CN204101924U - 基于双机热备系统的rtu - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双机热备系统的RTU，包括分别由单片机最小系统构成的主机、备机，主机接有两个SPI接口，一个SPI接口作为切换接口接入备机，另一个SPI接口作为外部扩展IO口，主机接入有三线雨量计电路、DI输入电路、两路4-20mA信号输入电路，主机上接出有一个二选一串口、一个三选一串口，二选一串口非隔离接入有两路MAX232接口，三选一串口隔离接入有两个MAX232接口和一个RS485接口，主机上还接入有可控供电单元和大容量的存储器MRAM。

Description

基于双机热备系统的RTU

技术领域

本实用新型涉及远程终端控制系统领域，具体为一种基于双机热备系统的RTU。 

背景技术

我国是一个山洪灾害频繁发生的国家，山洪发生大部分是以泥石流，山体滑坡的形式出现，一旦发生就会带来严重的影响。目前人工观测的方式耗费大量的人力资源、且可靠性和实时性不高。所以需要建立高可靠的山洪预警系统，而RTU是其核心组成部分，RTU(Remote Tenninal Unit)全称为远程终端控制系统，主要用于对信号、工业设备的监测和控制。RTU能自动实现水文(水情、雨量)数据的采集、存储、显示、设置、处理和数据通信。对于山洪预警系统，我们需要设计一个可以实时测量雨量和水位的RTU。RTU工作现场的环境恶劣，现场环境中不乏电机、大型电源控制柜、镇流器等强设备，存在着各种各样的强电磁干扰，雷击现象的出现也难以避免，这些情况容易形成浪涌并通过接口注入RTU内部，破坏RTU电路。同时由于单机系统的容错能力较差可靠性不高。同时三模冗余系统和双模冗余系统的复杂度大，成本较高，所以比较应该采用双机热备系统。 

在传统的数据采集中，需要人工进行水位和雨量的采集，而需要采集的数据非常的多。如果沿用人工方式进行采集数据，则采集速度慢，采集的数据的精准度不好，工作效率不高。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于双机热备系统的RTU，以解决现有技术存在的问题。 

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为： 

基于双机热备系统的RTU，其特征在于：包括分别由单片机最小系统构成的主机、备机，所述主机接有两个SPI接口，其中一个SPI接口作为切换接口接入备机，由主机、备机构成双机热备系统，另一个SPI接口作为外部扩展IO口，所述主机接入有三线雨量计电路、DI输入电路、两路4-20mA信号输入电路，所述主机上接出有一个二选一串口、一个三选一串口，其中二选一串口非隔离接 入有两路MAX232接口，三选一串口隔离接入有两个MAX232接口和一个RS485接口，所述主机上接入三路报警继电器，主机上还接入有可控供电单元和大容量的存储器MRAM。 

所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：所述4-20mA信号输入电路包括型号为HCNR201的线性光耦Ud2，线性光耦Ud2的引脚1通过电阻Rd4接入一个三极管Q1的发射极，线性光耦Ud2的引脚2通过相互并联的电容C2、5.1V稳压管Dd1接入三极管Q1的集电极，线性光耦Ud2的引脚3接入三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极与一个型号为LM158的单电源运放Ud1A的输出端连接，单电源运放Ud1A的输出端通过电容C1与单电源运放Ud1A的反相输入端连接，单电源运放Ud1A的同相输入端与线性光耦Ud2的引脚4连接，单电源运放Ud1A的负电源端与三极管Q1的集电极连接，单电源运放Ud1A的同相输入端还通过依次串接的电阻Rd1、电阻Rd3、电阻Rd2与线性光耦Ud2的反相输入端连接，电阻Rd3、电阻Rd2之间通过导线与单电源运放Ud1A的负电源端连接，还包括有两脚的连接器Jd1，连接器Jd1的一个引脚与单电源运放Ud1A的正电源端连接，单电源运放Ud1A的另一个引脚通过导线接入电阻Rd1、电阻Rd3之间，线性光耦Ud2的引脚5接入另一个型号为LM158的单电源运放Ud3A的同相输入端，线性光耦Ud2的引脚6接入单电源运放Ud3A的反相输入端，线性光耦Ud2的引脚5、单电源运放Ud3A的负电源端分别接地，单电源运放Ud3A的正电源端接入5V电压，单电源运放Ud3A的输出端输出电压AD1至主机的单片机，且单电源运放Ud3A的输出端还通过相互并联的电阻Rd5、电容C3与线性光耦Ud2的引脚6连接。 

