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| 无线抄表系统
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水、电、气三表集中抄表及控制系统设计方案：
一、GPRS三表集中抄表及控制系统组成
由主站通过远程通信信道（无线信道）将多个无线计量表计量数据及相关信息集中抄读、集中监测和集中控制，并能实施用户管理增值服务的网络抄表监测控制系统。该系统主要由无线智能表、无线路由采集器、近程无线通信信道、无线手持单元（SP188）、智能集中器、远程无线通信信道和主站等设备组成。
1 无线表端部分
1）电能表部分
以微处理器为核心，具备无线数据通信功能的电能表, 它可以内置继电器，完成对不同部门远程通、断操作；也可为具备无线数据通信功能的无线总表。
电表选择方案
①无线电能表方案
无线电能表无线部分直接与无线路由采集器之间通过470MHz-510MHz射频无线进行通信。
②RS485接口的电能表方案
RS485无线抄表终端 + RS485接口的电能表
安装带有RS485通信口的电能表。每一电能表安装带RS485通信功能的RS485无线抄表终端，RS485无线抄表终端使用485双绞线与电能表通信。
2）水表部分
①小口径一体式无线水表方案
无线水表无线部分直接与无线路由采集器之间通过470MHz-510MHz射频无线进行通信。脉冲水表与无线终端统一供电，表内设计加入3.6Ah 18505锂电电池。
主要参数和功能：
进行水量计量并显示机械读数
记录水表即时用水量、历史记录，外界磁干扰,电池电量等信息
无线自动数据抄表
一次性电池, 可更换电池
技术参数基表计量精度符合GB778.1-1996标准B级
工作条件： 水温：0.1℃～+40℃ 水压<1MPa
无线频点：485MHZ
调制方式：GFSK
无线通讯距离>1000m(无障碍)
电池寿命>5年
②大口径水表+水表抄表终端方案
大口径脉冲/只读水表+无线水表抄表终端
每一水表表安装无线抄表终端，无线抄表终端使用双绞线与水表通信。根据不同水表口径，我们选用不同的水表无线抄表终端。
SM60-W微功率水表无线抄表终端:
SM60-W低功率无线水表抄表终端内置高性价比，高速率，高接收灵敏度集成RF无线模块，采用无铅环保生产工艺，内置纠错信道编码通信技术，ISM全频段，无需频率使用费用，可用于各种场合的短距离无线通信领域。
主要参数和功能：
型号：SM60-W
调制频率：470MHz-510MHz (专用抄表频段)
调频方式：GFSK
功能：双向发射/接收（半双工）带阀门控制机脉冲计数功能
稳频方式：PLL
最大发射功率：+13dBm
灵敏度：-122dBm
工作电压：3.3--5.5VDC
接口数据格式：8E1/8N1/8O1，和9位数据位。
可靠通信距离：1000米(outdoor)
最大发射电流：<50mA 接收电流<40mA 休眠电流<5uA；
通信速率：1.2kBit/s -19.2KBit/s用户可选；
用户接口方式：TTL/UART,模拟RS232,RS485；
工作湿度：10%~90%相对湿度 无冷凝
工作温度：-40℃~85℃
外形尺寸 47mmx26mmx5mm（不含天线）
3）无线远传燃气表部分
采用美国德州仪器公司的低功耗工业级的微处理器MSP430,集成美国ADI公司RF射频器件ADF7021,内置德国进口的一次性高容量长寿命电池，实现对燃气表的自动计量，存储分析，无线抄读和无线监控，上海上志无线远传智能燃气表具有精度高，计量准确，通信距离远，功耗低，使用寿命长，安装方便，免维护等特点。
产品功能：
(1)、显示计量数值：付费以后，3秒后，每隔3秒显示一次累计气量。
(2)、休眠功能：停止用气30秒后，显示器自动关闭。
