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无线远传水表及其系统实施管理方案

发布时间:2019-12-04


  一、概述

  随着社会和经济的进步,住宅商品化发展迅速,住宅水、电、气、热表的抄表和收费问题日益突出。如何有效解决入户抄表收费的技术问题,提供一个合理、完整、系统的实施管理方案,需要企业、科研和公用事业管理部门共同努力。
 
  目前,住宅水、电、气、热表远程抄表系统形式多样,但市场比较混乱,技术上尚不成熟,没有一个被市场认可的完整系统实施管理方案。传统的有线抄表系统布线复杂、可靠性差、维护困难,难以实现管理升级,不能满足旧楼系统改造的市场要求;而新兴GPRS、短信GSM网络抄表方式使用成本昂贵,不适宜大面积推广。
 
  本系统方案采用无线数据传输方式,可方便实现户内仪表的数据出户、集中及统一管理,系统成本低、可靠性高、易于扩展、方便实现网络化管理,有效地解决了住宅水、电、气、热表的抄表和收费问题,具有很高的经济和社会效益。

  二、系统概况

  系统框图如下。

  系统主要由五部分组成:无线通讯计量表(可配水表、电表、煤气表、热量表等基表)、采集器、集中器、手持机和上位机管理App。

  1、无线通讯计量表是水、电、气、热计量仪表,具有数据计量、阀门控制及数据无线通讯功能,是系统的基本单元。无线计量表可根据设计要求安装在居民室内或室外管道井中,可直接替换旧表而无需改造原有系统。

 

  2、采集器用于管理用户各计量表,采集器一方面集中各计量表的相关数据,一方面与上级管理单元通讯,接收上级指令传输数据,并控制用户计量表实行有关控制命令。一台采集器可管理600只同类或不同计量表。

  3、集中器用于管理各采集器,集中采集器的数据从而实现区域统一管理或网络管理。集中器之间可以实现相互通讯,便于实现跳点传输以实现大范围用户数据集中管理;每一台集中器都可以与上位机相连建立从站管理中心(或物业管理中心主站),也可以通过多个集中器建立城市管理总站,实现一个城市区域的用户集中管理。一台集中器可管理16台采集器。

  根据用户要求,在某种情况下可以将采集器用作集中器进行跳点传输实现网络通讯,此时整个网络只能建立一个管理总站。为保证通讯和管理效率,仅适用于用户及采集器数量不是十分巨大场合。

  4、无线手抄器是系统管理、维护、测试的重要设备,主要用于对采集器进行初始设置、故障检测及临时数据采集处理,也可对作为一个小型移动集中器采集游离于主网络之外、距离偏远的采集器的数据,是对主网络的有益补充,便于实现城市管理网络化、统一化,增强了系统适应性和完整性。
  
  5、上位机管理App是系统的管理中心,负责数据的集中管理、统计、分析、收费、控制及其他管理。

  网络版系统管理App保证了App的适用性和可升级性,先进的数据库管理方式和完善的数据安全机制是系统可靠安全运行的保障。

  三、方案间介

  系统方案结构如模拟框图。

  1、无线远传表

  无线远传表在传统计量仪表的基础上,配用专用微功率收发一体模块,实现仪表计量数据及其他数据的无线传输及命令接收,实行相应命令操作。

  无线远传表只与采集器通讯,在系统安装后根据采集器的安装调试情况确定表的归属管理采集器,且一旦确定后无法更改以保证无线通讯管理的统一和协调。

  无线远传表可具有远传控制功能,也可根据要求实现相应功能(如预付费、阶梯计费等),同时具有安全监测保护功能。

  2、采集器

  采集器是系统的中间管理设备,根据要求可实现不同功能。

  采集器一般用来独立管理归属计量表。采集器通过微功率数传模块定时与归属表通讯,获得表的各种数据并存储分析,并判断记录表的运行状态。另一方面,当采集器接收到系统的命令时,根据命令传送数据或向指定表发送命令信息,接收上传命令实行结果。
  
  每台采集器可管理600只计量表,采集器采集计量表的数据可定时群抄,也可根据命令单独采集一只表的数据或单独向一只表发送控制指令。

  根据要求,采集器之间可以实现相互通讯,实现采集器之间的无线网络连接,这样更有利于保障网络的扩展升级,扩大采集器的通讯管理范围。这种情况实际上是将采集器作为中继器实现网络跳点传输。