所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：三线雨量计电路包括三个安装在室外的开关S3、S4、S5，其中开关S3一端与开关S4一端之间接入开关S1，开关S4连接开关S1的一端与开关S5的一端之间接入开关S2，开关S3另一端通过依次串接的电阻R1、电阻R4接入主机单片机，开关S4另一端接地，开关S5另一端通过依次串接的电阻R2、电阻R5接入主机单片机，电阻R1、电阻R4之间接相互并联的二极管D1、电阻R3，将并联的二极管D1、电阻R3的另一端接5V电压，电阻R1、电阻R4之间还接入一个二极管D2的阴极，二极管D2的阳极接入开关S4接地的一端，电阻R2、电阻R5之间接相互并联的二 极管D4、电阻R6，将并联的二极管D2、电阻R6的另一端接5V电压，电阻R2、电阻R5之间还接入一个二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接入开关S4接地的一端。 

所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：所述DI输入电路包括型号为TLP521的光电耦合器Uhl，光电耦合器Uhl的引脚1依次接入有串接的电阻Rh2、电阻Rh1，电阻Rh1与光电耦合器Uhl的引脚2之间接入电压V1，光电耦合器Uhl的引脚2还通过单向TVS二极管接入电阻Rh2、电阻Rh1之间，光电耦合器Uhl的引脚4通过电阻Rh3接入5V电压，且光电耦合器Uhl的引脚4连接至主机单片机，此处Rh3起到了保护作用，光电耦合器Uhl的引脚3通过导线接地。 

所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：报警继电器包括在主机单片机和强电之间的型号为TXD2-5V的电磁继电器，三极管Qa1、Qa2的共发射极接地，三极管Qa2集电极通过电阻Ra2与三极管Qa1集电极连接，三极管Qa1的集电极接入二极管Da1的阳极，二极管的阴极接入5V电压，三极管Qa1的基极通过电阻Ra1接入主机单片机，三极管Qa2的基极通过电阻Ra3接入主机单片机，电磁继电器的一端接入三极管Qa1集电极与电阻Ra2之间，另一端接5V电压，电磁继电器有两组开关组成，电磁继电器的一组开关接入单片机，且电磁继电器输出端通过相互并联的电阻Ra4、电容Ca1，电阻和电容均接地，另一组开关用于外部控制使用。 

所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：可控供电电路包括对单片机起保护作用的9013贴片，主机单片机输出的control信号经过9013贴片接入P沟道的MOS管的栅极，三极管的栅极和漏极之间接入一个10K的电阻Ra1，且三极管的漏极接入12V的电源，三极管在这里的作用是一个开关的作用，三极管的集电极接入DC/DC电路，DC/DC电路输出为12V的电压，此电压将为外部设备如水位计等设备提供所需电压，DC/DC的输出端接有一个光耦TLP521的输入端，光耦TLP521的输出端连接至主机单片机以输出control回测信号。 

所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：非隔离MAX232电路包括芯片MAX232和芯片74HC244，主机单片机的TXD端通过芯片74HC244与芯片MAX232连接，MAX232的RXDIN端接入到74HC244的输入端，选择输入 端AA1接到74HC244的一端，74HC244的输出端一端接MAX232的TXDOUT端，一端接入单片机，一端用于回测测试，检测74HC244的好坏。MAX232的RXD1IN和RXD2IN端经过电阻Rf3和Rf4接入TLP521的输入端，输出端用于RXD1IN和RXD2IN回测，用BB1和BB2表示，MAX232的TXD1OUT和TXD2OUT端经过电阻Rf1和Rf2输入到TLP521的输入端，输出端用于回测TXD1OUT和TXD2OUT，用CC1和CC2来表示。 

所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：所述主机接入有存储芯片MRAM。 

所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：主机与备机之间的切换通过一个SPI接口即可实现。同时用另一个SPI接口供外部的IO口用。 

