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      自來(lái)水遠程抄表系統

      摘要:本文提出了一種基于GPRS 的遠程抄表系統設計原理和實(shí)現方案,簡(jiǎn)要介紹了GPRS技術(shù)的基本知識,描述了GPRS 無(wú)線(xiàn)傳輸應用于遠程抄表數據傳輸的實(shí)現方法。通過(guò)實(shí)際應用,獲得了理想的效果。

      關(guān)鍵詞:GPRS;DDN;自來(lái)水;遠程;在線(xiàn);抄表系統;

      一、背景介紹

      近年來(lái),隨著(zhù)我國住宅產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,能源消費計量和管理的需要,以及廣大居民生活水平的同益提高,對建筑智能化水平的要求越來(lái)越高,遠程抄表系統得到了迅猛發(fā)展。這既是提高能源管理水平的需要,也是電子技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)迅速發(fā)展的必然。本文對基于GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的遠程自動(dòng)抄表系統的設計方案和實(shí)現方法進(jìn)行了研究。結合近年來(lái)國內外遠程抄表技術(shù)的研究與發(fā)展,本文對現有的各種抄表方式進(jìn)行了綜合比較,目前比較適合我國國情的抄表方式即GPRS遠程抄表方式。目前東方訊專(zhuān)門(mén)為供水公司、物業(yè)管理公司設計了基于GPRS 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的自來(lái)水遠程抄表系統。該系統將計算機技術(shù)、移動(dòng)數據通信技術(shù)、數據網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、自控技術(shù)溶為一體,可自動(dòng)完成用水戶(hù)水表網(wǎng)絡(luò )的遠程數據采集、紀錄、實(shí)時(shí)監測、統計分析、打印和供、停水控制等管理工作。

      二、同類(lèi)方案對比

      1、總線(xiàn)抄表

      總線(xiàn)通信是目前國內自動(dòng)抄表系統采用較多的一種通信方式,其數據傳輸速度較快、可靠、穩定、通信質(zhì)量高。目前使用的總線(xiàn)通信方式有RS-232、RS-485、LonWorks等。但這種方式布線(xiàn)工作量大,通信信道易遭外界因素破壞,信道后續維護工作量大。

      2、紅外抄表

      抄表員將錄有用戶(hù)信息的紅外手持抄表器拿到居民區數據集中器附近,通過(guò)紅外通訊方式集中采集各耗能表的數據,然后返回主站將數據傳輸到計算機中。這種方式在紅外可視距離內能非接觸的讀取儀表數據,但速率較低,易受外界環(huán)境的影響。

      3、GSM短信息抄表

      GSM短信息抄表系統在用戶(hù)端安裝集控器和無(wú)線(xiàn)發(fā)射終端,將用戶(hù)的耗能數據通過(guò)GSM網(wǎng)以短信息(SMS)的形式上傳到GSM網(wǎng)的SMS中心,SMS中心將接收到的數據通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)傳遞給能源管理部門(mén)。但每條短信息通信容量有限,系統實(shí)時(shí)性及可靠性較差,可能發(fā)生信息擁塞和丟失現象,不適合在業(yè)務(wù)量大的系統中應用。

      4、GPRS抄表

      GPRS抄表系統通過(guò)GPRS網(wǎng)連接至Intemet網(wǎng)與主站計算機進(jìn)行通信。用戶(hù)的數據經(jīng)過(guò)GPRS模塊處理、協(xié)議封裝后發(fā)送出去,由GPRS接收模塊接收經(jīng)Intemet網(wǎng)絡(luò )傳送至主站,實(shí)現用戶(hù)耗能數據和主站的實(shí)時(shí)在線(xiàn)連接。GPRS以GSM網(wǎng)絡(luò )為基礎,采用分組交換的傳輸方式,克服了GSM電路變換速率低、資源利用率差等缺點(diǎn),很好地利用了現有的GSM網(wǎng)絡(luò )資源。它的傳輸速率高,接入時(shí)間短,用戶(hù)保持在線(xiàn)且按流量計費,迅速降低了服務(wù)成本,特別適合突發(fā)性小流量數據傳輸。

      三、本方案優(yōu)點(diǎn)

      GPRS自來(lái)水遠程抄表系統具備如下特點(diǎn):