 采集器的通讯覆盖范围可达1千米,选择数量及安装位置需综合考虑建筑结构、环境因素、表具通讯情况等影响,应考虑一定余量以便于扩展升级。不同采集器的公共覆盖范围的仪表归属,可根据场强测试仪确定信号最佳采集器为表的归属采集器以避免相互干扰,保障通讯可靠。

  3、集中器

  为保障网络扩展及便于数据管理,集中器用于管理采集器。

  集中器可直接与计算机接口实现从站现场管理,也可通过不同集中器一级级上传直达总站管理中心,实现数据集中管理。

  集中器也通过微功率数传模块与采集器通讯,一台集中器可以连接16台采集器形成一个局域网络。集中器之间的相互通讯能力更强,多台集中器可以很方便地形成一个较大的网络管理体系。

  上位管理计算机一般通过集中器抄取各采集器中各表的数据,安全方便,利于管理;也可直接与采集器通讯实现对采集器及表的单独控制。如2中所述,集中器与采集器在系统中的作用实现分级管理,利于网络的模块化、扩展性及安全性,在有些情况下,采集器可以替代集中器。

  4、无线手抄器

  在一个大的城市网络中,考虑到各种因素,集中器或采集器的无线通讯能力和范围往往难以覆盖整体,无线移动式手抄器是系统必不可少的重要设备。

  本系统中,手抄器一方面用于对集中器、采集器进行初始设置、故障检测及临时数据采集处理,另一方面用于抄取独立集中器或采集器的数据,回传至管理中心。
 
  手抄器具有无线和串行通讯两种模式,汉字显示,多项设置,方便实现多种功能,便于与不同设备接口、通讯。

  如模拟图所示,一个大的无线网络抄表系统,可以通过集中器或采集器一级一级将表的各项数据传送至管理中心;也可以将采集器或集中器看作一个局域网络,通过手抄器将各局域网络的数据集中到管理中心。两种方式的灵活运用对于建立一个完善的城市网络抄表管理系统可实现以最小的投入实现管理目标。

  四、网络铺设规划

  根据实际应用,对系统中的各类设备的铺设位置应进行优化设计,这里提出几个原则:
 
  1、 采集器尽量离开地面高一些,建议固定在靠窗的墙上或楼顶;
  
  2、 采集器尽可能安装在大楼的同一侧;

  3、 集中器应尽可能安装在靠近采集器一侧的楼外建筑中,并尽量安装在高处以增加通讯距离;

  4、 采集器、集中器及其相互之间的传输链路应尽量减少墙壁和楼层及其他高大建筑物的阻挡;

  5、 避免靠近其他强无线通讯信号源及干扰源(强电磁场等);

  6、 网络铺设前加强测试规划;

  7、 系统、全面考虑。

  五、系统特点

  1、铺设方便、维护简单

  系统采用无线数据传输方式,网络铺设简单,只须将计量表及采集器、集中器及其他设备安装在要求位置即可,施工方便。

  系统采用了自组织跳传技术,每个集中器(采集器)均具有路由功能,可方便实现通讯链路的保障,使用维护极其简单。

  2、良好的系统扩展性

  无线网络系统的通讯方式决定了其易扩展性,集中器或采集器的相互通讯传输使得管理用户规模的调整扩展极其方便,只须增减表具及采集器的数量,并进行简单设置后即可完成自动抄表的重构,扩展成本低。

  3、性价比高

  系统无线传输工作频段采用国家标准规定公用频段,无须额外的频率占用授权费用;每个区域(如小区)内仅设一台集中器及少数采集器设备即可管理大量用户表,设备简单,通用性强;每台采集器、集中器都可以直接与手抄器通讯,不需要其他网络即可实现大范围网络管理;系统使用、运行及维护费用低;功能齐全、可靠,易于实现收费控制;社会效益明显,解决了入户抄表的各种社会问题。

  综上所述,本无线抄表收费管理系统即可满足管理收费部门的要求,又解决了其他抄表收费方式的弊端,具有极高的性价比和社会效益,是目前住宅仪表远程抄表收费管理系统的最佳方案。

 

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