廈門才茂GPRS自來水遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)應(yīng)用方案

一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介
隨著供水部門對(duì)“一戶一表”工程改造的推進(jìn)，以及對(duì)自動(dòng)化的要求，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)已成為自來水自動(dòng)化管理和智能化控制不可缺少的組成部分。為了適應(yīng)供水公司用戶水表和現(xiàn)代智能化樓宇用水管理的需要，方便水表用戶繳水費(fèi)，目前廈門才茂通信專門為供水公司、物業(yè)管理公司設(shè)計(jì)了基于GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的自來水遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、移動(dòng)數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自控技術(shù)溶為一體，可自動(dòng)完成用水戶水表網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、紀(jì)錄、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)分析、打印和供、停水控制等管理工作。

二、系統(tǒng)組成
GPRS自來水遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)由監(jiān)控中心、通信網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)水表（數(shù)顯水表＋CM3150P DTU）組成。監(jiān)測(cè)中心包括中心站機(jī)、計(jì)算機(jī)及系統(tǒng)軟件、顯示器、打印機(jī)等設(shè)備，中心站機(jī)與無線網(wǎng)絡(luò)水表的通信采用中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)適用于與供水公司距離遙遠(yuǎn)、分散單獨(dú)的水表用戶，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方框圖如圖2所示：

拓?fù)鋱D：2

三、系統(tǒng)功能
1、自動(dòng)檢測(cè)功能：系統(tǒng)對(duì)水表的用水量（流量）等參數(shù)（壓力）的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)測(cè)、紀(jì)錄，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，形成各種圖形和報(bào)表，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無人自動(dòng)抄表。
2、動(dòng)態(tài)顯示功能：可定時(shí)或隨機(jī)在自動(dòng)抄表系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖畫面上動(dòng)態(tài)顯示每只水表的用水量和整個(gè)系統(tǒng)所包括水表的總水量。
3、打印功能：可打印每只水表的月、年報(bào)表和月水費(fèi)單，可打印總用水量的日、月、年報(bào)表和收水費(fèi)的月、年報(bào)表。
4、數(shù)據(jù)管理功能：建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)分析使用。對(duì)采集的用水量等數(shù)據(jù)進(jìn)行累計(jì)值、平均值、最大值、最小值等的分析計(jì)算，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)適合擴(kuò)充和維護(hù)，可滿足各種規(guī)模的供水部門數(shù)據(jù)抄表和維護(hù)使用。
5、合并、網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能：本系統(tǒng)可與供水公司的服務(wù)器連接，通過局域網(wǎng)接入供水公司現(xiàn)有用水營(yíng)業(yè)收費(fèi)電腦管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息共享。
6、銀行自動(dòng)繳費(fèi)：通過監(jiān)控中心收費(fèi)管理系統(tǒng)與銀行掛接，計(jì)費(fèi)靈活方便。
7、可依據(jù)用戶繳納水費(fèi)情況控制供水或停水，具有支持IC卡功能。
四、系統(tǒng)主要設(shè)備
1、中心站機(jī)：用于發(fā)送監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)的指令和接收無線網(wǎng)絡(luò)水表的信息，并將信息通過RS-232/RG45通訊接口送入計(jì)算機(jī)。
2、系統(tǒng)軟件：
系統(tǒng)開發(fā)的專業(yè)軟件，它結(jié)合了國(guó)際最新軟件流行趨勢(shì)，可在Windows98、Windows2000、WindowsXP、Liunx等主流操作系統(tǒng)上運(yùn)行。系統(tǒng)軟件通過中心站機(jī)發(fā)布指令，對(duì)本系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測(cè)，負(fù)責(zé)各采集站點(diǎn)的配置和網(wǎng)絡(luò)管理，同時(shí)將輸入數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，可發(fā)布指令，實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表打印及供、停水控制等處理。
3、CM 3130P GPRS DTU 技術(shù)參數(shù)：
CM 3150P GPRS DTU采用ARM9高性能工業(yè)級(jí)嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái),超大內(nèi)存,內(nèi)嵌自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動(dòng)斷線的功能。同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。

一．無線參數(shù)

1、 支持EGSM900/GSM1800無線網(wǎng)絡(luò)

2、 GPRS multi-slot class 10

3、 編碼方案：CS1~CS4

4、 符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范

5、 Compliant to GSM phase 2/2+

6、 支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短信和傳真

二．硬件系統(tǒng)