(3)、过流量关阀：当气流量超过规定的量大流量时，阀门自动关闭，可以防止因燃气管道串压、破裂出现不安全的故障。
(4)、无线远程抄表、校表：不需入户，在用户正常用气的情况下，直接用无线掌上电脑卡对表进行误差校正，数据抄收。
产品特点：
(1)、采用无线通信数据传输，通信距离远，可高达20层，无需入户抄表；
(2)、结构一体化密封设计，外观简洁,线条流畅，安全可靠；
(2)、无连线取样电路，内部隔离取样，计量精确可达0.5%；
(3)、内置高容量电池，低功耗电路设计，无线休眠、唤醒工作方式，电池可用8年以上；
(4)、内置外装式电机阀门，动作安全可靠，可以无线远程控制关闭阀门；
(5)、巧妙的防窍气功能,如果有窍气行为，燃气表会自动关阀并报警提示；
执行标准：
GB/T19001-2000 idt ISO 9001:2000《质量管理体系》标准
GB/T6968-1997《膜式煤气表》标准
JJF 1086-2002《膜式煤气表定型鉴定大纲》标准
GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求》
主要指标：
主要指标 单位 型号规格
1.6Y 2.5Y 4Y
公称流量 Qn m3/h 1.6 2.5 4
最大流量Qmax m3/h 2.5 4 6
最小流量Qmin m3/h 0.016 0.025 0.04
回转体积 dm3 0.7 1.2 1.6
脉冲系数 m3/脉冲 ≈0.00018 ≈0.00022 ≈0.0004
计量精度 级 B
基本误差 0.1Qmax≤Q≤Qmax ±1.5%
Qmin≤Q＜0.1Qmax ±3%
工作压力 kPa 0.5——20
压力损失 Pa ≤230
环境温度 ℃ -20℃——40℃(特殊要求-30℃——50℃)
环境湿度 % ≤93
接头中心距 mm 130
接头螺纹 mm M30×2
最大读数 m3 9999.999 999999.9
最小读数 m3 0.0001 0.01
工作电压 V 1.8－10V
静态电流 uA ＜5
工作电流 mA ≤100
数据储存期 年 ＞10
重量 kg 2
通信参数：
调制频率 MHz 470.00～510MHz，
调频方式 GFSK
功能 双向发射/接收（半双工）
稳频方式 PLL
发射功率 dBm +15
灵敏度 dBm -121
工作湿度 10%～90%相对湿度 无冷凝
工作温度 -40℃～85℃
2 无线路由采集器
用于定时或适时采集多个电能表的计量数据及相关信息，经存储处理后通过无线信道将数据上传到集中器或其他无线路由采集器，同时无线路由采集器具有下发集中器和主站的命令功能。
无线路由采集器具有无线路由功能，同时具有休眠与无线唤醒功能。
上海上志有着多年的水表抄表经验，经验告诉我们，采用表端模块路由可以提高抄收率，但是由于水表供电的模式采用电池供电，表端路由方式（如Zigbee方式等）致使表内电池在很短的时间内耗尽。上海上志推荐采用采集器路由模式。水表抄表无线路由采集器是上海上志电子信息技术有限公司自主开发研制的一款新型水表无线抄表中继装置，具有自动路由组网功能。能有效避免因使用水表表端模块路由组网导致的表端电池快速消耗的弊端。
3 近程无线通信信道（集中器以下部分）
集中器、无线路由采集器和电能表之间进行数据传输的信道，近程无线通信信道为微功率（短距离）无线电通信，无线通信指标符合“国家无线电管理委员会”2005年颁布的《微功率（短距离）无线电设备的技术要求》，470－510MHz频段可作为无线电能计量仪表使用频段。
4 无线手持单元
用于现场安装、设置、采集、维护电能表、无线路由采集器、集中器，可以现场采集无线表计的数据，存储，上传数据，并能够下载主站相关数据信息。
5 无线智能集中器
安装于抄表区域，收集所有无线路由采集器的数据，并将数据存储和发送的设备。
