一、綜述
目前在我國大多數(shù)地區(qū)戶用能源計(jì)量管理多采用傳統(tǒng)的人工抄表、收費(fèi)定期結(jié)算的管理模式，經(jīng)常出現(xiàn)用水、電、氣、熱收費(fèi)困難、糾紛、欠費(fèi)等問題，給用戶帶來很多麻煩，給抄表人員帶來煩惱。人工抄表-----計(jì)費(fèi)-----催費(fèi)管理模式，只能適應(yīng)城市人口相對較少的情況，而隨著城市人口及高層建筑的增加，人工抄表工作量日益增大，管理費(fèi)用逐步增加，很容易出現(xiàn)漏抄、少抄或欠費(fèi)等現(xiàn)象。同時(shí)基于傳統(tǒng)機(jī)械計(jì)量表具而建立的傳統(tǒng)管理模式，已阻礙了行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)表現(xiàn)出管理效率低，社會(huì)效益差等問題。特別是伴隨著人民生活水平的提高及小區(qū)物業(yè)管理的發(fā)展，分時(shí)段收費(fèi)的需求已逐漸提到日程上來。因此智能戶外抄表呼聲越來越高。尤其對高層、高檔居住小區(qū)，智能戶外抄表是非常必要的，傳統(tǒng)抄表方式已經(jīng)不能適應(yīng)今后住宅的發(fā)展要求。隨著電子技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，智能戶外抄表系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)出不少產(chǎn)品。隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，實(shí)現(xiàn)自來水收費(fèi)管理的電子化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化已成為可能。
為適應(yīng)當(dāng)前市場和政策的形勢，我公司推出的一種有效、高效率的管理模式——無線遠(yuǎn)傳采集系統(tǒng).
二、無線數(shù)據(jù)采集的優(yōu)越性及可發(fā)展性
多種計(jì)量收費(fèi)模式，如智能卡表、有線集抄、載波抄表、無線集抄等方式，現(xiàn)就其不同特點(diǎn)進(jìn)行對比和分析。
1. 采用智能IC卡表
可以為管理部門和用戶帶來許多方便，可以為傳統(tǒng)的管理模式進(jìn)行現(xiàn)代化改造提供基礎(chǔ)性的技術(shù)支持。與傳統(tǒng)的計(jì)量儀表相比，采用智能IC卡表技術(shù)可以帶來許多新變化，能夠有效地解決收費(fèi)難的問題。不過，智能IC卡表存在無法實(shí)時(shí)監(jiān)視用戶的使用情況，由于是先交費(fèi)后使用，這樣就存在用量囤積，無法更新用戶價(jià)格調(diào)整的問題，實(shí)時(shí)性比較差。
2．采用有線遠(yuǎn)傳表
可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶使用的情況，不過目前的自動(dòng)抄表監(jiān)控系統(tǒng)普遍采用采集控制器集中安裝在樓道中的方式，將各種計(jì)量表傳感信號(hào)線、報(bào)警信號(hào)線、驅(qū)動(dòng)線路都連接到采集控制器上的方式來進(jìn)行集中的采集控制。采集器采用UPS電源供電以保證在市電掉電的情況下數(shù)據(jù)采集正常進(jìn)行。這種方式帶來許多問題：
1. 傳感信號(hào)、驅(qū)動(dòng)信號(hào)的線路長，易受到外界因素的影響，如裝修破壞、其它人為破壞、電氣干擾等因素，導(dǎo)致抄表不準(zhǔn)確；
2. 電源方面一旦出現(xiàn)問題如線路問題、電源本身問題將導(dǎo)致多個(gè)采集控制器不能正常工作，導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確，這樣就需要人力去重新入戶抄表并設(shè)置初始值。在工程的早期由于供電不正常會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)這樣的問題。
3. 閥門的驅(qū)動(dòng)、報(bào)警線路由于線路較長環(huán)節(jié)太多，使報(bào)警聯(lián)動(dòng)關(guān)閥的功能變的風(fēng)險(xiǎn)極大，只要有下列一種原因（不包括設(shè)備本身因素）都將導(dǎo)致聯(lián)動(dòng)關(guān)閥的失敗。a.報(bào)警線路有問題；b.閥門驅(qū)動(dòng)線路有問題；c.工程安裝中出現(xiàn)線路接錯(cuò)的問題；d.UPS電源線路有問題。
由于以上幾種因素都與工程安裝有密切的關(guān)系，質(zhì)量不容易受到嚴(yán)格的控制，且受外界的影響較大，使工程的維護(hù)量非常大。
3：無線遠(yuǎn)傳采集系統(tǒng)
我們公司提出的無線遠(yuǎn)傳采集智能化計(jì)量表的概念，智能計(jì)量表的采集傳輸模塊與基表一體化，由于是分表無線遠(yuǎn)傳，是想把室內(nèi)的燃?xì)獗?、水表、電表等，采用一個(gè)統(tǒng)一的無線網(wǎng)絡(luò)，不需要入戶，在門外即可抄送。其核心的技術(shù)是一個(gè)傳輸模塊，將三表的數(shù)據(jù)采集起來，用無線的方式發(fā)射出去。國內(nèi)的傳輸模塊也在做，但是沒有應(yīng)用在三表遠(yuǎn)傳上，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用較多的是ＧＰＲＳ、短信ＧＳＭ，這樣也能做到，但是成本高，用戶用不起，所以迫切需要一種低成本的、而且不需要占頻點(diǎn)費(fèi)的系統(tǒng)，讓普通居民能夠承受得起的、高可靠性的遠(yuǎn)傳產(chǎn)品。