7、 CPU:工業(yè)級(jí)ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache(業(yè)內(nèi)最高級(jí)CPU)

8、 FLASH：8MB（可擴(kuò)展至32MB）(業(yè)內(nèi)最大內(nèi)存容量)

9、 SDRAM：64MB（可擴(kuò)展至256MB）

10、 接口：

1個(gè)RS232串口。串口速率110~230400bits/s

指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。

天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。

SIM卡接口：3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口。

電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座。

語音接口：標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)麥克風(fēng)接口。

11、 供電：

外接電源：DC 9V 500mA

寬電壓供電：DC 5-35V

通信電流：350mA

待機(jī)電流：35mA

12、 工業(yè)級(jí)無線模塊

GRPS模塊：Simens MC39i

13、 尺寸

外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件）

14、 其他參數(shù):

工作環(huán)境溫度 -25~+65oC

儲(chǔ)存溫度 -40~+85oC

相對(duì)濕度 95%(無凝結(jié))

三．軟件功能

1. 智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)埽_保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。

2. 支持RSA，RC4加密算法

3. 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠

4. 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN）

5. 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持多種工作模式

6. 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪問

7. 支持雙數(shù)據(jù)中心備份

8. 支持多數(shù)據(jù)中心

9. 支持主從模式

10. 支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)斷開網(wǎng)絡(luò)連接。

11. 支持短消息備份及告警。

12. 多重軟硬件看門狗

13. 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告。

14. 標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面

15. 可以用做普通撥號(hào)MODEM

16. 支持telnet功能。

17. 支持遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制

18. 通過串口軟件升級(jí)

19.同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)

