无线远传水表

大口径无线远传水表抄表系统

大口径智能无线远程抄表

系统

天津创世科技发展有限公司

2007-6-26

第一章大口径智能远程抄表系统简介

随着科技的进步和社会的发展,特别是信息技术的迅猛发展,使信息的传播已经达到了实时化和智能化,尤其是在公用事业领域,各类信息的采集和传输已经能够实现智能化，以往那种采用人工抄收和统计大口径水表数据的时代已经成为历史，世界各个发达国家已经陆续采用了完全自动采集和统计各类表具的智能化抄表系统。特别是在国内，由于各企业单位的总表由人工定期抄收，这样就给收费和管理带来巨大的漏洞，表的数据不能够及时采集和传输到营业部门，只能靠人工去查收，这样在表出现故障的时候不能及时发现，只能评估其用量，同时存在抄表员与使用单位作弊的现象,还有就是安装在表井内的大口径水表在抄表时候还要开启上面的井盖,清理井内积水和圬物后才能看见表的读数,而且由于距离和可见度差,经常出现误读的情况。

随着无线电科技的进步和GSM公用通讯网络和有线电话的的普及，使远程自动抄表技术迅速的发展和成熟，我们在开发无线远传水表的同时，成功的开发了大口径远程水表抄表系统，几年来的设计和应用经验使我们对系统进行不断的完善和改进，使系统的完善性、实用性、可靠性都有了长足的进步和发展。

经广泛参考国内外现有的类似系统和应用先进的高集成化的无线电芯片技术，使该系统从根本上改变了现有抄读方式的一些不可避免的弊病，节省了劳动力、提高了抄表效率和水费的回收率，从根本上解决了因欠费和上门抄表收费所带来的不便。并专门开发了针对大口径水表远程抄表的管理模式，设计并实现了自动化大口径水表抄读、计费/发单管理、财务管理、安装/维护/检修管理，并能有效进行销用水的计划及实现情况的比较分析、统计等行业专门的管理功能，实现用水帐册电子化、收费维护管理智能化的先进脱册管理模式。同时，针对系统大覆盖面、操作环境复杂的情况，采用多重保护措施有效防范异常操作、恶性干扰等情况发生，保障系统及数据的可靠性。

我们针对各企业单位大口径表和普通井表，同时考虑了自来水营业部门与用户的实际情况，共开发了2个系列的大口径远程抄表模块。

●针对企业单位的大口径表的远程抄表系统，该系统采用GSM短

信的方式传输大口径表的数据。该系统具有表具的安装无须布

线，设备低功耗、电路设计简洁可靠、工程安装、维护方便。

●针对安装在井下的大口径水表的抄表模块，该模块采用无线方

式抄读表数据，这种方式成本低廉，抄表员在井外用无线抄表

器直接抄读大表的数据，而不用开井盖和记录用量，自动抄收

的数据直接存储在抄表器内。

这两种方式都采用了非易失存储器技术，系统掉电后数据不丢失。系统的数据采集部分采用高能锂电池供电，这样在可以保证市电停电的

情况下，不影响对表具信息的采集和存储。

第二章大口径水表智能远传抄表系统的组成及原理描述

1 系统组成：

大口径智能远传抄表系统主要由计算机数据管理系统、数据下载器、大口径无线远传水表。

系统的工作过程是：安装在企业单位内的大口径远传水表采集到的用量信息和表具运行状态信息存储在表内的存储器中，平时该采集和计量模块主要是采集表的运行数据和工作状态信息。当该设备收到抄表命令的时候，将模块内存储的数据和表信息通过短信或无线电数据传输的方式发射出去。数据信息直接存储到下载器内或自来水营业公司的计算机内。计算机数据管理系统对数据进行分析和整理，并生成各类报表和营业数据。

该系统对大口径表内记录的表具的数据的下载有两种模式，一种是通过手持无线数据下载器对各个大口径表的数据进行下载；另一种是通过公用网络（如：电话网络，GPRS网络（或GSM））对数据进行下载。在本系统中，我们根据以往的用户的使用情况和实际操作的可行性及系统运营费用和维护费用等几方面考虑，我们建议对于企业单位的大口径表采用GSM短信的方式的下载方案。这样数据能够在任何你需要的时候实时地调用或下载大表的信息。而且该设备依靠公用网络，这样就免于对网络的建网和维护的费用。

通过采用手持设备抄表的方式，主要针对安装在井下的大口径水表，该方式主要是解决井表的抄表是需要开井盖和必须清理污物条件下才能抄数据的情况，采用这种方式能够及时快捷抄到井下表的数据，改变了以前需要开井盖和手工记录表数据的方式，极大程度地提高了抄表效率和准确率。避免了任何方式的作弊行为。并在抄读过程中对各表具的运行情况及时跟踪了解。

2、系统各组成部分的原理及功能:

①大口径发讯水表（包括复式大口径水表）

DN100安装尺寸（长*宽*高：250*20*25）

DN80安装尺寸（长*宽*高：225*20*25）

DN40安装尺寸（长*宽*高：342*20*25）

大口径发讯水表是原基表的基础上，加装新型传感器而成。改装

后的各类表具不影响原表性能指标；不影响原来结构、不影响机械读数，改造外观理想；由于采用了特殊的结构处理，使发讯表具有抗磁场、可见光和震动等外界干扰的能力；抗干扰性能强；耗电量小,传输距离远。设备防水等级达到IP68，表具的技术参数和简介如下：

●大口径表数据采集和存储模块：

该采集和存储模块主要是对大口径表具的数据进行采集、整理、存贮和监控表具的运行情况，记录故障类型，并将该信息存储到存储器内。该模块可以脱离系统单独工作，并能保证在断电情况下保存信息。该模块采用高能锂电池供电，可以连续工作6年以上，该机采用塑料外壳,具有良好的防水性能和强度。该模块单元主要功能如下：

●定时上报表具的记录用量和运行状态信息

该模块可以定时上报运行参数。可一天一次或多次也可几天一次。也可以规定一天内的某时上报用量。上报的信息存储数据传输模块内。抄表员可以通过无线下载器下或GSM短信方式下载数据到手抄机内或计算机系统内。

●定量上报用量

根据营业需求，可将电子单元上报用量的量参数进行设定，可设定0.1立方，0.2立方，0.3立方…… 1立方，2立方……按

0.1立方步进设定。既可定时又可定量上报用量。

●表具被破坏或受干扰报告功能：

当表具受到破坏或受外界干扰所引起的计量不准确时，该电子单元能够数据传输模块报告该信息。提示管理部门对该用户引起注意和采取相应措施。该信息主要包括：低压检测、表具停转检测、传感器

损坏检测等。

●按管理部门的需要可以控制开关电磁阀(此功能可选)

该模块可按管理部门的需要，控制表具开关电磁阀的开启和断开。

●用量过大过小报告功能

当用户用量过大或过小时，计算机系统可以分析并提示该信息提示管理者注意。

●参量设制（可选功能）

管理人员通过PC机操作，可间接对电子单元的参量进行各类运行参数和初始水量的设定。

●主要技术指标和参数（GSM短信方式）

②无线数据传输模块

无线数据传输模块有2种，一种是短距离无线传输模块，一种是远程数据传输模块，主要功能如下：

●自检功能：数据传输模块在开机和运行过程中对自身的硬件和软件进行实时检测，当数据传输模块由于干扰等原因引起故障或软件“跑飞”，“死机”等现象时，数据传输模块可以自动恢复正常工作状态。当数据存储器的部分存储器单元发生故障时，数据集中器可以自动寻找下一个存储器单元进行数据存储。当发生停电现象时，数据集中器可以保持已经记录的数据。数据不会因为停电而丢失或改变。

●数据传输模块通过无线的方式接收对应大口径水表的用量信息、故障状态等信息。

●存储功能：数据传输模块能准确存储相应大口径水表发送的数据信息，并记录信息产生时间。

●数据传输模块能够通过无线方式接收手抄机集抄命令，将大表的数据信息下载到手抄机，并自动校对数据集中器时钟。也可以通过GSM 短信的方式将数据直接传输到营业公司的计算机系统内。

●数据正确性和完整性判断功能：

数据传输模块与手抄机的数据传输采用纠检错编码传输，可以对数

据的完整性和正确性进行校验和纠正。

●实现手抄机初始化数据传输模块信息功能。数据传输模块的参数设置可以通过手抄机进行设置，这样可以实现管理系统对数据传输模块的信息传递和管理。也可以通过GSM短信的方式设置大表的信息。

●实现手抄机或GSM短信初始化水表信息功能。

●密码认证功能：该功能主要防止对数据传输模块进行非法抄读

和操作。每一个抄表器的抄读范围由管理计算机对其进行下载任务配置后，该下载器只能下载下载任务范围内的大表。

●设备主要指标和参数

数据传输模块技术参数

③无线数据下载器（手抄机）

无线数据下载器是数据采集载体，它是大表与数据终端相互传递信息的载体，也是用户直接读写大表数据时的用户界面。它不但可以使上位PC机（采集终端）与各大口径水表的数据相互联接起来，还可以读写大口径水表中的各种信息，供用户查询，并可检测各表具用量是否正常，显示系统各部运行状况，指导对系统应该进行的维护和检修。另一方面，手持机也是系统初始化（原始设置）、系统维护、系统修改时的写入数据的主要工具。其功能如下：

●自检功能：手抄机在开机和运行过程中对自身的硬件和软件进行实时检测，当由于干扰等原因引起故障或软件“跑飞”，“死机”等现象时，手抄机可以自动恢复正常工作状态。当手抄机存储器的部分存储器单元发生故障时，手抄机可以自动寻找下一个存储器单元进行数据存储。

●无线数据传输：手抄机具有无线数据传输接口，用来与大表进行数据通讯。

● RS232串行数据接口：手抄机具有RS232串行数据接口，用来与计算机进行有线数据通讯。

●抄读功能：通过点名的方法无线接收每个大口径水表的全部表具用量的信息、故障状态等信息。

●存储功能：手抄机内部具有大容量数据存储区，用来存储各表具采集的全部表具数据信息。该存储器采用闪存技术，可以掉电保持数据。

●数据校验功能：手抄机在进行数据传输时具有数据校验功能，用以保证数据传输的可靠性和完整性。

●设置功能：数据下载器可以通过参数表的功能定义来执行和完成不同的功能和计算。通过计算机分配任务单抄读不同区域的大表的数据。

●数据正确性和完整性判断功能：数据集中器与手抄机的数据传输采用纠检错编码传输，可以对数据的完整性和正确性进行校验和纠正。

●查询功能：手抄机具有查询功能，抄表员可以通过手抄机上面的键

盘查询每户各表具的记录信息和各类故障记录信息。

●显示功能：手抄机配有液晶显示，用来显示系统工作信息、各表用量信息、故障信息、时间、电池电量等。

●手抄机初始化集中器信息功能：手抄机可以对各大表进行安装状态、中继号、ID号、表具数量等初始化信息的设置。

●手抄机更改集中器号码功能：手抄机可以更改已装集中器的ID号●手抄机初始化表具信息功能：手抄机可以对大表内部存储的各表具初始化信息进行设置。

●手抄机校对时钟功能：

a)手抄机下载信息是自动进行时间校对。

b)手抄机手动校对各大表时钟。

c)手抄机可以对自身时钟进行校对。

●密码认证功能：该功能主要防止对集中器进行非法抄读和操作。每一手抄机的抄读范围由管理计算机对其进行下载任务配置后，该手抄机只能下载下载任务范围内的数据集中器。

●电源监控功能：手抄机自动监控并显示当前电池电量，提示操

作人员更换电池。

●该手抄机可以配接GPRS数据传输系统，将当时传输的各大表数

据直接传输到营业公司，而不需要回到公司内将手抄器与计算

机连接后才下载数据，同时计算机也可以通过GPRS网络直接给

手抄器分配任务和数据参数。

●设备主要指标参数：

手抄机技术参数

1、抄表过程

抄表过程是将分散在各地的大表信息采集并存贮和集中传送到上位计算机进行数据处理和计算的整个过程，其中工作过程分为信息提取、存贮，集中传输，无线抄表，有线下载等。

（1）信息的提取和存贮

表具用量信息是从远传表具内发出的，数据采集和数据传输模块随时检测远传表具的运行状况，当远传表具送来有效的用量信号时，采集模块能及时获取并将其保存起来。存储器模块的非易失存贮器中存贮的表具用量数据应与远传表具上的机械读数保持一致，该数据信息根据内部设定值定时或定量传输给数据集中器。（2）无线抄表