      1、建設周期短,成本低:

      GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )提供了簡(jiǎn)單的通信傳輸手段。中國移動(dòng)GPRS系統可提供廣域的無(wú)線(xiàn)IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構建遠程抄表系統,實(shí)現水表數據的無(wú)線(xiàn)數據傳輸具有可充分利用現有網(wǎng)絡(luò ),縮短建設周期,降低建設成本的優(yōu)點(diǎn),而且設備安裝方便、維護簡(jiǎn)單。 

      2、實(shí)時(shí)性強: 

      由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線(xiàn)特性,系統無(wú)時(shí)延,無(wú)需輪巡就可以同步接收,處理所有數據采集點(diǎn)的數據,可很好的滿(mǎn)足系統對數據采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。

      3、可對水表設備進(jìn)行遠程控制: 

      通過(guò)GPRS雙向通訊方式還可實(shí)現對水表設備進(jìn)行遠程控制,進(jìn)行參數調整、開(kāi)關(guān)等控制作用。

      4、集抄范圍廣:

      GPRS覆蓋范圍廣,在無(wú)線(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò )的覆蓋范圍之內,都可以完成對集抄的控制和管理。而且,擴容無(wú)限制,接入地點(diǎn)無(wú)限制,能滿(mǎn)足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。 

      5、系統的傳輸容量大: 

      數據中心要和每一個(gè)水表數據采集點(diǎn)保持實(shí)時(shí)連接。由于水表數據采集點(diǎn)數量眾多,系統要求能滿(mǎn)足突發(fā)性數據傳輸的需要,而GPRS技術(shù)能很好地滿(mǎn)足傳輸突發(fā)性數據的需要。 

      6、數據傳送速率高: 

      每個(gè)水表數據采集點(diǎn)每次數據傳輸量在10Kbps之內。GPRS網(wǎng)絡(luò )傳送速率理論上可達171.2kbit/s,目前GPRS實(shí)際數據傳輸速率在40Kbps左右,滿(mǎn)足本系統數據傳輸速率(≥10Kbps)的需求。 

      7、通信費用低:采用包月計費方式,運營(yíng)成本低。 

      8、系統易于擴展和維護。

      由于GPRS通信是基于IP地址的數據分組通信網(wǎng)絡(luò ),因此監測中心計算機需要一個(gè)固定的IP地址或固定的域名,各個(gè)水表數據采集點(diǎn)采用GPRS模塊通過(guò)IP地址或域名來(lái)訪(fǎng)問(wèn)該主機,從而進(jìn)行數據通信。 

      四、系統組成

      GPRS 自來(lái)水遠程自動(dòng)抄表系統由監控中心、通信網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )水表(數顯水表+GPRS DTU)組成。監測中心包括中心站機、計算機及系統軟件、顯示器、打印機等設備,中心站機與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )水表的通信采用中國移動(dòng)的GPRS 網(wǎng)絡(luò )。該系統適用于與供水公司距離遙遠、分散單獨的水表用戶(hù)。 

      1、中心站機:用于發(fā)送監測中心計算機的指令和接收無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )水表的信息,并將信息通過(guò) RS-232/RS485通訊接口送入計算機。 

      2、系統軟件:系統開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)軟件,它結合了國際軟件流行趨勢,可在Windows2000、WindowsXP、Liunx 等主流操作系統上運行。系統軟件通過(guò)中心站機發(fā)布指令,對本系統實(shí)施監測,負責各采集站點(diǎn)的配置和網(wǎng)絡(luò )管理,同時(shí)將輸入數據寫(xiě)入數據庫,可發(fā)布指令,實(shí)現參數設置、數據監測、統計分析和報表打印及供、停水控制等處理。 

      3、GPRS DTU:數據傳輸終端(DTU)實(shí)現監控中心主站與監控終端的通訊。該DTU功能與特點(diǎn)如下: 使用低功耗高性能的CPU 做處理器,采用國外高性能工業(yè)級GPRS模塊 內嵌TCP/IP協(xié)議棧,數據終端保持在線(xiàn)透明數據傳輸與協(xié)議轉換,支持虛擬數據專(zhuān)用網(wǎng)(APN) 支持數據中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪(fǎng)問(wèn)在全透明方式下可同時(shí)向多中心(1-4中心)發(fā)送數據,系統配置和維護接口支持串口軟件升級和遠程維護EMC抗干擾設計,適合電磁環(huán)境惡劣的應用需求采用先進(jìn)電源技術(shù),供電電源適應范圍寬 。