本实用新型其优点在于： 

1、采用两片MC9S08QE64单片机构成的双机热备系统，提高了RTU的可靠性。 

2、使用SPI接口进行扩展，供外部接口使用。 

3、采用存储芯片临时存放采集到的各种数据。满足对大量数据进行存储的要求。 

4、本实用新型的很多部分均考虑到了回测，如报警继电器电路中考虑到了回测，可控供电电路也考虑到了电压的回测，非隔离MAX232、隔离MAX232的TXDOUT和RXDIN都有考虑到回测，隔离RS485也考虑到回测，同时因为本电路的工作环境比较恶劣，经常会有雷击的现象发生，因此对于RS485我们进行了防雷保护。这实时的保证了电路的安全性和可靠性。 

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。 

图2为4-20mA电路图。 

图3为三线雨量计电路图。 

图4为DI输入电路图。 

图5为报警继电器电路图。 

图6为可控供电电路图。 

图7为非隔离MAX232及其回测电路图。 

图8为485防雷保护电路图。 

具体实施方式

如图1所示。基于双机热备系统的RTU，其特征在于：包括分别由单片机最小系统构成的主机、备机，所述主机接有两个SPI接口，其中一个SPI接口作为切换接口接入备机，由主机、备机构成双机热备系统，另一个SPI接口作为外部扩展IO口，所述主机接入有三线雨量计电路、DI输入电路、两路4-20mA信号输入电路，所述主机上接出有一个二选一串口、一个三选一串口，其中二选一串口非隔离接入有两路MAX232接口，三选一串口隔离接入有两个MAX232接口和一个RS485接口，所述主机上接入三路报警继电器，主机上还接入有可控供电单元和大容量的存储器MRAM。 

本实用新型分别由单片机最小系统构成的主机、备机，主机接有两个SPI接口，其中一个接口作为切换接口接入备机，由主机、备机构成双机热备系统，另一个SPI接口作为外部扩展IO口，主机接入有三线雨量计电路、DI输入电路、两路4-20mA信号输入电路，主机上接出有一个二选一串口、一个三选一串口，其中二选一串口接入有两路非隔离的MAX232，三选一串口接入两个隔离的MAX232和一个RS485接口，两个隔离MAX232和RS485的选择通过74HC138来实现，两个隔离的MAX232的输出接入GPRS通信模块，通过GPRS网络发送到数据中心。RS485的输出端可接入水位计和雨量计等外部设备。外部设备所需的电压可以通过可控供电电路供给。主机上还接入有报警模块，当水位和雨量达到预定的阈值时则会发出蜂鸣的报警声。太阳能电池通过DC/DC电路将电压由12v变成5v来给单片机和非隔离MAX232供电。太阳能电池给可控供电电路提供输入电压。由可控供电电路的输出电压12V经隔离DC/DC转换成5V的隔离直流电为隔离MAX232、RS485、74HC244、74HC138供电。所述主机上还接有MRAM，1个4Mb大容量存储芯片MR25H40用临时存放采集到的各种数据。 

如图2所示。4-20mA信号输入电路包括型号为HCNR201的线性光耦Ud2，线性光耦Ud2的引脚1通过电阻Rd4接入一个三极管Q1的发射极，线性光耦Ud2的引脚2通过相互并联的电容C2、5.1V稳压管Dd1接入三极管Q1的集电极，线性光耦Ud2的引脚3接入三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极与一个型号为LM158的单电源运放Ud1A的输出端连接，单电源运放Ud1A的输出端通过电容C1与单电源运放Ud1A的反相输入端连接，单电源运放Ud1A的同相 输入端与线性光耦Ud2的引脚4连接，单电源运放Ud1A的负电源端与三极管Q1的集电极连接，单电源运放Ud1A的同相输入端还通过依次串接的电阻Rd1、电阻Rd3、电阻Rd2与线性光耦Ud2的反相输入端连接，电阻Rd3、电阻Rd2之间通过导线与单电源运放Ud1A的负电源端连接，还包括有两脚的连接器Jd1，连接器Jd1的一个引脚与单电源运放Ud1A的正电源端连接，单电源运放Ud1A的另一个引脚通过导线接入电阻Rd1、电阻Rd3之间，线性光耦Ud2的引脚5接入另一个型号为LM158的单电源运放Ud3A的同相输入端，线性光耦Ud2的引脚6接入单电源运放Ud3A的反相输入端，线性光耦Ud2的引脚5、单电源运放Ud3A的负电源端分别接地，单电源运放Ud3A的正电源端接入5V电压，单电源运放Ud3A的输出端输出电压AD1至主机的单片机，且单电源运放Ud3A的输出端还通过相互并联的电阻Rd5、电容C3与线性光耦Ud2的引脚6连接。 

