基于3G /4G DTU在自來水遠程自動抄表系統(tǒng)應用方案
時間：2016-01-19 來源：本站原創(chuàng)
一、系統(tǒng)簡介
隨著供水部門對“一戶一表”工程改造的推進，以及對自動化的要求，遠程自動抄表系統(tǒng)已成為自來水自動化管理和智能化控制不可缺少的組成部分。為了適應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，目前廈門才茂通信專門為供水公司、物業(yè)管理公司設計了基于GPRS無線網絡的自來水遠程自動抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)將計算機技術、移動數(shù)據(jù)通信技術、數(shù)據(jù)網絡技術、自控技術溶為一體，可自動完成用水戶水表網絡的遠程數(shù)據(jù)采集、紀錄、實時監(jiān)測、統(tǒng)計分析、打印和供、停水控制等管理工作。
二、系統(tǒng)組成
GPRS自來水遠程自動抄表系統(tǒng)由監(jiān)控中心、通信網絡和無線網絡水表（數(shù)顯水表＋CM3150P DTU）組成。監(jiān)測中心包括中心站機、計算機及系統(tǒng)軟件、顯示器、打印機等設備，中心站機與無線網絡水表的通信采用中國移動的GPRS網絡。該系統(tǒng)適用于與供水公司距離遙遠、分散單獨的水表用戶，系統(tǒng)網絡方框圖如圖2所示：
拓撲圖：2
1、自動檢測功能：系統(tǒng)對水表的用水量（流量）等參數(shù)（壓力）的數(shù)據(jù)進行采集、監(jiān)測、紀錄，并進行數(shù)據(jù)分析處理，形成各種圖形和報表，實現(xiàn)遠程無人自動抄表。
2、動態(tài)顯示功能：可定時或隨機在自動抄表系統(tǒng)網絡圖畫面上動態(tài)顯示每只水表的用水量和整個系統(tǒng)所包括水表的總水量。
3、打印功能：可打印每只水表的月、年報表和月水費單，可打印總用水量的日、月、年報表和收水費的月、年報表。
4、數(shù)據(jù)管理功能：建立歷史數(shù)據(jù)庫，存儲原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計分析使用。對采集的用水量等數(shù)據(jù)進行累計值、平均值、最大值、最小值等的分析計算，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫適合擴充和維護，可滿足各種規(guī)模的供水部門數(shù)據(jù)抄表和維護使用。
5、合并、網絡瀏覽功能：本系統(tǒng)可與供水公司的服務器連接，通過局域網接入供水公司現(xiàn)有用水營業(yè)收費電腦管理系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享。
6、銀行自動繳費：通過監(jiān)控中心收費管理系統(tǒng)與銀行掛接，計費靈活方便。
7、可依據(jù)用戶繳納水費情況控制供水或停水，具有支持IC卡功能。
1、中心站機：用于發(fā)送監(jiān)測中心計算機的指令和接收無線網絡水表的信息，并將信息通過RS-232/RG45通訊接口送入計算機。
2、系統(tǒng)軟件：
系統(tǒng)開發(fā)的專業(yè)軟件，它結合了國際最新軟件流行趨勢，可在Windows98、Windows2000、WindowsXP、Liunx等主流操作系統(tǒng)上運行。系統(tǒng)軟件通過中心站機發(fā)布指令，對本系統(tǒng)實施監(jiān)測，負責各采集站點的配置和網絡管理，同時將輸入數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，可發(fā)布指令，實現(xiàn)參數(shù)設置、數(shù)據(jù)監(jiān)測、統(tǒng)計分析和報表打印及供、停水控制等處理。
3、CM3130P GPRS DTU 技術參數(shù)：
CM3150P GPRS DTU采用ARM9高性能工業(yè)級嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠在線，多種協(xié)議轉換的虛擬專用網絡。針對網絡流量控制的用戶，產品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數(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。
3150P實物拍攝
1、支持EGSM900/GSM1800無線網絡
2、GPRS multi-slot class 10
3、編碼方案：CS1~CS4
4、符合SMG31bis技術規(guī)范
5、Compliant to GSM phase 2/2+
6、支持數(shù)據(jù)、語音、短信和傳真
二．硬件系統(tǒng)
7、CPU:工業(yè)級ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache(業(yè)內最高級CPU)
8、FLASH：8MB（可擴展至32MB）(業(yè)內最大內存容量)
9、SDRAM：64MB（可擴展至256MB）
10、接口：
1個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：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
SIM卡接口：3V/5V標準的推桿式用戶卡接口。
電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。
語音接口：標準的耳機麥克風接口。
11、供電：
外接電源：DC 9V 500mA
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：350mA
待機電流：35mA
12、工業(yè)級無線模塊
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
儲存溫度 -40~+85oC
相對濕度 95%(無凝結)
三．軟件功能
