智能化抄表设计方案和对策

第一章直读式抄表系统介绍

一、概述

型智能抄表网络系统是总线制智能抄表系统产品，它由表单元、链路单元、装载有智能抄表系统管理软件的主控机三部分组成。其中表单元包括RS485总线电表，直读水表，直读气表等。该系统可在最大程度上简化用户的操作，实现真正意义上的足不出户、智能抄表。

二、系统构成

2.1、系统架构

直读式集中抄表管理系统由四级网络组成，从下至上分别是读数转换层（表单元）、采集/中继层、数据集中层和管理层（主控机）。

读数转换层

读数转换层的作用是把各种计量表上计数器的显示值转换成与其对应的读数，并传送给上层设备（采集器）。该层的主要设备是各种光电直读式远传计量表。

采集/中继层

采集/中继层层的作用有两个：一是向下属的直读式表计提供可控的工作电源；二是对通信线路上的信息进行中继。该层的主要设备是采集/中继。

数据集中层

数据集中层的作用是定时读取和储存下属各表计的数据及传递实时操作命令。该层的主要设备是集中器。

管理层

管理层的作用是对整个系统所采集的数据进行处理、储存，并提供查询、打印等功能。该层的主要设备是电脑、打印机等。

智能抄表网络系统的通讯链路基于RS485总线架构，由主干、中继、扩展三级网络构成，系统组网图如下所示。

主控机：在主控机上安装JRH型智能抄表系统管理软件，由该系统软件发出抄表指令，区域集中器做出相应的响应，完成抄表任务。该系统因采用不同型号的区域集中器，而要求主控机的硬件配置亦不同，以下列出主控机的基本配置。

2.2、通信方式

直读式集抄系统在组成结构上类似于集散式控制系统，其数据通信由上中下三个层次组成(见图2)。上层通信是指集中器与主站电脑之间的通信，中层通信是指集中器与其下属采集/中继器之间的通信，下层通信是采集器/中继器与其下属直读表之间的通信。这三层通

信在物理结构上相互独立，对通信方式、传输介质、传输速率的要求各不相同，下面分别予以介绍。

2.2.1 上层通信

如前所述，上层通信是指集中器与主站电脑之间的通信。该层通信的主要特点是数据量较大，传输距离可能很远。如图3所示，在实际工程项目中，上层通信经常采用的方式有RS232、电话网、GPRS、RS485、局域网等。

①RS232串行通信方式

如图3(a)所示，这是最简单也是最常用的方式，用一根RS232串行电缆将集中器的RS232口与电脑的RS232口连接起来即可，下行通过RS485通信接口与采集器/中继器连接，这种方式适用于集中器与主站电脑距离很近的场合，该距离应当小于15米。这种通信方式的传输速率较高，误码率很低，可靠性较高。

②电话拨号通信方式

如图3(b)所示，当主站电脑与集中器相距较远时，可采用这种方式。主站电脑和集中器各自通过调制解调器(MODEM)与电话网连接，从理论上讲，只要通电话的地方，都可采用此方式，因此它的传输距离不受限制。这种通信方式的可靠性会受电话网传输质量的影响。

(a) (b) (c) (d)

图3 系统上层通信方式

③GPRS通信方式

如图3(d)所示，当主站电脑与集中器相距很远，并且无法采用电话拨号或者电话距离太远布线费用太高，可采用这种方式。

④RS485串行总线通信方式

如图3(c)所示，当主站电脑通过RS232/RS485转换器与采集器连接，电脑与采集器间的最大距离可达到1200米，如增加中继器则还能延长传输距离，这种通信方式的传输可靠性较高，传输速率也较高。

⑤局域网通信方式

如图3(d)所示，随着网络技术的飞速发展，网络的触角已伸展到我们的周围。“宽带接入”成为新建小区的亮点，因此集抄系统与网络的连接也就势在必行了。此外近年来随着无线通信网络的发展，GPRS通信方式也可用于集抄系统的上层通信。

这几种通信方式各有特点，应根据项目的具体情况选用，以期达到最佳效果。

2.2.2 中层通信

中层通信是指集中器与采集器/中继器之间的通信。目前一般采用RS485方式较多，其特点如上面介绍，这里不再重复。

2.2.3 下层通信

下层通信是指采集器与其下属表计之间的通信。目前采用的通信方式主要是RS485总线传输与M-BUS总线传输两种方式。

图4 下层通信连接示意图

从图4中可见，中继器的下行通信接口通过RS485总线或M-BUS总线与直读表连接，当采用RS485通信方式时采集/中继器所提供的直流电源通过另一对导线与RS485直读表连接。按照目前设计，考虑到中继器电源的容量，一台采集器所能连接的直读表数为≤100个。