我們公司的無線數(shù)據(jù)傳輸智能表具備如下幾個(gè)特點(diǎn)：
1. 計(jì)數(shù)以及其他功能的模塊在表內(nèi)，從而解決長線傳輸?shù)碾姶偶嫒輪栴}；
2. 自帶電源，這樣即使系統(tǒng)集中供電電源出現(xiàn)問題，也不會(huì)影響數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。
3. 表具本身帶閥控制，能夠?qū)崿F(xiàn)控制交費(fèi)功能。
4. 改變了入戶抄表收費(fèi)的模式，既能實(shí)現(xiàn)控制功能，又能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。
5. 樓棟集中器可以采用大電池供電，施工更簡單
采用水表、燃?xì)獗頍o線抄表的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，杜絕人工抄表產(chǎn)生的誤抄、漏抄、估抄等人為錯(cuò)誤；降低了系統(tǒng)功耗，大大減少了人工勞動(dòng)，提高工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減員增效，降低了管理費(fèi)用，提高了自動(dòng)化程度；從數(shù)據(jù)采集到收費(fèi)單的打印都自動(dòng)完成；避免了人工抄表時(shí)間跨度大，無法抄錄同一時(shí)間的數(shù)據(jù)，方便計(jì)算損耗；可以隨時(shí)掌握各種表計(jì)的運(yùn)行情況，便于水、氣的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和運(yùn)行分析；安裝方便，成本低廉，便于維護(hù)，準(zhǔn)確知道故障發(fā)生的表具更換容易，售后服務(wù)工作量少。
設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要達(dá)到的目的：
1、本系統(tǒng)采用先進(jìn)的雙向無線通信技術(shù)，在同樣的功耗和發(fā)射功率下，可以增強(qiáng)通信距離，提高系統(tǒng)通信的可靠性。
2、成本低，便于安裝，便于維護(hù)，抄表工作簡單，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。
3、系統(tǒng)功耗低，完全采用一次性鋰電池供電，系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定工作的時(shí)間長達(dá)8年,大大超過國家對智能表具工作壽命的要求。
4、表具的計(jì)量、故障監(jiān)測、報(bào)警、閥控、電源管理、無線通信于一體，從而降低了系統(tǒng)的整體成本，易于推廣。
5、由于采用無線通訊接口設(shè)計(jì)，無需連線，很容易實(shí)現(xiàn)整個(gè)表具的高級(jí)密封，對于防塵，防潮的設(shè)計(jì)可以做的相當(dāng)好，特別是可以長期工作在廚房、衛(wèi)生間、工業(yè)環(huán)境、泡在水中的其他環(huán)境等條件惡劣的地方。
6、消除人為操作造成的誤差，提高整個(gè)系統(tǒng)的智能化程度,減少資源的浪費(fèi)，有利于加強(qiáng)現(xiàn)代化的管理。
三．系統(tǒng)組成及實(shí)現(xiàn)
一、 圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
無線表具
抄表器
樓棟集中器
小區(qū)集中器
管理中心
GPRS/CDMA
RS232
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
由圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖我們可以看出系統(tǒng)主要由管理中心管理軟件、小區(qū)集中器、樓棟集中器、無線表具、抄表器5個(gè)部分組成，為了增加系統(tǒng)的通信可靠性，以及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，滿足反向控閥的要求，系統(tǒng)采用雙向通信。
圖2 網(wǎng)絡(luò)圖
無線表具
00010
00008
GPRS/CDMA
00009
00011
00007
按抄取模式分，其中集中器有兩種模式，一種為定時(shí)抄表模式，一種為強(qiáng)制抄表模式（可通過兩個(gè)跳線或者開關(guān)選擇）。定時(shí)模式是指集中器按照指定的時(shí)間自動(dòng)抄去所管轄的集中器和表具的數(shù)據(jù)。強(qiáng)制模式是指集中器被強(qiáng)制按下抄表按鈕、上級(jí)集中器、手抄器等強(qiáng)制要求抄表時(shí)，開始抄表。
按供電模式分為電池供電和交流電源供電模式，兩種模式可通過跳線或者開關(guān)選擇供電模式，當(dāng)選用電池供電模式時(shí)，平時(shí)集中器為休眠模式（低功耗）在強(qiáng)制抄表模式或者定時(shí)抄表時(shí)才醒來。交流電源供電時(shí)系統(tǒng)可一直工作，不需要休眠。
