tǒng)將驗證過程相關(guān)信息自動登記并保存至本地文件。設(shè)備管理員可通過查看該文件得到各計量器具使用情況。

2 系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)

本管理系統(tǒng)分為三個主要部分，分別是上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、下位機(jī)多路信號采集系統(tǒng)和帶有壓力開關(guān)的計量器具陳列柜，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 計量器具智能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

系統(tǒng)實現(xiàn)的第一步是在計量器具陳列柜上加裝壓力開關(guān)，用以對外提供開關(guān)量電信號；第二步，開發(fā)多路信號采集器循環(huán)讀取各壓力開關(guān)量電信號；最后，開發(fā)上位機(jī)（PC機(jī)）管理軟件，實現(xiàn)自動管理的各項功能。上下位機(jī)通過RS232-C串口實現(xiàn)通信，上位機(jī)監(jiān)控軟件采用C++編寫，軟件運(yùn)行在windows 7系統(tǒng)中。本系統(tǒng)實現(xiàn)了對144個計量器具的智能管理，并可根據(jù)需要增減數(shù)量。

3 計量器具陳列柜壓力開關(guān)電路

圖2 壓力電壓開關(guān)電路示意圖

圖3 下位機(jī)多路信號采集系統(tǒng)示意圖

計量器具陳列柜中的壓力電壓開關(guān)電路示意圖如圖2所示，其中電源為5V直流開關(guān)電源；R為1KΩ保護(hù)電阻；箭頭代表電壓開關(guān)信號輸出端，連接至下位機(jī)多路信號采集系統(tǒng)。

4 下位機(jī)多路信號采集系統(tǒng)

下位機(jī)多路信號采集系統(tǒng)示意圖如圖3所示，其中1是電路底板；2是系統(tǒng)的主控芯片，采用STC12C5A60S2單片機(jī)；3是Intel 8255A-5芯片，使用6片8255A來采集共144路的開關(guān)量信號；4是信號輸入引腳；5是串口數(shù)據(jù)輸出接口，連接至上位機(jī)。

主控單片機(jī)通過p0口的第二功能即分時復(fù)用數(shù)據(jù)總線及地址總線的方式擴(kuò)展外設(shè)組成系統(tǒng)，主程序采用輪詢方式依次讀取并保存各8255A的ABC端口狀態(tài)。每個端口數(shù)據(jù)由8位組成，每一位代表計量器具陳列柜中相應(yīng)壓力開關(guān)狀態(tài)。

下位機(jī)多路信號采集系統(tǒng)電路原理圖如圖4所示，圖中以外擴(kuò)1片Intel8255A芯片為例，主要給出主控與外設(shè)的連接方式，關(guān)于主控單片機(jī)最小系統(tǒng)可參照數(shù)據(jù)文檔搭建即可。由圖4可知系統(tǒng)使用PL2303 USB TO TTL模塊實現(xiàn)上下位機(jī)間通信。

圖4 下位機(jī)多路信號采集系統(tǒng)電路圖

5 上位機(jī)監(jiān)控軟件

上位機(jī)監(jiān)控軟件使用C++編寫，包括計量器具狀態(tài)監(jiān)控，使用人員登記及用戶驗證等功能。軟件采用操作本地文件的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理。軟件截圖如圖5所示。系統(tǒng)使用前，計量器具使用者設(shè)置用戶名及密碼，作為驗證信息。圖5中綠色圓圈代表該編號計量器具在陳列柜內(nèi)，可以被領(lǐng)用。領(lǐng)用計量器具時，系統(tǒng)提示輸入用戶名及密碼以驗證用戶合法性，驗證通過后使用紅色圓圈標(biāo)注，如圖5中的1號設(shè)備被“zhangsan”合法領(lǐng)用。若驗證不通過或非法領(lǐng)用時，系統(tǒng)發(fā)出報警提示，并用藍(lán)色圓圈標(biāo)注，如圖5中5號設(shè)被“l(fā)isi”非法領(lǐng)用。

軟件自動保存驗證信息至指定文件，軟件界面可直觀地反映各計量器具使用情況及狀態(tài)。管理員還可通過查看相應(yīng)文件獲得各計量器具的使用記錄。

圖5 上位機(jī)監(jiān)控軟件截圖

6 結(jié)束語

本文設(shè)計實現(xiàn)一種計量器具智能化管理系統(tǒng)，開發(fā)下位機(jī)多路信號采集系統(tǒng)及上位機(jī)管理軟件。本系統(tǒng)解決人為管理存在的一些問題，提高管理效率。文章闡述了系統(tǒng)組成及實現(xiàn)過程，對搭建其他智能化設(shè)備管理系統(tǒng)具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]林祝亮，武林，楊金華.基于雙單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J].儀器儀表學(xué)報，2006（51）.

[2]陶保壯，張義超，李煒.多路信號采集器的研究與開發(fā)[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2008（11）.

[3]嚴(yán)潔.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[4]張富.C及C++程序設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2006.

作者簡介：周瑩（1985-），女，云南人，科員，助理工程師，碩士，研究方向：計量技術(shù)及電子信息技術(shù)。

作者單位：云南省計量測試技術(shù)研究院，昆明 650041；昆明理工大學(xué)，昆明 650000

Q