無線遠傳水表及其系統(tǒng)實施管理方案

  一、概述

  隨著社會和經(jīng)濟的進步，住宅商品化發(fā)展迅速，住宅水、電、氣、熱表的抄表和收費問題日益突出。如何**解決入戶抄表收費的技術問題，提供一個合理、完整、系統(tǒng)的實施管理方案，需要企業(yè)、科研和公用事業(yè)管理部門共同努力。
 
  目前，住宅水、電、氣、熱表遠程抄表系統(tǒng)形式多樣，但市場比較混亂，技術上尚不成熟，沒有一個被市場認可的完整系統(tǒng)實施管理方案。傳統(tǒng)的有線抄表系統(tǒng)布線復雜、可靠性差、維護困難，難以實現(xiàn)管理升級，不能滿足舊樓系統(tǒng)改造的市場要求；而新興GPRS、短信GSM網(wǎng)絡抄表方式使用成本昂貴，不適宜大面積推廣。
 
  本系統(tǒng)方案采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，可方便實現(xiàn)戶內(nèi)儀表的數(shù)據(jù)出戶、集中及統(tǒng)一管理，系統(tǒng)成本低、可靠性高、易于擴展、方便實現(xiàn)網(wǎng)絡化管理，**地解決了住宅水、電、氣、熱表的抄表和收費問題，具有很高的經(jīng)濟和社會效益。

  二、系統(tǒng)簡介

  系統(tǒng)框圖如下。

  系統(tǒng)主要由五部分組成：無線通訊計量表（可配水表、電表、煤氣表、熱量表等基表）、采集器、集中器、手持機和上位機管理軟件。

  1、無線通訊計量表是水、電、氣、熱計量儀表，具有數(shù)據(jù)計量、閥門控制及數(shù)據(jù)無線通訊功能，是系統(tǒng)的基本單元。無線計量表可根據(jù)設計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)。

  2、采集器用于管理用戶各計量表，采集器一方面集中各計量表的相關數(shù)據(jù)，一方面與上級管理單元通訊，接收上級指令傳輸數(shù)據(jù)，并控制用戶計量表執(zhí)行有關控制命令。一臺采集器可管理600只同類或不同計量表。

  3、集中器用于管理各采集器，集中采集器的數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)區(qū)域統(tǒng)一管理或網(wǎng)絡管理。集中器之間可以實現(xiàn)相互通訊，便于實現(xiàn)跳點傳輸以實現(xiàn)大范圍用戶數(shù)據(jù)集中管理；每一臺集中器都可以與上位機相連建立從站管理中心（或物業(yè)管理中心主站），也可以通過多個集中器建立城市管理總站，實現(xiàn)一個城市區(qū)域的用戶集中管理。一臺集中器可管理16臺采集器。

  根據(jù)用戶要求，在某種情況下可以將采集器用作集中器進行跳點傳輸實現(xiàn)網(wǎng)絡通訊，此時整個網(wǎng)絡只能建立一個管理總站。為保證通訊和管理效率，僅適用于用戶及采集器數(shù)量不是十分巨大場合。

  4、無線手抄器是系統(tǒng)管理、維護、測試的重要設備，主要用于對采集器進行初始設置、故障檢測及臨時數(shù)據(jù)采集處理，也可對作為一個小型移動集中器采集游離于主網(wǎng)絡之外、距離偏遠的采集器的數(shù)據(jù)，是對主網(wǎng)絡的有益補充，便于實現(xiàn)城市管理網(wǎng)絡化、統(tǒng)一化，增強了系統(tǒng)適應性和完整性。
  
  5、上位機管理軟件是系統(tǒng)的管理中心，負責數(shù)據(jù)的集中管理、統(tǒng)計、分析、收費、控制及其他管理。

  網(wǎng)絡版系統(tǒng)管理軟件保證了軟件的適用性和可升級性，**的數(shù)據(jù)庫管理方式和完善的數(shù)據(jù)安全機制是系統(tǒng)可靠安全運行的保障。

  三、方案間介

  系統(tǒng)方案結構如模擬框圖。

  1、無線遠傳表

  無線遠傳表在傳統(tǒng)計量儀表的基礎上，配用專用微功率收發(fā)一體模塊，實現(xiàn)儀表計量數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)的無線傳輸及命令接收，執(zhí)行相應命令操作。

  無線遠傳表只與采集器通訊，在系統(tǒng)安裝后根據(jù)采集器的安裝調(diào)試情況確定表的歸屬管理采集器，且一旦確定后無法更改以保證無線通訊管理的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。

  無線遠傳表可具有遠傳控制功能，也可根據(jù)要求實現(xiàn)相應功能（如預付費、階梯計費等），同時具有安全監(jiān)測保護功能。

  2、采集器

  采集器是系統(tǒng)的中間管理設備，根據(jù)要求可實現(xiàn)不同功能。

  采集器一般用來獨立管理歸屬計量表。采集器通過微功率數(shù)傳模塊定時與歸屬表通訊，獲得表的各種數(shù)據(jù)并存儲分析，并判斷記錄表的運行狀態(tài)。另一方面，當采集器接收到系統(tǒng)的命令時，根據(jù)命令傳送數(shù)據(jù)或向指定表發(fā)送命令信息，接收上傳命令執(zhí)行結果。
  
  每臺采集器可管理600只計量表，采集器采集計量表的數(shù)據(jù)可定時群抄，也可根據(jù)命令單獨采集一只表的數(shù)據(jù)或單獨向一只表發(fā)送控制指令。