二、系統(tǒng)各組件功能需求
1. 無線水表：
無線通訊計(jì)量表是水、電、氣、熱計(jì)量儀表，具有數(shù)據(jù)計(jì)量、閥門控制及數(shù)據(jù)無線通訊功能，是系統(tǒng)的基本單元。無線計(jì)量表可根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝在居民室內(nèi)或室外管道井中，可直接替換舊表而無需改造原有系統(tǒng)。（由表+無線采集模塊+鋰電池組成）；采集模塊是指用于采集單個(gè)用戶表計(jì)用量信息，并將它處理后通過無線將數(shù)據(jù)傳送到上一級(jí)設(shè)備（無線接收器）的專用模塊。此模塊自帶數(shù)據(jù)采集功能，可以采集雙干簧管，自閉式開關(guān)，直讀表等各種傳感器的數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器的特點(diǎn)，可以選擇定時(shí)或者定量的方式來發(fā)送數(shù)據(jù)。詳細(xì)功能如下：
表具模塊
脈沖計(jì)量，狀態(tài)監(jiān)控
電源管理
接收抄表命令
發(fā)送表具命令
測試模式
開關(guān)閥
參數(shù)設(shè)置（有線）
初值更改（無線、有線）
線）
雙向通信
測試功能
接收閥控命令
休眠喚醒
轉(zhuǎn)發(fā)接收指定的數(shù)據(jù)
2樓棟集中器
集中器是指收集各采集終端或采集模塊（或多功能表計(jì)）的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理存儲(chǔ)，同時(shí)能和主站或手持單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備。采集器專門用來記錄各種表的數(shù)據(jù)的設(shè)備，可以通有線或無線，上傳數(shù)據(jù)到手抄器。功能如下：
樓棟集中器
定時(shí)抄取表具數(shù)據(jù)
應(yīng)答小區(qū)集中器抄取各種數(shù)據(jù)
應(yīng)答手抄器抄取各種數(shù)據(jù)
強(qiáng)制模式抄取表具數(shù)據(jù)
轉(zhuǎn)發(fā)抄取表具數(shù)據(jù)
參數(shù)設(shè)置
停電保護(hù)
保存表具數(shù)據(jù)和狀態(tài)
轉(zhuǎn)發(fā)其他樓棟集中器的數(shù)據(jù)
3小區(qū)集中器
集中器是指收集各采集終端或采集模塊（或多功能表計(jì)）的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理存儲(chǔ)，同時(shí)能和主站或手持單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備。采集器專門用來記錄各種表的數(shù)據(jù)的設(shè)備，可以通有線或無線，上傳數(shù)據(jù)到手抄器。功能如下：
小區(qū)集中器
定時(shí)抄取樓棟集中器數(shù)據(jù)
應(yīng)答手抄器抄取各種數(shù)據(jù)
應(yīng)答計(jì)算機(jī)抄取各種數(shù)據(jù)
強(qiáng)制模式抄取表具數(shù)據(jù)
轉(zhuǎn)發(fā)抄取樓棟集中器數(shù)據(jù)
參數(shù)設(shè)置
停電保護(hù)
保存表具數(shù)據(jù)和狀態(tài)
GPRS遠(yuǎn)程發(fā)送數(shù)據(jù)
4手抄器
用來抄表取表具中的數(shù)據(jù)并上傳到電腦里。詳細(xì)功能如下：
手抄器
抄取指定表具數(shù)據(jù)
轉(zhuǎn)發(fā)抄取指定表具數(shù)據(jù)
控制指定表具閥門
設(shè)定指定表具初值
轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)定指定表具初值
抄取樓棟集中器數(shù)據(jù)
設(shè)定樓棟集中器參數(shù)
抄取小區(qū)集中器參數(shù)
設(shè)定小區(qū)集中器參數(shù)
無線接收器：
特點(diǎn)：1.對任意表具的數(shù)據(jù)都接收，
2.自帶跳頻功能，增加接收的帶寬，同時(shí)接收靈敏都很高。
3.供電方式可以采用市電供電，或者采用太陽能電池供電
4.無線接收器自帶備用鋰電池，在停電的情況下可以使用2天，同時(shí)還有是芯片，時(shí)間可以在掉電的情況下保存2年。
5.采集器可以接收500只表的數(shù)據(jù)
5后臺(tái)軟件
上位機(jī)管理軟件是系統(tǒng)的管理中心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的集中管理、統(tǒng)計(jì)、分析、收費(fèi)、控制及其他管理。
主要技術(shù)指標(biāo)
水表：
（1）電源電壓：DC3.6V （1節(jié)鋰離子電池）
（2）額定工作壓力：≤1.6Mpa
（3）環(huán)境溫度：－30℃～+60℃
（4）相對濕度：30％～95％RH
（5）工作壽命：10年
（6）工作頻率：472.5MHz
（7）微發(fā)射功率：≤50mW
（8）接收電流≤5mA,發(fā)射電流≤90mA,休眠時(shí)電流僅為≤20µA。
（9）接收靈敏度高于-100dBm
（10）水介質(zhì)溫度：0℃～40℃（冷水），0℃～95℃（熱水）
集中器：
（11）電源電壓：DC5V （30-40安時(shí)鋰電池）或220v供電