集中器接受主站的请求，转发主站命令至无线路由采集器、无线电能表，集中器同时还能管理该台区的所有无线电能表和无线路由采集器，除此之外，集中器还能和手持单元进行数据交换。
集中器作为抄表区域的中心设备和数据管理的中心设备，是连通主站计算机和无线电能表的桥梁，一般一个抄表区域内配备一个集中器，或者在每个生产部门配备一个集中器。
6 远程无线通信信道
集中器和主站之间进行数据传输的信道，根据需要可为无线信道如GPRS/CDMA，也可为有线信道如PSTN和宽带等，一般具有覆盖面广、传输信道公开、通用的特点，有相应的通信协议—集中器上行通信规约。
7 主站
具有选择集中器并与集中器进行信息交换功能的计算机系统设备。在无线集中抄表监测控制系统中，主站包括无线通信前置机、应用服务器、数据库服务器和抄表管理软件四个部分，而无线通信前置机则是计算机主站软件和集中器进行通信的部分。
8 前置机
负责通过各种通讯介质和集中器进行通讯的前置设备，并能在与主站其它部分脱离联系后（通讯部分还正常），维持系统运行的设备。
二、水、电、气三表无线集抄抄表方式
1、 主站抄表
主站通过集中器直接读取无线电能表的实时数据，集中器只是透明转发主站的抄表命令，主要应用于通信调试或现场监控。
2、 主站抄集中器
集中器能根据主站配置的抄表日或时段，预先定时抄读无线计量仪表数据并保存，在需要时，主站从集中器中将电能表数据抄收回来，计费抄表一般采用此方式。
三、无线抄表监测控制通讯组网方案
1、方案选择
系统建设应选择技术成熟、性价比高、可靠性好、有发展前景的通信技术。新的技术线路、方案，新方案在推广应用之前须经过试用阶段。
2、近程通信信道
依据近程通信信道的不同，推荐采用如下两种技术方案：
①、安装无线电表、水表、燃气表，无线三表直接与无线路由采集器之间通过470MHz-510MHz射频无线进行通信，无线路由采集器再通过470MHz-510MHz射频方式与智能集中器通信。
②、安装带有RS485接口的电能表、带有无线抄表终端的水表。每一电能表安装带RS485通信功能的RS485无线抄表终端，RS485无线抄表终端使用485双绞线与电能表通信；RS485无线抄表终端与无线路由采集器之间通过470MHz-510MHz射频无线进行通信，无线路由采集器再通470MHz-510MHz射频方式与智能集中器通信。
③、安装大口径脉冲/只读水表+无线水表抄表终端，每一水表的无线抄表终端，无线抄表终端使用双绞线与大口径脉冲/只读水表通信。无线水表抄表终端与无线路由采集器之间通过470MHz-510MHz射频无线进行通信，无线路由采集器再通470MHz-510MHz射频方式与智能集中器通信
3、远程通信信道
集中器上行通道可选择GPRS、CDMA、 PSTN、等方式，由于具有信号稳定、覆盖面广、免维护、运行费用低等特点，本方案优先选择GPRS模式。
四、主站
1、 主站硬件
根据公司情况建立系统主站，若采用GPRS方式可与无线通信运营商合作，宜选用APN/VPN专线，并按前置机、应用服务器、数据库服务器等设备的组成模式进行主站硬件配置，由该中心主站统一完成前置处理、数据存储功能。
抄表工作站通过宽带和公司系统中心主站连通，通过Web浏览器完成日常抄收和控制工作。
2、主站软件
主站软件基于分布式抄表系统架构，将整个集抄软件分为前置机软件、应用服务器软件、工作站软件三部分，并按行政区域划分，实行分布式抄表及管理，但通讯信道资源及数据存储集中管理，并通过Web服务器发布数据，直接通过IE浏览。
五、主站软件常用功能
①设置功能
设置集抄系统运行参数，即可对集中器设置自动抄表周期、抄收间隔等参数，并有防止非授权人员操作的措施。
②远程三表抄表功能