无线抄表是抄表人员用手持机（数据采集器）将大表内的数据通过无线数据传输方式读到手持机中的操作。手持机不但具有抄表功能，还能对数据进行计算整理分析，并将结果显示在手持机的显示屏上。

（3）GSM短信方式下载

GSM短信方式下载是指抄表人员在营业公司内通过计算机控制GSM 短信模块，直接抄读远程的大表信息，大表的数据直接传输到营业所的计算机内，下载后的数据进入PC机的MIS管理系统，完成集中抄表的整个过程。GSM短信下载方式的大口径远传表有两种，一种是管理中心计算机直接接收远方大口径水表发来的信息，一种是通过管理中心计算机发抄表命令，直接抄读某一个表的信息，第一种方式大表完全采用电池供电，电池寿命达到4年，封装采用采用全密封方式。另一种方式是采用交流电供电。

2、置数过程（初始化）

置数过程包括初始化过程，与抄表过程相反，数据从上位PC机通过RS232接口下装到手持机中，完成手持机的抄表初始化设置。手抄器通过无线的方式将设置参数传输给大表，完成大表的初始化设置、修改设置等工作，修改和设置是受密码保护的，只有授权密码者才能进行修改和设置操作。也可以通过GSM短信的方式直接对某个具有GSM模块的大表进行设置。

第三章系统数据安全性

系统安全性主要包括两方面的内容：

系统数据安全措施，在数据记录的过程中，采用DES加密运算和电子签名手段防止数据被非法改动。在数据传输过程中，采用数据校验方法对数据完整性和正确性进行校验。

①数据在结算中心进行解密和验证数据是否被修改。

②在采集模块中，可以记录当前表具用量记录，这样当数据传输模块

损坏时可以用新集中器对原始数据进行重新采集。

③系统操作配有严格的密码保护措施，可以防止对设备的非法使用和

操作。

第四章软件说明

(1)软件功能说明：

大口径智能软件管理系统是针对大口径水表的抄收而设计的，它的功能包括：用户管理、表具信息管理、数据上传下载管理、账目管理、增减费用管理、数据分析及查询管理六大模块。

系统以用户管理为主实现统一管理，每增加一个用户，系统中增加本户唯一的注册号，并辅以户名、地址、注册日期等其他用户信息，一旦用户注册完毕，就可以输入表号、属注册号等表的表信息。如下图所示：

抄表数据通过GSM短信或手抄机传入计算机管理系统，系统大表的抄表数据写入数据库中，根据用户唯一性实现统一管理，根据各地需求实现数据的查询分析。

用户管理包括：用户资料管理，用户收费资料管理

表具管理包括：表信息管理，表具更改管理，表具拆装管理

数据接收管理包括：抄收人员管理，手抄器管理，任务分配管理

上传数据管理

收费管理包括：记账管理、销帐管理、欠费管理

增减费用管理：费用增加管理、费用减免管理

数据分析及查询管理包括：查询用户明细、查询查表情况、查询收费

情况、数据汇总及各种情况分析

(2)软件系统说明：

系统通过局域网实现连接，数据可统一存放到服务器上统一管理，应用SQL-SERVER数据库实现数据管理，服务器不仅应用磁盘阵列而且每天定时对数据进行差量备份，这不仅满足存储很大的数据量而且提高数据的安全性。

系统前台应用Delphi7.0强大的功能，实现软件管理，配以微软操作系统强大的网络功能实现管理,使系统更加安全可靠。

系统使用无线远传系统使数据能够批量处理外，几个关键数据如

注册号，三表出厂号等采用条码扫描技术，使数据访问更加方便。