（12）環(huán)境溫度：－30℃～+60℃
（13）相對濕度：30％～95％RH
（14）工作壽命：10年
（15）工作頻率：472.5MHz
（16）微發(fā)射功率：≤50mW
（17）接收電流≤5mA,發(fā)射電流≤90mA,休眠時(shí)電流僅為≤20µA。
（18）接收靈敏度高于-100dBm
（19）水介質(zhì)溫度：0℃～40℃（冷水），0℃～95℃（熱水）
三 通信協(xié)議：
表具通信協(xié)議：
l 參數(shù)設(shè)置（標(biāo)號(hào)，起始數(shù)等表參數(shù)）
有線設(shè)置：
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
無線設(shè)置：（用手抄器設(shè)置）
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
l 手抄器直接抄表讀數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)包含表具狀態(tài)）
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
l 手抄器直接關(guān)閥
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
l 手抄器直接開閥
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
l 喚醒數(shù)據(jù)格式（采用批量喚醒，樓棟集中器來喚醒，手抄器也可以喚醒）
集中器來喚醒
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
手抄器喚醒
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
l 樓棟集中器批量抄數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)包含表具狀態(tài)，采用喚醒后，點(diǎn)明方式操作）
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
l 樓棟集中器開關(guān)閥
開閥
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
關(guān)閥
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
樓棟集中器協(xié)議：
l 小區(qū)集中器喚醒樓棟集中器
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
l 小區(qū)集中器抄樓棟集中器數(shù)據(jù)（喚醒后批量抄?。?/p>
Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
l 樓棟集中器參數(shù)設(shè)置（有線）（表號(hào)，自身號(hào)碼等）
Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
l 手抄器超樓棟集中器數(shù)據(jù)
Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋：
l 手抄器喚醒樓棟集中器
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋
小區(qū)集中器協(xié)議：
l 和gprs之間的協(xié)議
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋
l 手抄器抄小區(qū)集中器的數(shù)據(jù)
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋
l 小區(qū)集中器參數(shù)設(shè)置
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋
手抄器協(xié)議：
l 數(shù)據(jù)上傳協(xié)議
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解釋
由于計(jì)量收費(fèi)水表屬國家強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具，在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)類產(chǎn)品的計(jì)量準(zhǔn)確性、傳輸可靠性是極其重要的。市場同類型的產(chǎn)品，真正能夠達(dá)到穩(wěn)定性，并且能為老百姓承受的產(chǎn)品不多。我們公司通過專業(yè)性技術(shù)，已經(jīng)解決了這個(gè)問題。在同等的性能下，我們的價(jià)格是最便宜的；在同等的價(jià)格下，我們的性能是最好的。也就是說，性價(jià)比是最好的。由于采用了先進(jìn)的無線設(shè)計(jì)技術(shù)，解決了以往在抄表、繳費(fèi)等方面帶來的不便，一方面方便了用戶使用，另一方面簡化了管理手段，減輕物業(yè)管理負(fù)擔(dān)。合乎人們高品質(zhì)生活的追求，符合國家小康型住宅的要求。此遠(yuǎn)傳系統(tǒng)已在實(shí)際中得到應(yīng)用，并取得了良好的效果。
上海桑銳電子科技有限公司
聯(lián)系人：楊繼生
電話：13661815052