按设定抄收间隔以及抄表周期（公司规定的自动抄表时间）自动抄收集中器中的无线三表的带时标的计量数据及相关用量信息；也可以手动完成以上工作；并具有实时直抄任一计量仪表功能。
③数据补抄功能
系统对在规定的抄读间隔时间内未抄读数据的计量仪表应有补抄功能。系统能自动提示在规定的抄读间隔时间内未抄读数据的计量仪表，可按小时、天和月统计未抄读到数据的计量表总次数。
④校时功能
系统校时以主站时间为基准,由主站-集中器-无线路由采集器-电能表逐级进行,以确保系统时间准确，可手动或自动实现系统校时。
⑤监测、报警功能
可自动进行系统自检，发现设备异常（包括集中装表箱被打开）、通信异常应有记录和报警。可监控计量表的运行情况，对计量表异常情况（如计量表损坏停止计量等）进行自动报警。对部门用量进行自动实时分析，对可疑的现象（如窃电、漏电、水表的跑冒滴漏现象、燃气泄露等现象）自动报警。可根据人工指定的条件对不同用电、用水、用气部门用量进行分析筛选，对满足条件的部门进行列表显示。可通过统计线损波动情况，根据设定限值自动提示报警。
⑥远程通、断电，远程开、关阀功能
根据具体部门情况，可以在主站端发出通、断指令，切断或打开部门供电和开或关阀门。
⑦支持三表预付费功能
可支持集抄远程预付费功能，即基于表内有继电器的RS485电能表，预付费数据及控制处理在集中器内部实现；也可支持IC卡预付费电表的远程抄读。
⑧对于电表，支持换表、CT变比更换处理
系统应具有仪表换表、电流互感器(台变)变比更换的信息参数设置、记录功能及换表、电流互感器(台变)变比更换的电量数据处理功能。
⑨对于电表，支持分时电量数据处理功能
可根据需要提供分时电量数据处理功能模块。
⑩统计分析功能
10.1 用量负荷曲线：指定区域，绘制区域的日、月、年负荷曲线，并绘制成图表进行分析。
10.2对于电表支持各相负荷曲线：指定集中器，绘制集中器的日、月、年各相用电曲线，也可绘制三相负载均衡曲线。
10.3 用量曲线：绘制指定区域月用量曲线（每月31个点）和日用量曲线（每天24个点）。统计台区本年用量与历年同期用量，绘制比较曲线。
10.4损耗计算：可发布冻结命令，计算日、月、年和任意时间段线损，并绘制成图表进行损耗分析。
10.5 用户数统计：按集中器（或抄表区）统计集抄用户数。
10.6 异常用量统计
①连续未使用：在指定的时间段内，统计连续未使用用户信息。
②用户用量异常：在指定的时间段内，指定用户异常系数（百分数），统计本月用量与月平均用量相差达到及超过用量异常系数的用户信息。
10.7 用户用量水平统计：按集中器（或抄表区）统计不同用量水平（如按部门最大小时使用量分类统计）的用户数。
10.8 故障信息统计：统计设备故障报警信息和通信异常信息。
○11与营销系统接口功能
具有与营销系统接口功能，实现电量数据、用水数据、用气数据自动转入到各相关行业的营销系统中实现营业收费，取代人工输入工作。
○12安全性
主站应设计有可靠的安全措施，防止非授权人员进行操作或设置参数。
远程集中三表抄表的优势主要体现在以下几个方面：
1、随时抄取数据，高效管理水资源防止水资源浪费；
2、实时抄表可以随时抄取用户用电量、用水量和用气量；
3、抄表全程无线不入户、避免扰民；避免了人工抄表时间跨度大，无法抄录同一时间的数据，方便计算损耗；
4、远程实时监测辖区内三表用户的流量数据；
5、实现智能化值守，随时抄表、交费、节省人力；
6、监控供应网络；
7、监测突发性供电、供水、供气事故，辅助分析事故原因；
8、可以随时掌握各种表计的运行情况，便于用电量、用水量和用气量的统计、计算和运行分析；
9、远程实时通电、断电和开关阀门控功能。
上海上志电子信息技术凭借多年的三表集抄项目经验，总结出性价比高、功能完善、抄收率高的抄表方案和思路，以供参考。
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