为方便系统的组成及供电，往往在每栋楼或每个楼道配置一台或多台采集器/中继器，以连接整个单元各层的表。

2.3 布线示意图

接线处接线需用闭端端子（压线帽）墙外接线必须用接线盒

第二章设备简介

通讯链路单元是智能抄表网络系统的中间传输环节，由于它决定了表单元的抄表数据能否经链路传输上来，以及经由什么样的链路传输，所以链路单元也起着很重要的作用。根据现场及用户的需要，通过搭配不同的链路单元，可实现本地抄表、电话抄表等多种方案。

JRH-型智能抄表网络系统的链路单元如概述中所述，主要包括区域集中器、隔离中继器、智能数据采集器。以下简单分述各设备的功能及其使用注意事项。

一、集中器

（一）功能：

集中器是智能抄表系统的数据集中单元。集中器通过建立可靠的通讯通道，处理和交换主控机与表单元间的数据信息。可根据需求配置为每月的每天、某一或两天的某一时间

定时自动抄表，抄表后的数据保存在集中器中，供主控机随时读取。主控机可通过MODEM 拨号、RS-232或GPRS/CDMA无线抄表方式读取表数据。既可读取集中器内已读取并保存的抄表数据，也可令集中器操作采集器和表单元，提取表单元的最新抄表数据。

集中器因与主控机连接方式不同，所达到的功能亦不同，下面列出四种工作模式的对照表。

与主控机通讯方式RS-232 MODEM GPRS TCP/IP 本地本地远程远程远程功

管理的小区数目1个多个多个多个能

定时自动抄表有

▲使用RS-232抄表时，集中器通过串口延长线连接到主控机的串口上。

▲使用TCP/IP抄表时，主控机通过INTERNET访问连接到CDMA/GPRS网络的集中器，实现无线抄表。集中器与主控机之间不需要布线，但要求在安装集中器的位置已覆盖有CDMA/GPRS网络且保证信号良好，同时还要求主控机能上INTERNET网，网络状况良好。

▲使用MODEM方式抄表时，将集中器连接到电信局提供的电话线上，集中器自动应答拨入电话，接收从电话线路上传来的抄表指令，完成对区域内采集器和表的操作。

▲使用GPRS无线抄表时，主控机通过INTERNET访问连接到CDMA/GPRS网络的集中器，实现无线抄表。集中器与主控机之间不需要布线，但要求在安装集中器的位置已覆盖有CDMA/GPRS网络且保证信号良好，同时还要求主控机能上INTERNET网，网络状况良好。

（二）技术指标：

1、设备型号：XXXX；

2、工作电源：12VDC/1A；

3、通信方式：与上位机：公用电话网、RS-232、CDMA/GPRS；

与下位机：接四路主干总线；

4、工作环境：温度：0℃～55℃；

5、湿度：5～95%RH

二、采集器

（一）功能：

具有防雷作用的同时还具有总线隔离功能；

内部电路能自动感知数据流方向，自动切换使能控制端，并对信号进行放大、增强；

系统通过寻址方式访问对应采集器输出通道内表单元，而不影响其它采集器输出通道内表单元工作；

（二）技术指标：

1、设备型号：XXXX；

2、工作电源：总线供电；

3、通信方式：RS-485；

4、保护等级：RS-485接口每线600W的雷击浪涌保护；

5、工作环境：温度：0℃～55℃；湿度：5～95%RH

三、直读远传小口径水表

简介：

光电直读水表采用了光电直读技术读取字轮数据，与传统脉冲表相比，它可将读数误差降低至零，是自动抄表系统中机电转换零误差的电子远传水表。光电直读水表配合智能抄表系统设备，完成智能抄读小区的水、电、气表数据，并实现与结算中心连网数据共享。

一、产品特点

●直接读取字轮数据，与传统的脉冲表相比，它可将读数误差降低至零；

●采用低功耗设计，只有读数时才需供电；

●采用先进的数据编码及校验技术，通讯可靠性高；

●采用旋翼式计量结构，计量精度高、抄表方便、外型美观；

●符合《电子远传水表》（CJ/T 224-2012）标准；

●流量性能符合GB/T 778.1～3-2007标准，准确度等级：2级；

●兼容多种通信规约；DL/T645、CJ/T188、内部协议或其他客户指定；

●满足EMC、ESD、EMI等电子产品电磁兼容方面的设计要求，达到行业领先水平；●与上位机系统相结合，建立远程自动抄表管理系统，真正实现抄表、监控自动化。

二、技术参数

?产品型号：XXXX；

?工作电压：DC 24～42V (MBUS通讯接口)