      4、網(wǎng)絡(luò )水表:規格與普通水表相同,精度達到國家標準規定的計量等級。該水表結合了GPRS DTU,具有計量準確(遙測顯示水量與水表本身讀出的數值相同)、工作穩定可靠、功耗低、數據無(wú)漏失的特點(diǎn),解決了以往遠程數字計量誤差、怕停電、耗電量大、怕干擾的缺點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò )水表可直接使用220V 市電,或采用直流電源。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )水表不需另配測站機,它具有測站機的類(lèi)似性能,可通過(guò)GPRS DTU 與中心站機直接采用中國移動(dòng)數據無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信。 

      5、計算機(電腦)、液晶顯示器或投影機、打印機、不間斷電源、避雷器等設備為外購通用或專(zhuān)用產(chǎn)品,根據抄表系統和用戶(hù)的需要而配置。

      自動(dòng)檢測:系統對水表的用水量(流量)等參數(壓力)的數據進(jìn)行采集、監測、紀錄,并進(jìn)行數據分析處理,形成各種圖形和報表,實(shí)現遠程無(wú)人自動(dòng)抄表;

      動(dòng)態(tài)顯示:可定時(shí)或隨機在自動(dòng)抄表系統網(wǎng)絡(luò )圖畫(huà)面上動(dòng)態(tài)顯示每只水表的用水量和整個(gè)系統所包括水表的總水量; 

      打?。嚎纱蛴∶恐凰淼脑?、年報表和月水費單,可打印總用水量的日、月、年報表和收水費的月、年報表; 

      數據管理:建立歷史數據庫,存儲原始數據,供統計分析使用。對采集的用水量等數據進(jìn)行累計值、平均值、高值、低值等的分析計算,系統數據庫適合擴充和維護,可滿(mǎn)足各種規模的供水部門(mén)數據抄表和維護使用; 

      合并、網(wǎng)絡(luò )瀏覽:本系統可與供水公司的服務(wù)器連接,通過(guò)局域網(wǎng)接入供水公司現有用水營(yíng)業(yè)收費電腦管理系統,實(shí)現信息共享; 

      銀行自動(dòng)繳費:通過(guò)監控中心收費管理系統與銀行掛接,計費靈活方便; 

      可依據用戶(hù)繳納水費情況控制供水或停水,具有支持IC 卡功能。

      圖片關(guān)鍵詞

      ( 圖) 遠程抄表系統示意圖

       五、總結

      較低的工程造價(jià)由于城市的自來(lái)水供水普及率一般均達95%以上,千家萬(wàn)戶(hù)的水表既分散又遠離供水公司,多年來(lái)供水公司所應用的無(wú)線(xiàn)遙測系統的通信一般都采用電臺。如采用該種通信方式,供水公司的測控中心均需配置電臺、專(zhuān)用電源和高增益的鐵塔天線(xiàn),在市區各處水表用戶(hù)的測點(diǎn)除配置電臺及專(zhuān)用電源外,還需配置高增益的定向天線(xiàn)。而本系統的通信采用中國移動(dòng)的GPRS 網(wǎng)絡(luò ),在水司的測控中心只需配置內置天線(xiàn)的中心站機,水表測點(diǎn)只需配置無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )水表或測站機。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )水表和測站機,每臺僅占用一個(gè)移動(dòng)電話(huà)號碼,其通信的可靠性與移動(dòng)電話(huà)一樣。因此,本系統的工程造價(jià)比應用電臺的系統造價(jià)至少低10-20 萬(wàn)元以上(測點(diǎn)數量越多差價(jià)越大)。

      結論綜上所述,應用GPRS 的自來(lái)水遠程自動(dòng)抄表系統具有顯著(zhù)的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益,其先進(jìn)性、實(shí)用性、擴充性、安全性、可靠性,使得它必將在供水行業(yè)越來(lái)越廣泛地推廣應用,為供水行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻。

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