4-20mA信号输入电路包括线性光耦HCNR201，输入的4-20mA直流电流信号通过5.1V稳压管Dd1给单电源运放LM158供电，运放的输入输出两端分别接有发光二极管和光电二极管，并构成负反馈回路。该电路时将4-20mA电流信号转换为电压信号。该电路可以看出隔离转换电路的输出电压和输入电流之间始终保持正比关系。若改变Rd1、Rd3或Rd5使比例关系发生变化，输出电压信号的零点(即4mA输入电流所对的输出电压)也跟着发生变化。因此零点的调节就变成了对电路输入输出比例关系的调节，输出AD1输入到单片机。 

如图3所示。三线雨量计电路包括三个安装在室外的开关S3、S4、S5，其中开关S3一端与开关S4一端之间接入开关S1，开关S4连接开关S1的一端与开关S5的一端之间接入开关S2，开关S3另一端通过依次串接的电阻R1、电阻R4接入主机单片机，开关S4另一端接地，开关S5另一端通过依次串接的电阻R2、电阻R5接入主机单片机，电阻R1、电阻R4之间接相互并联的二极管D1、电阻R3，将并联的二极管D1、电阻R3的另一端接5V电压，电阻R1、电阻R4之间还接入一个二极管D2的阴极，二极管D2的阳极接入开关S4接地的一端，电阻R2、电阻R5之间接相互并联的二极管D4、电阻R6，将并联的二极管D2、电阻R6的另一端接5V电压，电阻R2、电阻R5之间还接入一个二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接入开关S4接地的一端。 

三线雨量计有三线制组成，含有两个开关S1和S2，当开关S1闭合时开关 S3和S4短路，当开关S2闭合时开关S4和S5短路，开关S1和S2交换一次一个计数。其正常状态为总有一线是闭合的。YuLiang1和YuLiang2接入单片机，接入到单片机的信号为开关S1和S2交替的次数。 

如图4所示。DI输入电路包括型号为TLP521的光电耦合器Uhl，光电耦合器Uhl的引脚1依次接入有串接的电阻Rh2、电阻Rh1，电阻Rh1与光电耦合器Uhl的引脚2之间接入电压V1，光电耦合器Uhl的引脚2还通过单向TVS二极管接入电阻Rh2、电阻Rh1之间，光电耦合器Uhl的引脚4通过电阻Rh3接入5V电压，且光电耦合器Uhl的引脚4连接至主机单片机，此处Rh3起到了保护作用，光电耦合器Uhl的引脚3通过导线接地。 

单片机中所有空余的引脚分别接入DI输入电路，该电路的主要作用是可以在外部接一些其他的设备。DI输入电路包括光电耦合器TLP521，光电耦合器TLP521的作用是电路之间的信号传输，使之前端与负载完全隔离，目的在于增加安全性，减小电路干扰，减化电路设计。在输入端加瞬态电压抑制二极管单向TVS保护电路。电路中电阻的选择，如Rh3考虑到光耦漏电流，不会使输入为低，对于R1+R2，当外加12V电压时，回路电流为5-6mA，R1一般取小一些，R2取大一些。 

如图5所示。报警继电器包括在主机单片机和强电之间的型号为TXD2-5V的桥梁电磁继电器，三极管Qa1、Qa2的共发射极接地，三极管Qa2集电极通过电阻Ra2与三极管Qa1集电极连接，三极管Qa1的集电极接入二极管Da1的阳极，二极管的阴极接入5V电压，三极管Qa1的基极通过电阻Ra1接入主机单片机，三极管Qa2的基极通过电阻Ra3接入主机单片机，电磁继电器的一端接入三极管Qa1集电极与电阻Ra2之间，另一端接5V电压，电磁继电器有两组开关组成，电磁继电器的一组开关接入单片机，且电磁继电器输出端通过相互并联的电阻Ra4、电容Ca1，电阻和电容均接地，另一组开关用于外部控制使用。 

本实用新型使用单片机和强电之间的电磁继电器，选用继电器的型号是TXD2-5V，从单片机出来的信号接一个继电器驱动，从单片机中输出信号，经过驱动放大信号，当电压值达到继电器吸合的电压时则产生报警。在该电路中的保持的作用是为了减小功耗，因为当继电器吸合需要较大的电压，但是吸合后就不需要那么大的电压了。电路中的两组开关用常开状态，一组用于触点控制，一 组用于回测。电路中报警1接入单片机，回测报警1、保持1也接入单片机。同理另外的两路报警继电器，报警2、回测报警2、保持2，报警3、回测报警3和保持3均接入单片机。 

如图6所示。可控供电电路包括对单片机起保护作用的9013贴片，主机单片机输出的control信号经过9013贴片接入P沟道的MOS管的栅极，三极管的栅极和漏极之间接入一个10K的电阻Ra1，且三极管的漏极接入12V的电源，三极管在这里的作用是一个开关的作用，三极管的集电极接入DC-DC电路，DC/DC电路输出为12V的电压，此电压将为外部设备如水位计等设备提供所需电压，DC/DC的输出端接有一个光耦TLP521的输入端，光耦TLP521的输出端连接至主机单片机以输出control回测信号。 

本实用新型中，太阳能电池为电路提供12v的电压输入，control端由单片机输出，经过9013贴片，然后再通过PNP沟道的三极管将信号输入到DC/DC，通过DC-DC输出12V的电压。在TLP521的输出端需有电压的回测，保证在输入有电压时输出端也有电压。可控供电电路的作用是为外部设备提供所需要的电压。也可将可控供电电路经过隔离DC/DC转成隔离的直流电为MAX232、RS485、74HC138等提供电源，可以供电或断电。同时将太阳能电池的电压非隔离由12v变成5v，给单片机供电。 

如图7所示。所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：非隔离MAX232电路包括芯片MAX232和芯片74HC244，主机单片机的TXD端通过芯片74HC244与芯片MAX232连接，MAX232的RXDIN端接入到74HC244的输入端，选择输入端AA1接到74HC244的一端，74HC244的输出端一端接MAX232的TXDOUT端，一端接入单片机，一端用于回测测试，检测74HC244的好坏。MAX232的RXD1IN和RXD2IN端经过电阻Rf3和Rf4接入TLP521的输入端，输出端用于RXD1IN和RXD2IN回测，用BB1和BB2表示，MAX232的TXD1OUT和TXD2OUT端经过电阻Rf1和Rf2输入到TLP521的输入端，输出端用于回测TXD1OUT和TXD2OUT，用CC1和CC2来表示。 

由串口1接出两路非隔离的MAX232，电路中对MAX232的输入信号和输出信号都进行回测，即CC1和CC2用来回测MAX232的TXDOUT的信号，BB1和BB2用来回测MAX232的RXDIN的信号，保证MAX232芯片的性能。AA1 和AA2用于回测输入244的信号。 

如图8所示。从串口2接出来的是2路的隔离MAX232和一路隔离的RS485，两路MAX232和一路RS485的选择通过74HC138来完成，其状态表如表1所示，对于2个隔离MAX232和RS485的处理是，两个MAX232隔离的处理和非隔离的MAX232处理方法相似，其电路图和图6相似，只是在TXD、RXD的选择1和选择2需要用到光耦，同时MAX232也要同非隔离的一样考虑回测。在此不再赘述电路图。RS485的输出要有防雷保护，其防雷保护电路如图8所示。其原理是当雷击发生时，感应过电压由T与R端引入，Q2进行共模防护，Q1进行差模保护，此时过电压被大大削弱到约500V左右，在经过电阻(或PTC)限流，TVS二次限压后，到收发器的电压被钳制在6.8V左右，从而实现对收发器的保护。RS485的输出端接入外部设备，MAX232的输出端接入通信模块输出到GPRS，再通过GPRS网络发送到数据中心。 