1.智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。
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（APN）
5.透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉換，支持多種工作模式
6.支持數(shù)據(jù)中心動態(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斷開網絡連接。
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)報告。
14.標準的AT命令界面
15.可以用做普通撥號MODEM
16.支持telnet功能。
17.支持遠程配置，遠程控制
18.通過串口軟件升級
19.同時支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)
規(guī)格與普通水表相同，精度達到國家標準規(guī)定的計量等級。該水表結合了廈門才茂CM3150P GPRS DTU，具有計量準確（遙測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，解決了以往遠程數(shù)字計量誤差、怕停電、耗電量大、怕干擾的缺點。網絡水表可直接使用220V市電，或采用直流電源。無線網絡水表不需另配測站機，它具有測站機的類似性能，可通過CM3150P GPRS DTU與中心站機直接采用中國移動數(shù)據(jù)無線網絡通信。
5、計算機（電腦）、液晶顯示器或投影機、打印機、不間斷電源、避雷器等設備為外購通用或專用產品，根據(jù)抄表系統(tǒng)和用戶的需要而配置。
六、系統(tǒng)特點
該系統(tǒng)具有下述特點：
1、該系統(tǒng)具有GPRS的各種優(yōu)點，即：
1.1 永遠在線：只要激活GPRS后，將永遠保持在線，不存在掉線問題；類似于一種無線
專線網絡。
1.2 高速傳輸：由于GPRS采取了先進的分組交換方式，數(shù)據(jù)傳輸最高理論值可達171.2kb/s。因此，本系統(tǒng)在一條可移動的信息高速公路上傳輸數(shù)據(jù)。
1.3 按量收費：GPRS按照本系統(tǒng)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量來收取費用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時，即使在線，也不收費。因此，它是一種面向使用、科學合理的計費方式。
2、該系統(tǒng)的自動檢測抄表功能可使供水公司（或小區(qū)物業(yè)管理部門）及時、準確地掌握用戶用水量和計收水費的情況，使供水管理和服務質量水平躍上一個新臺階，有力地促進供水公司（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時管理、實時計量和遠程控制的問題，為供水公司實現(xiàn)遠程自動計量、水量分時計費、水損分析管理和用水系統(tǒng)實時遠程監(jiān)控等現(xiàn)代化供水管理提供了可靠的手段。
4、實現(xiàn)遠程自動抄表可減少抄表和相關的員工人數(shù)及費用開支，降低員工勞動強度，提高抄表工作效率；該系統(tǒng)的計量準確無誤將避免人工疏忽的漏抄、誤抄、估抄；該系統(tǒng)的實時監(jiān)測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)的應用將有效地提高供水回收率和降低供水管網的運行成本。
5、配置大容量非易失存儲器，可存儲大量的水表數(shù)據(jù)，停電數(shù)據(jù)也可保存10年；密碼保護，非授權用戶無法操作。
七、系統(tǒng)顯著的經濟效益
1、較低的工程造價
由于城市的自來水供水普及率一般均達95%以上，千家萬戶的水表既分散又遠離供水公司，多年來供水公司所應用的無線遙測系統(tǒng)的通信一般都采用電臺。如采用該種通信方式，供水公司的測控中心均需配置電臺、專用電源和高增益的鐵塔天線，在市區(qū)各處水表用戶的測點除配置電臺及專用電源外，還需配置高增益的定向天線。而本系統(tǒng)的通信采用中國移動的GPRS網絡，在水司的測控中心只需配置內置天線的中心站機，水表測點只需配置無線網絡水表或測站機。該型號的無線網絡水表和測站機，每臺僅占用一個移動電話號碼，其通信的可靠性與移動電話一樣。因此，本系統(tǒng)的工程造價比應用電臺的系統(tǒng)造價至少低10-20萬元以上（測點數(shù)量越多差價越大）。
2、低廉的運行費用
2.1 本系統(tǒng)采用中國移動的GPRS通信網絡，不需使用電臺、不需架設鐵塔天線或定向天線等配套設備，無線網絡水表和測站機基本上可免維護運行，不需配備專業(yè)技術人員維修保養(yǎng)，因此維修費用低。而采用電臺通訊需向無線電管理部門申請頻道資源，需配備專業(yè)技術人員維護，那么維修費、員工工資和交通費，加上電費和頻道占用費等，其綜合運行成本開支每個月不少于3000元。
2.2 可與中國移動通信公司簽訂使用其通訊網絡的協(xié)議，并按傳輸量計費。采用GPRS方式的計費標準為：0.01元/1kb，最低收費為每月20元。每個測點傳輸量以2kb/次計，如果每小時傳輸1次數(shù)據(jù)，那么1個月的話費=2kb×24×31×0.01元/1kb=14.88元；按最低收費也就是20元。目前，有的遠程自動抄水表系統(tǒng)的通信采用中國電信的電話線傳輸，如果每小時傳輸1次數(shù)據(jù)，那么每個測點1個月的話費=24×31×0.20元=148.80元；因此，采用有線電話線傳輸?shù)耐ㄐ庞嬞M與本系統(tǒng)采用GPRS相比為148.80元÷20元=7.44倍。
八、結論
綜上所述，應用GPRS的自來水遠程自動抄表系統(tǒng)具有顯著的社會效益和經濟效益，其先進性、實用性、擴充性、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用，為供水行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻。