無線遠(yuǎn)傳水表及其系統(tǒng)實(shí)施管理方案

  一、概述

  隨著社會和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，住宅商品化發(fā)展迅速，住宅水、電、氣、熱表的抄表和收費(fèi)問題日益突出。如何**解決入戶抄表收費(fèi)的技術(shù)問題，提供一個合理、完整、系統(tǒng)的實(shí)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(yuǎn)程抄表系統(tǒng)形式多樣，但市場比較混亂，技術(shù)上尚不成熟，沒有一個被市場認(rèn)可的完整系統(tǒng)實(shí)施管理方案。傳統(tǒng)的有線抄表系統(tǒng)布線復(fù)雜、可靠性差、維護(hù)困難，難以實(shí)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(luò)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(shí)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(kuò)展、方便實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，**地解決了住宅水、電、氣、熱表的抄表和收費(fèi)問題，具有很高的經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jī)和上位機(jī)管理軟件。

  1、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)。

  2、采集器用于管理用戶各計(jì)量表，采集器一方面集中各計(jì)量表的相關(guān)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(jì)量表執(zhí)行有關(guān)控制命令。一臺采集器可管理600只同類或不同計(jì)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(shí)現(xiàn)區(qū)域統(tǒng)一管理或網(wǎng)絡(luò)管理。集中器之間可以實(shí)現(xiàn)相互通訊，便于實(shí)現(xiàn)跳點(diǎn)傳輸以實(shí)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(jī)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(shí)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(jìn)行跳點(diǎn)傳輸實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊，此時整個網(wǎng)絡(luò)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(hù)、測試的重要設(shè)備，主要用于對采集器進(jìn)行初始設(shè)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(luò)之外、距離偏遠(yuǎn)的采集器的數(shù)據(jù)，是對主網(wǎng)絡(luò)的有益補(bǔ)充，便于實(shí)現(xiàn)城市管理網(wǎng)絡(luò)化、統(tǒng)一化，增強(qiáng)了系統(tǒng)適應(yīng)性和完整性。
  
  5、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。

  網(wǎng)絡(luò)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(jī)制是系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行的保障。

  三、方案間介

  系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)如模擬框圖。

  1、無線遠(yuǎn)傳表

  無線遠(yuǎn)傳表在傳統(tǒng)計(jì)量儀表的基礎(chǔ)上，配用專用微功率收發(fā)一體模塊，實(shí)現(xiàn)儀表計(jì)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(yīng)命令操作。

  無線遠(yuǎn)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(yuǎn)傳表可具有遠(yuǎn)傳控制功能，也可根據(jù)要求實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能（如預(yù)付費(fèi)、階梯計(jì)費(fèi)等），同時具有安全監(jiān)測保護(hù)功能。

  2、采集器

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

  采集器一般用來獨(dú)立管理歸屬計(jì)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(yùn)行狀態(tài)。另一方面，當(dāng)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(jié)果。
  
  每臺采集器可管理600只計(jì)量表，采集器采集計(jì)量表的數(shù)據(jù)可定時群抄，也可根據(jù)命令單獨(dú)采集一只表的數(shù)據(jù)或單獨(dú)向一只表發(fā)送控制指令。

  根據(jù)要求，采集器之間可以實(shí)現(xiàn)相互通訊，實(shí)現(xiàn)采集器之間的無線網(wǎng)絡(luò)連接，這樣更有利于保障網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展升級，擴(kuò)大采集器的通訊管理范圍。這種情況實(shí)際上是將采集器作為中繼器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)跳點(diǎn)傳輸。

 采集器的通訊覆蓋范圍可達(dá)1千米，選擇數(shù)量及安裝位置需綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)、環(huán)境因素、表具通訊情況等影響，應(yīng)考慮一定余量以便于擴(kuò)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(qiáng)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(luò)擴(kuò)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(jì)算機(jī)接口實(shí)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(dá)總站管理中心，實(shí)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(luò)。集中器之間的相互通訊能力更強(qiáng)，多臺集中器可以很方便地形成一個較大的網(wǎng)絡(luò)管理體系。

  上位管理計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)對采集器及表的單獨(dú)控制。如2中所述，集中器與采集器在系統(tǒng)中的作用實(shí)現(xiàn)分級管理，利于網(wǎng)絡(luò)的模塊化、擴(kuò)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(luò)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(shè)備。

  本系統(tǒng)中，手抄器一方面用于對集中器、采集器進(jìn)行初始設(shè)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(dú)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(xiàng)設(shè)置，方便實(shí)現(xiàn)多種功能，便于與不同設(shè)備接口、通訊。

  如模擬圖所示，一個大的無線網(wǎng)絡(luò)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(xiàng)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(luò)，通過手抄器將各局域網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)集中到管理中心。兩種方式的靈活運(yùn)用對于建立一個完善的城市網(wǎng)絡(luò)抄表管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以*小的投入實(shí)現(xiàn)管理目標(biāo)。

  四、網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)規(guī)劃

  根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，對系統(tǒng)中的各類設(shè)備的鋪設(shè)位置應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(cè)；

  3、 集中器應(yīng)盡可能安裝在靠近采集器一側(cè)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(yīng)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(qiáng)無線通訊信號源及干擾源（強(qiáng)電磁場等）；

  6、 網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)前加強(qiáng)測試規(guī)劃；

  7、 系統(tǒng)、全面考慮。

  五、系統(tǒng)特點(diǎn)

  1、鋪設(shè)方便、維護(hù)簡單

  系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)簡單，只須將計(jì)量表及采集器、集中器及其他設(shè)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(shù)，每個集中器（采集器）均具有路由功能，可方便實(shí)現(xiàn)通訊鏈路的保障，使用維護(hù)極其簡單。

  2、良好的系統(tǒng)擴(kuò)展性

  無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通訊方式?jīng)Q定了其易擴(kuò)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(kuò)展極其方便，只須增減表具及采集器的數(shù)量，并進(jìn)行簡單設(shè)置后即可完成自動抄表的重構(gòu)，擴(kuò)展成本低。

  3、性價比高

  系統(tǒng)無線傳輸工作頻段采用**標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定公用頻段，無須額外的頻率占用授權(quán)費(fèi)用；每個區(qū)域（如小區(qū)）內(nèi)僅設(shè)一臺集中器及少數(shù)采集器設(shè)備即可管理大量用戶表，設(shè)備簡單，通用性強(qiáng)；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(luò)即可實(shí)現(xiàn)大范圍網(wǎng)絡(luò)管理；系統(tǒng)使用、運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低；功能齊全、可靠，易于實(shí)現(xiàn)收費(fèi)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(fèi)管理系統(tǒng)即可滿足管理收費(fèi)部門的要求，又解決了其他抄表收費(fèi)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(yuǎn)程抄表收費(fèi)管理系統(tǒng)的*佳方案。