表1 隔离232和隔离485状态表 

主机接入有存储芯片MRAM。 

主机与备机之间的切换通过一个SPI接口即可实现。同时用另一个SPI接口供外部的IO口用。 

本实用新型基于双机热备系统的RTU，由两片单片机构成的双机热备系统，通过SPI接口实现主机和备机之间的切换。将通过三线雨量计电路获得的模拟信号输入到单片机进行数据处理再由通信模块输出到GPRS，再通过GPRS网络发送到数据中心。当测量的水位和雨量超过设定的阈值时，产生报警信号。本实用新型为了克服技术中工作环境比较恶劣，为满足工业控制的指标和需求，各模块与单片机之间要加上隔离保护器件，如12V变5V的非隔离DC/DC、12-5V和5-5V隔离电源、防雷保护电路等。 

本实用新型中，单片机采用MC9S08QE64芯片，4-20mA信号输入电路采用 HCNR201将电流信号转化为电压信号。雨量计采用三线雨量计，其正常状态总有一线是闭合的，两个开关交替一次计数一次。DI输入电路中的二极管选择单向的TVS管，需要使用可控的光电耦合器件TLP521。单片机上空余的引脚接DI输入，这是为了在有需要时还可以通过DI输入电路加外部设备。报警继电器采用TXD2-5V型号的继电器其原理是从单片机输出信号经过驱动电路使信号放大，当达到系统规定的阈值时则吸合继电器产生蜂鸣的报警声。可控供电电路将为外部设备提供所需电源。隔离MAX232和非隔离的MAX232的RXDIN和TXDOUT端的信号都要进行回测，保证芯片的可用性。隔离RS485需要加防雷保护电路，其电路的工作原理如图8所示。MAX232和RS485接外部设备。隔离的MAX232和隔离的RS485的选择通过74HC138的输出端选择1和选择2来选择，选择1、选择2和单片机的TXD和RXD都需要用光耦。 

Claims (9)

1.基于双机热备系统的RTU，其特征在于：包括分别由单片机最小系统构成的主机、备机，所述主机接有两个SPI接口，其中一个SPI接口作为切换接口接入备机，由主机、备机构成双机热备系统，另一个SPI接口作为外部扩展IO口，所述主机接入有三线雨量计电路、DI输入电路、两路4-20mA信号输入电路，所述主机上接出有一个二选一串口、一个三选一串口，其中二选一串口非隔离接入有两路MAX232接口，三选一串口隔离接入有两个MAX232接口和一个RS485接口，所述主机上接入三路报警继电器，主机上还接入有可控供电单元和大容量的存储器MRAM。 

2.根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：所述4-20mA信号输入电路包括型号为HCNR201的线性光耦Ud2，线性光耦Ud2的引脚1通过电阻Rd4接入一个三极管Q1的发射极，线性光耦Ud2的引脚2通过相互并联的电容C2、5.1V稳压管Dd1接入三极管Q1的集电极，线性光耦Ud2的引脚3接入三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极与一个型号为LM158的单电源运放Ud1A的输出端连接，单电源运放Ud1A的输出端通过电容C1与单电源运放Ud1A的反相输入端连接，单电源运放Ud1A的同相输入端与线性光耦Ud2的引脚4连接，单电源运放Ud1A的负电源端与三极管Q1的集电极连接，单电源运放Ud1A的同相输入端还通过依次串接的电阻Rd1、电阻Rd3、电阻Rd2与线性光耦Ud2的反相输入端连接，电阻Rd3、电阻Rd2之间通过导线与单电源运放Ud1A的负电源端连接，还包括有两脚的连接器Jd1，连接器Jd1的一个引脚与单电源运放Ud1A的正电源端连接，单电源运放Ud1A的另一个引脚通过导线接入电阻Rd1、电阻Rd3之间，线性光耦Ud2的引脚5接入另一个型号为LM158的单电源运放Ud3A的同相输入端，线性光耦Ud2的引脚6接入单电源运放Ud3A的反相输入端，线性光耦Ud2的引脚5、单电源运放Ud3A的负电源端分别接地，单电源运放Ud3A的正电源端接入5V电压，单电源运放Ud3A的输出端输出电压AD1至主机的单片机，且单电源运放Ud3A的输出端还通过相互并联的电阻Rd5、电容C3与线性光耦Ud2的引脚6连接。 

