自來水遠程抄表系統

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現方案，簡要介紹了GPRS技術的基本知識，描述了GPRS 無線傳輸應用于遠程抄表數據傳輸的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。

關鍵詞：GPRS；DDN；自來水；遠程；在線；抄表系統；

一、背景介紹

近年來，隨著我國住宅產業的高速發展，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越高，遠程抄表系統得到了迅猛發展。這既是提高能源管理水平的需要，也是電子技術、通信技術和計算機技術迅速發展的必然。本文對基于GPRS無線網絡的遠程自動抄表系統的設計方案和實現方法進行了研究。結合近年來國內外遠程抄表技術的研究與發展，本文對現有的各種抄表方式進行了綜合比較，目前比較適合我國國情的抄表方式即GPRS遠程抄表方式。目前東方訊專門為供水公司、物業管理公司設計了基于GPRS 無線網絡的自來水遠程抄表系統。該系統將計算機技術、移動數據通信技術、數據網絡技術、自控技術溶為一體，可自動完成用水戶水表網絡的遠程數據采集、紀錄、實時監測、統計分析、打印和供、停水控制等管理工作。

二、同類方案對比

1、總線抄表

總線通信是目前國內自動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、通信質量高。目前使用的總線通信方式有RS-232、RS-485、LonWorks等。但這種方式布線工作量大，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

抄表員將錄有用戶信息的紅外手持抄表器拿到居民區數據集中器附近，通過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，易受外界環境的影響。

3、GSM短信息抄表

GSM短信息抄表系統在用戶端安裝集控器和無線發射終端，將用戶的耗能數據通過GSM網以短信息(SMS)的形式上傳到GSM網的SMS中心，SMS中心將接收到的數據通過專線傳遞給能源管理部門。但每條短信息通信容量有限，系統實時性及可靠性較差，可能發生信息擁塞和丟失現象，不適合在業務量大的系統中應用。

4、GPRS抄表

GPRS抄表系統通過GPRS網連接至Intemet網與主站計算機進行通信。用戶的數據經過GPRS模塊處理、協議封裝后發送出去，由GPRS接收模塊接收經Intemet網絡傳送至主站，實現用戶耗能數據和主站的實時在線連接。GPRS以GSM網絡為基礎，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，很好地利用了現有的GSM網絡資源。它的傳輸速率高，接入時間短，用戶保持在線且按流量計費，迅速降低了服務成本，特別適合突發性小流量數據傳輸。

三、本方案優點

GPRS自來水遠程抄表系統具備如下特點：

1、建設周期短，成本低：

GPRS無線網絡提供了簡單的通信傳輸手段。中國移動GPRS系統可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業務平臺上構建遠程抄表系統，實現水表數據的無線數據傳輸具有可充分利用現有網絡，縮短建設周期，降低建設成本的優點，而且設備安裝方便、維護簡單。

2、實時性強：

由于GPRS具有實時在線特性，系統無時延，無需輪巡就可以同步接收，處理所有數據采集點的數據，可很好的滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。

3、可對水表設備進行遠程控制：

通過GPRS雙向通訊方式還可實現對水表設備進行遠程控制，進行參數調整、開關等控制作用。

4、集抄范圍廣：

GPRS覆蓋范圍廣，在無線GPRS網絡的覆蓋范圍之內，都可以完成對集抄的控制和管理。而且，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、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水表數據采集點保持實時連接。由于水表數據采集點數量眾多，系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。

6、數據傳送速率高：

每個水表數據采集點每次數據傳輸量在10Kbps之內。GPRS網絡傳送速率理論上可達171.2kbit/s，目前GPRS實際數據傳輸速率在40Kbps左右，滿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絡，因此監測中心計算機需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個水表數據采集點采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機，從而進行數據通信。

四、系統組成

GPRS 自來水遠程自動抄表系統由監控中心、通信網絡和無線網絡水表（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，中心站機與無線網絡水表的通信采用中國移動的GPRS 網絡。該系統適用于與供水公司距離遙遠、分散單獨的水表用戶。

1、中心站機：用于發送監測中心計算機的指令和接收無線網絡水表的信息，并將信息通過 RS-232/RS485通訊接口送入計算機。

2、系統軟件：系統開發的專業軟件，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。系統軟件通過中心站機發布指令，對本系統實施監測，負責各采集站點的配置和網絡管理，同時將輸入數據寫入數據庫，可發布指令，實現參數設置、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）實現監控中心主站與監控終端的通訊。該DTU功能與特點如下： 使用低功耗高性能的CPU 做處理器，采用國外高性能工業級GPRS模塊 內嵌TCP/IP協議棧，數據終端保持在線透明數據傳輸與協議轉換，支持虛擬數據專用網(APN) 支持數據中心動態域名和IP地址訪問在全透明方式下可同時向多中心（1-4中心）發送數據，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，適合電磁環境惡劣的應用需求采用電源技術，供電電源適應范圍寬 。

4、網絡水表：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、數據無漏失的特點，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。網絡水表可直接使用220V 市電，或采用直流電源。無線網絡水表不需另配測站機，它具有測站機的類似性能，可通過GPRS DTU 與中心站機直接采用中國移動數據無線網絡通信。

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用產品，根據抄表系統和用戶的需要而配置。

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

動態顯示：可定時或隨機在自動抄表系統網絡圖畫面上動態顯示每只水表的用水量和整個系統所包括水表的總水量；

打印：可打印每只水表的月、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，可滿足各種規模的供水部門數據抄表和維護使用；

合并、網絡瀏覽：本系統可與供水公司的服務器連接，通過局域網接入供水公司現有用水營業收費電腦管理系統，實現信息共享；

銀行自動繳費：通過監控中心收費管理系統與銀行掛接，計費靈活方便；

可依據用戶繳納水費情況控制供水或停水，具有支持IC 卡功能。

( 圖) 遠程抄表系統示意圖

五、總結

較低的工程造價由于城市的自來水供水普及率一般均達95%以上，千家萬戶的水表既分散又遠離供水公司，多年來供水公司所應用的無線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、專用電源和高增益的鐵塔天線，在市區各處水表用戶的測點除配置電臺及專用電源外，還需配置高增益的定向天線。而本系統的通信采用中國移動的GPRS 網絡，在水司的測控中心只需配置內置天線的中心站機，水表測點只需配置無線網絡水表或測站機。無線網絡水表和測站機，每臺僅占用一個號碼，其通信的可靠性與一樣。因此，本系統的工程造價比應用電臺的系統造價至少低10-20 萬元以上（測點數量越多差價越大）。

結論綜上所述，應用GPRS 的自來水遠程自動抄表系統具有顯著的社會效益和經濟效益，其性、實用性、擴充性、安全性、可靠性，使得它必將在供水行業越來越廣泛地推廣應用，為供水行業的發展做出更大的貢獻。