四、網(wǎng)絡(luò)水表

規(guī)格與普通水表相同，精度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的計(jì)量等級(jí)。該水表結(jié)合了廈門才茂通信CM 3150P GPRS DTU，具有計(jì)量準(zhǔn)確（遙測(cè)顯示水量與水表本身讀出的數(shù)值完全相同）、工作穩(wěn)定可靠、功耗低、數(shù)據(jù)無漏失的特點(diǎn)，解決了以往遠(yuǎn)程數(shù)字計(jì)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。無線網(wǎng)絡(luò)水表不需另配測(cè)站機(jī)，它具有測(cè)站機(jī)的類似性能，可通過CM 3150P GPRS DTU與中心站機(jī)直接采用中國(guó)移動(dòng)數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)通信。
5、計(jì)算機(jī)（電腦）、液晶顯示器或投影機(jī)、打印機(jī)、不間斷電源、避雷器等設(shè)備為外購(gòu)?fù)ㄓ没驅(qū)Ｓ卯a(chǎn)品，根據(jù)抄表系統(tǒng)和用戶的需要而配置。
五、系統(tǒng)特點(diǎn)
該系統(tǒng)具有下述特點(diǎn)：
1、該系統(tǒng)具有GPRS的各種優(yōu)點(diǎn)，即：
1.1 永遠(yuǎn)在線：只要激活GPRS后，將永遠(yuǎn)保持在線，不存在掉線問題；類似于一種無線
專線網(wǎng)絡(luò)。
1.2 高速傳輸：由于GPRS采取了先進(jìn)的分組交換方式，數(shù)據(jù)傳輸最高理論值可達(dá)171.2kb/s。因此，本系統(tǒng)在一條可移動(dòng)的信息高速公路上傳輸數(shù)據(jù)。
1.3 按量收費(fèi)：GPRS按照本系統(tǒng)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量來收取費(fèi)用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時(shí)，即使在線，也不收費(fèi)。因此，它是一種面向使用、科學(xué)合理的計(jì)費(fèi)方式。
2、該系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)抄表功能可使供水公司（或小區(qū)物業(yè)管理部門）及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握用戶用水量和計(jì)收水費(fèi)的情況，使供水管理和服務(wù)質(zhì)量水平躍上一個(gè)新臺(tái)階，有力地促進(jìn)供水公司（或小區(qū)物業(yè)部門）現(xiàn)代化管理水平的提高。
3、該系統(tǒng)可徹底解決用水的實(shí)時(shí)管理、實(shí)時(shí)計(jì)量和遠(yuǎn)程控制的問題，為供水公司實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)計(jì)量、水量分時(shí)計(jì)費(fèi)、水損分析管理和用水系統(tǒng)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控等現(xiàn)代化供水管理提供了可靠的手段。
4、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表可減少抄表和相關(guān)的員工人數(shù)及費(fèi)用開支，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高抄表工作效率；該系統(tǒng)的計(jì)量準(zhǔn)確無誤將避免人工疏忽的漏抄、誤抄、估抄；該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可減少由于管道破裂漏水、用戶違章用水等造成的水量損失；該系統(tǒng)的應(yīng)用將有效地提高供水回收率和降低供水管網(wǎng)的運(yùn)行成本。
5、配置大容量非易失存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)大量的水表數(shù)據(jù)，停電數(shù)據(jù)也可保存10年；密碼保護(hù)，非授權(quán)用戶無法操作。
六、系統(tǒng)顯著的經(jīng)濟(jì)效益
1、較低的工程造價(jià)
由于城市的自來水供水普及率一般均達(dá)95%以上，千家萬戶的水表既分散又遠(yuǎn)離供水公司，多年來供水公司所應(yīng)用的無線遙測(cè)系統(tǒng)的通信一般都采用電臺(tái)。如采用該種通信方式，供水公司的測(cè)控中心均需配置電臺(tái)、專用電源和高增益的鐵塔天線，在市區(qū)各處水表用戶的測(cè)點(diǎn)除配置電臺(tái)及專用電源外，還需配置高增益的定向天線。而本系統(tǒng)的通信采用中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)，在水司的測(cè)控中心只需配置內(nèi)置天線的中心站機(jī)，水表測(cè)點(diǎn)只需配置無線網(wǎng)絡(luò)水表或測(cè)站機(jī)。該型號(hào)的無線網(wǎng)絡(luò)水表和測(cè)站機(jī)，每臺(tái)僅占用一個(gè)移動(dòng)電話號(hào)碼，其通信的可靠性與移動(dòng)電話一樣。因此，本系統(tǒng)的工程造價(jià)比應(yīng)用電臺(tái)的系統(tǒng)造價(jià)至少低10-20萬元以上（測(cè)點(diǎn)數(shù)量越多差價(jià)越大）。
2、低廉的運(yùn)行費(fèi)用
2.1 本系統(tǒng)采用中國(guó)移動(dòng)的GPRS通信網(wǎng)絡(luò)，不需使用電臺(tái)、不需架設(shè)鐵塔天線或定向天線等配套設(shè)備，無線網(wǎng)絡(luò)水表和測(cè)站機(jī)基本上可免維護(hù)運(yùn)行，不需配備專業(yè)技術(shù)人員維修保養(yǎng)，因此維修費(fèi)用低。而采用電臺(tái)通訊需向無線電管理部門申請(qǐng)頻道資源，需配備專業(yè)技術(shù)人員維護(hù)，那么維修費(fèi)、員工工資和交通費(fèi)，加上電費(fèi)和頻道占用費(fèi)等，其綜合運(yùn)行成本開支每個(gè)月不少于3000元。
2.2 可與中國(guó)移動(dòng)通信公司簽訂使用其通訊網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，并按傳輸量計(jì)費(fèi)。采用GPRS方式的計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為：0.01元/1kb，最低收費(fèi)為每月20元。每個(gè)測(cè)點(diǎn)傳輸量以2kb/次計(jì)，如果每小時(shí)傳輸1次數(shù)據(jù)，那么1個(gè)月的話費(fèi)=2kb×24×31×0.01元/1kb=14.88元；按最低收費(fèi)也就是20元。目前，有的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄水表系統(tǒng)的通信采用中國(guó)電信的電話線傳輸，如果每小時(shí)傳輸1次數(shù)據(jù)，那么每個(gè)測(cè)點(diǎn)1個(gè)月的話費(fèi)=24×31×0.20元=148.80元；因此，采用有線電話線傳輸?shù)耐ㄐ庞?jì)費(fèi)與本系統(tǒng)采用GPRS相比為148.80元÷20元=7.44倍。
七、結(jié)論
綜上所述，應(yīng)用GPRS的自來水遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，其先進(jìn)性、實(shí)用性、擴(kuò)充性、安全性、可靠性，使得她必將在供水行業(yè)越來越廣泛地推廣應(yīng)用，為供水行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。