3.根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：三线雨量计电路包括三个安装在室外的开关S3、S4、S5，其中开关S3一端与开关S4一端之间接入开关S1，开关S4连接开关S1的一端与开关S5的一端之间接入开关S2，开关S3另一端通过依次串接的电阻R1、电阻R4接入主机单片机，开关S4另一端接地， 开关S5另一端通过依次串接的电阻R2、电阻R5接入主机单片机，电阻R1、电阻R4之间接相互并联的二极管D1、电阻R3，将并联的二极管D1、电阻R3的另一端接5V电压，电阻R1、电阻R4之间还接入一个二极管D2的阴极，二极管D2的阳极接入开关S4接地的一端，电阻R2、电阻R5之间接相互并联的二极管D4、电阻R6，将并联的二极管D2、电阻R6的另一端接5V电压，电阻R2、电阻R5之间还接入一个二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接入开关S4接地的一端。 

4.根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：所述DI输入电路包括型号为TLP521的光电耦合器Uhl，光电耦合器Uhl的引脚1依次接入有串接的电阻Rh2、电阻Rh1，电阻Rh1与光电耦合器Uhl的引脚2之间接入电压V1，光电耦合器Uhl的引脚2还通过单向TVS二极管接入电阻Rh2、电阻Rh1之间，光电耦合器Uhl的引脚4通过电阻Rh3接入5V电压，且光电耦合器Uhl的引脚4连接至主机单片机，此处Rh3起到了保护作用，光电耦合器Uhl的引脚3通过导线接地。 

5.根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：报警继电器包括在主机单片机和强电之间的型号为TXD2-5V的电磁继电器，三极管Qa1、Qa2的共发射极接地，三极管Qa2集电极通过电阻Ra2与三极管Qa1集电极连接，三极管Qa1的集电极接入二极管Da1的阳极，二极管的阴极接入5V电压，三极管Qa1的基极通过电阻Ra1接入主机单片机，三极管Qa2的基极通过电阻Ra3接入主机单片机，电磁继电器的一端接入三极管Qa1集电极与电阻Ra2之间，另一端接5V电压，电磁继电器有两组开关组成，电磁继电器的一组开关接入单片机，且电磁继电器输出端通过相互并联的电阻Ra4、电容Ca1，电阻和电容均接地，另一组开关用于外部控制使用。 

6.根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：可控供电电路包括对单片机起保护作用的9013贴片，主机单片机输出的control信号经过9013贴片接入P沟道的MOS管的栅极，三极管的栅极和漏极之间接入一个10K的电阻Ra1，且三极管的漏极接入12V的电源，三极管在这里的作用是一个开关的作用，三极管的集电极接入DC-DC电路，DC/DC电路输出为12V的电压，此电压将为外部设备如水位计等设备提供所需电压，DC/DC的输出端接有一个光耦TLP521的输入端，光耦TLP521的输出端连接至主机单片机以输出control回测信号。 

7.根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：非隔离MAX232电路包括芯片MAX232和芯片74HC244，主机单片机的TXD端通过芯片 74HC244与芯片MAX232连接，MAX232的RXDIN端接入到74HC244的输入端，选择输入端AA1接到74HC244的一端，74HC244的输出端一端接MAX232的TXDOUT端，一端接入单片机，一端用于回测测试，检测74HC244的好坏；MAX232的RXD1IN和RXD2IN端经过电阻Rf3和Rf4接入TLP521的输入端，输出端用于RXD1IN和RXD2IN回测，用BB1和BB2表示，MAX232的TXD1OUT和TXD2OUT端经过电阻Rf1和Rf2输入到TLP521的输入端，输出端用于回测TXD1OUT和TXD2OUT，用CC1和CC2来表示。 

8.根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：所述主机接入有存储芯片MRAM。 

9.根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：主机与备机之间的切换通过一个SPI接口即可实现，同时用另一个SPI接口供外部的IO口用。