  根據(jù)要求，采集器之間可以實現(xiàn)相互通訊，實現(xiàn)采集器之間的無線網(wǎng)絡連接，這樣更有利于保障網(wǎng)絡的擴展升級，擴大采集器的通訊管理范圍。這種情況實際上是將采集器作為中繼器實現(xiàn)網(wǎng)絡跳點傳輸。

 采集器的通訊覆蓋范圍可達1千米，選擇數(shù)量及安裝位置需綜合考慮建筑結構、環(huán)境因素、表具通訊情況等影響，應考慮一定余量以便于擴展升級。不同采集器的公共覆蓋范圍的儀表歸屬，可根據(jù)場強測試儀確定信號*佳采集器為表的歸屬采集器以避免相互干擾，保障通訊可靠。

  3、集中器

  為保障網(wǎng)絡擴展及便于數(shù)據(jù)管理，集中器用于管理采集器。

  集中器可直接與計算機接口實現(xiàn)從站現(xiàn)場管理，也可通過不同集中器一級級上傳直達總站管理中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理。

  集中器也通過微功率數(shù)傳模塊與采集器通訊，一臺集中器可以連接16臺采集器形成一個局域網(wǎng)絡。集中器之間的相互通訊能力更強，多臺集中器可以很方便地形成一個較大的網(wǎng)絡管理體系。

  上位管理計算機一般通過集中器抄取各采集器中各表的數(shù)據(jù)，安全方便，利于管理；也可直接與采集器通訊實現(xiàn)對采集器及表的單獨控制。如2中所述，集中器與采集器在系統(tǒng)中的作用實現(xiàn)分級管理，利于網(wǎng)絡的模塊化、擴展性及安全性，在有些情況下，采集器可以替代集中器。

  4、無線手抄器

  在一個大的城市網(wǎng)絡中，考慮到各種因素，集中器或采集器的無線通訊能力和范圍往往難以覆蓋整體，無線移動式手抄器是系統(tǒng)必不可少的重要設備。

  本系統(tǒng)中，手抄器一方面用于對集中器、采集器進行初始設置、故障檢測及臨時數(shù)據(jù)采集處理，另一方面用于抄取獨立集中器或采集器的數(shù)據(jù)，回傳至管理中心。
 
  手抄器具有無線和串行通訊兩種模式，漢字顯示，多項設置，方便實現(xiàn)多種功能，便于與不同設備接口、通訊。

  如模擬圖所示，一個大的無線網(wǎng)絡抄表系統(tǒng)，可以通過集中器或采集器一級一級將表的各項數(shù)據(jù)傳送至管理中心；也可以將采集器或集中器看作一個局域網(wǎng)絡，通過手抄器將各局域網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)集中到管理中心。兩種方式的靈活運用對于建立一個完善的城市網(wǎng)絡抄表管理系統(tǒng)可實現(xiàn)以*小的投入實現(xiàn)管理目標。

  四、網(wǎng)絡鋪設規(guī)劃

  根據(jù)實際應用，對系統(tǒng)中的各類設備的鋪設位置應進行優(yōu)化設計，這里提出幾個原則：
 
  1、 采集器盡量離開地面高一些，建議固定在靠窗的墻上或樓頂；
  
  2、 采集器盡可能安裝在大樓的同一側；

  3、 集中器應盡可能安裝在靠近采集器一側的樓外建筑中，并盡量安裝在高處以增加通訊距離；

  4、 采集器、集中器及其相互之間的傳輸鏈路應盡量減少墻壁和樓層及其他高大建筑物的阻擋；

  5、 避免靠近其他強無線通訊信號源及干擾源（強電磁場等）；

  6、 網(wǎng)絡鋪設前加強測試規(guī)劃；

  7、 系統(tǒng)、全面考慮。

  五、系統(tǒng)特點

  1、鋪設方便、維護簡單

  系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，網(wǎng)絡鋪設簡單，只須將計量表及采集器、集中器及其他設備安裝在要求位置即可，施工方便。

  系統(tǒng)采用了自組織跳傳技術，每個集中器（采集器）均具有路由功能，可方便實現(xiàn)通訊鏈路的保障，使用維護極其簡單。

  2、良好的系統(tǒng)擴展性

  無線網(wǎng)絡系統(tǒng)的通訊方式?jīng)Q定了其易擴展性，集中器或采集器的相互通訊傳輸使得管理用戶規(guī)模的調(diào)整擴展極其方便，只須增減表具及采集器的數(shù)量，并進行簡單設置后即可完成自動抄表的重構，擴展成本低。

  3、性價比高

  系統(tǒng)無線傳輸工作頻段采用**標準規(guī)定公用頻段，無須額外的頻率占用授權費用；每個區(qū)域（如小區(qū)）內(nèi)僅設一臺集中器及少數(shù)采集器設備即可管理大量用戶表，設備簡單，通用性強；每臺采集器、集中器都可以直接與手抄器通訊，不需要其他網(wǎng)絡即可實現(xiàn)大范圍網(wǎng)絡管理；系統(tǒng)使用、運行及維護費用低；功能齊全、可靠，易于實現(xiàn)收費控制；社會效益明顯，解決了入戶抄表的各種社會問題。

  綜上所述，本無線抄表收費管理系統(tǒng)即可滿足管理收費部門的要求，又解決了其他抄表收費方式的弊端，具有極高的性價比和社會效益，是目前住宅儀表遠程抄表收費管理系統(tǒng)的*佳方案。