DC12～24V (RS-485通讯接口)；

?工作电流：

MBUS通讯接口■抄表工作电流≤10.0mA

◆静态工作电流≤1.5mA

RS-485通讯接口■抄表工作电流≤5.0mA

■静态工作电流≤1.0mA

?工作环境：水温度：0.1℃~+45℃湿度：0~95%RH；

?温度等级：T30（冷水）T90（热水）

?存储温度：-25℃~+65℃；

?最大允许通水压力：1MPa；

?最大压力损失：0.063Mpa；

?与上位机通讯方式：M-bus现场总线（或者RS-485总线）；

?通讯传输速率：1200/2400/4800/9600

?通信规约：DL/T645、CJ/T 188和内部协议（或用户指定规约）；?通讯传输最大距离：300m；

?总线引脚ESD保护超过10kV；

?短路电流保护；

?针对总线开路、短路、空闲等故障保护。

?防水等级：IP68

三、流量参数

型号公称口径

DN

（mm）

准确度

等级

过载流量Q4常用流量Q3分界流量Q2最小流量Q1

m3/h

LXSY-15 15 2级 3.125 2.5 0.050 0.030 LXSY-20 20 2级 5.00 4.0 0.080 0.050 LXSY-25 25 2级7.875 6.3 0.128 0.080 LXSY-32 32 2级12.5 10.0 0.20 0.125 LXSY-40 40 2级20 16 0.320 0.200 注：

最大允许误差：

? 从包括最小流量（Q 1）在内至不包括分界流量（Q 2）的低区中最大允许误差为±5%； ?

从包括分界流量（Q 2）在内至包括最大流量（Q 4）的高区中的最大允许误差为±2%。

四、安装使用与维护方法

1. 选择水表的口径，应根据安装地点的流量大小而定，且不宜使用热水（除经改制外）。

2. 安装位置要避免暴晒、冰冻、污染、潮湿和水淹，以便拆装和抄表，在有冰冻期间，除

将水表和水管包扎外，不用时把水表进水端阀门关闭，出水端放水阀和水龙头打开，可防止水表因冰冻膨胀损坏。建议安装在专用水表箱内。 3. 水表必须水平安装，使字面朝上，箭头方向与水流方向相同。

4. 新装管道务必把管道内的石子、泥沙、麻丝等杂物冲洗干净再装水表，以免造成水表故

障。

5. 为了计量准确，水龙头应高于水表。

6. 若水表装在锅炉进水管处，应防止热水回流烫坏水表。

7. 水表不应直接与管道连接，水表与管道间应通过接管，密封垫圈，连接螺母连接。拆装

水表时，切不可用力硬板，以免扭坏表壳。

8. 水表长期使用，管道内杂质铁锈等会堵塞过滤网或进水表内，使水表误差增大或影响正

常运转，最好每隔三年洗一次，并重新校验，但不要自行拆装。

9. 不用水时，如有微小走动是由于管路中水流压力不够稳定或有其它原因所引起。 10. 在网络读表系统中连接方法：

红

——电源

黑 ——地

白（黄）——RS485+ 蓝（绿）——RS485-

红

黑

a）RS-485现场总线b）M-bus现场总线

四、电表

（一）单相电表性能与功能

单项电子式电能表，用于计量额定频率50Hz的交流单项有

功电能，具有RS485通讯接口。该产品采用先进的微电子技术

进行电能计量，其特性指标符合GB/717215-2002标准。具有

高精度、高可靠性能、高过载、低功耗、体积小、重量轻等特点，

可以作为自动抄表系统的终端。

二、技术指标

◆仪表常数：1600imp/kw.h; 3200imp/kw.h（以面板标识为准）

◆启动：电能表在额定电压，额定频率及功率因数为1的条件下，当负载电流为0.4%（1.0级）[0.5%(2.0级)]时，电能表应能连续计量电能；

◆潜动：当施加115%额定电压，电流回流断开时，没有电能脉冲输出；

◆电气参数正常工作电压：0.9～1.1额定电压，极限工作电压：0.8～1.15额定电压；

绝缘电压：≥2000VAC；

功率消耗：≤2W和10VAC；

◆温度范围

正常工作温度：-25℃～45℃

存储和运输温度：-25℃～70℃

◆外形尺寸：165mm×121mm×58mm

重量：约0.8kg

5.1 费用管理：费用的统计、查询、备份、报表、收费单的生成。

收费管理主要是对收费的参数进行设置，如单价、附加费等，再到表信息中选择每个表对应的单价和附加费。

单价管理:

单价管理是指使用的水、气的单价，因使用的对象和用途不同，单价也不同，如果商业用水和居民用水、工业用水价格不同，热水和冷水的价格也不一样。在主菜单【收费管理】中单击【设备用途管理】，界面如下图3-1所示。

编号：输入不复杂的数字。

价格种类名称：单价的名称，如居民用水等，方便别的地方好选。

计费类型：计费类型用不计费，如大表是不需要计费的；统一价格，就是这个表不管用多少都是一个价格；阶梯价是跟据用量不同采用不同的价格。

价格：如果是统一价格，就采用的第一个阶梯的单价，如果是阶梯价，就跟据实际上的阶梯来设置。

图3-1 单价界面图

附加费管理：

附加费是收费时附加带收的费用，如污水处理费，垃圾费等，每个地方名称不一样，本系统只支持两种附加费。操作界面如下图3-2所示。

费用类型中有按用量收费，不收费，按表收等几种类型，按用量就是用户用多少，收多少，按表收取就是每个月每个表固定收多少。

图3-2 附加费

计费日期：

计费日期是指每个月哪一天的抄表数据算收费，每个地方

不一样，如果是本系统采用实时收费，那么每个月的费用就是1

号到31号，如果不是实时收费，结算日期可以设置。

设置方式：在主菜单中找到“收费管理”，下面有一个收

费日期设置，点它后就会弹出收费日设置，界面如下图3-3所示。

短信发送金额设置：

短信发送金额是采用实时收费时使用，如果采用手

工收费的地方不需要设置这项。

设置一个限额，当用户的费用少于这个限额的时

候，就会发送短信提醒用户。

收费底数设置：

收费底数是开始收费时，水表上面的读数。这种需要在管理系统中进行设置，如果是0的，不需要设置。设置界面如下图3-3所示。

图3-3 底数设置界面

表数据修改：

抄回来的数据如果需要调整，就可以手功收修表读数，操作界面如下图3-4所示，查找到这个表信息，再修改。

图3-4 表数据修改

充值管理：

充值管理是在本软件中给用户充值，如用户来交费时，需要给他充值到系统中，系统才知道哪些用户欠费没有。

操作界面如下图3-5所示，先查找住户编号，点查询，如果找到，下面就会显示住户的信息，再在右边输入充值金额后，单击确定充值。

图3-5 充值管理界面

手工计费管理：

本系统分实时收费和手工计费，实时收费是每次采集数据回来马上就扣费，发现欠款的系统自动进行关阀处理。手工计费就是每个月操作员来进行操作扣费，具体操作就是在前面小节里设置单价，附加费，再到表信息中设置每个表对应的单价和附加费，再抄表，有了抄表数据后，就可以进行手工计费管理了。

手工计费的界面如下图3-6所示，选择好月份，点“统计”按扭，就可以进行费用的统计，统计完成后，就可以查询每家每户的用量和费用信息。

对手工计费完毕后，需要查看是否有异常的，可以点表头进行排序查看，对用量很大的需要核对，如果发现不正常的，可以手工修改。

图3-6 手工计费界面

手工扣费管理：

手功扣费是对上一小节的统计进行扣费，也就是经过上一小节的统计，核对和修改后，在这里进行扣费。注意扣费后不能再进行修改，所需要的修改必须在扣费之前完成。

操作界面如下图3-7所示，在前面选扣费月份，单击“确认全部扣费”，也可以对单个进行扣费，扣费完成后，系统则从住户帐上扣出。

图3-7 手工扣费管理界面

住户费用明细查询：

住户费用明细是对住户费用变化的一个详细记录，包括什么时候充值，什么时候扣款等。

5.2 一表管理：不需设置表底数、表常数。

5.3 小区管理：设置小区有关参数。

5.4 用户管理：管理和控制每户的用量及结算方式等。

5.5 事务日志：系统工作情况的保留、查询。

5.6 分级管理：可以设定不同的管理操作人员及其权限。

5.7 实时抄表：实时抄取任一表计当前数据及状态。

5.8 自动校时：定时抄表时自动校正系统内装置的时间。

5.9 数据保留：系统可查询历史数据。

5.10 可按编号、地址、姓名、电话等信息查询用户资料。

5.11 对用户每月的用量进行统计并计算出金额。