自来水远程抄表系统

摘要：本文提出了一种基于GPRS 的远程抄表系统设计原理和实现方案，简要介绍了GPRS技术的基本知识，描述了GPRS 无线传输应用于远程抄表数据传输的实现方法。通过实际应用，获得了理想的效果。

关键词：GPRS；DDN；自来水；远程；在线；抄表系统；

一、背景介绍

近年来，随着我国住宅产业的高速发展，能源消费计量和管理的需要，以及广大居民生活水平的同益提高，对建筑智能化水平的要求越来越高，远程抄表系统得到了迅猛发展。这既是提高能源管理水平的需要，也是电子技术、通信技术和计算机技术迅速发展的必然。本文对基于GPRS无线网络的远程自动抄表系统的设计方案和实现方法进行了研究。结合近年来国内外远程抄表技术的研究与发展，本文对现有的各种抄表方式进行了综合比较，目前比较适合我国国情的抄表方式即GPRS远程抄表方式。目前东方讯专门为供水公司、物业管理公司设计了基于GPRS 无线网络的自来水远程抄表系统。该系统将计算机技术、移动数据通信技术、数据网络技术、自控技术溶为一体，可自动完成用水户水表网络的远程数据采集、纪录、实时监测、统计分析、打印和供、停水控制等管理工作。

二、同类方案对比

1、总线抄表

总线通信是目前国内自动抄表系统采用较多的一种通信方式，其数据传输速度较快、可靠、稳定、通信质量高。目前使用的总线通信方式有RS-232、RS-485、LonWorks等。但这种方式布线工作量大，通信信道易遭外界因素破坏，信道后续维护工作量大。

2、红外抄表

抄表员将录有用户信息的红外手持抄表器拿到居民区数据集中器附近，通过红外通讯方式集中采集各耗能表的数据，然后返回主站将数据传输到计算机中。这种方式在红外可视距离内能非接触的读取仪表数据，但速率较低，易受外界环境的影响。

3、GSM短信息抄表

GSM短信息抄表系统在用户端安装集控器和无线发射终端，将用户的耗能数据通过GSM网以短信息(SMS)的形式上传到GSM网的SMS中心，SMS中心将接收到的数据通过专线传递给能源管理部门。但每条短信息通信容量有限，系统实时性及可靠性较差，可能发生信息拥塞和丢失现象，不适合在业务量大的系统中应用。

4、GPRS抄表

GPRS抄表系统通过GPRS网连接至Intemet网与主站计算机进行通信。用户的数据经过GPRS模块处理、协议封装后发送出去，由GPRS接收模块接收经Intemet网络传送至主站，实现用户耗能数据和主站的实时在线连接。GPRS以GSM网络为基础，采用分组交换的传输方式，克服了GSM电路变换速率低、资源利用率差等缺点，很好地利用了现有的GSM网络资源。它的传输速率高，接入时间短，用户保持在线且按流量计费，迅速降低了服务成本，特别适合突发性小流量数据传输。

三、本方案优点

GPRS自来水远程抄表系统具备如下特点：

1、建设周期短，成本低：

GPRS无线网络提供了简单的通信传输手段。中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建远程抄表系统，实现水表数据的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。

2、实时性强：

由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收，处理所有数据采集点的数据，可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

3、可对水表设备进行远程控制：

通过GPRS双向通讯方式还可实现对水表设备进行远程控制，进行参数调整、开关等控制作用。

4、集抄范围广：

GPRS覆盖范围广，在无线GPRS网络的覆盖范围之内，都可以完成对集抄的控制和管理。而且，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。

5、系统的传输容量大：

数据中心要和每一个水表数据采集点保持实时连接。由于水表数据采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

6、数据传送速率高：

每个水表数据采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，满足本系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。

7、通信费用低：采用包月计费方式，运营成本低。

8、系统易于扩展和维护。

由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，因此监测中心计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名，各个水表数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机，从而进行数据通信。

四、系统组成

GPRS 自来水远程自动抄表系统由监控中心、通信网络和无线网络水表（数显水表＋GPRS DTU）组成。监测中心包括中心站机、计算机及系统软件、显示器、打印机等设备，中心站机与无线网络水表的通信采用中国移动的GPRS 网络。该系统适用于与供水公司距离遥远、分散单独的水表用户。

1、中心站机：用于发送监测中心计算机的指令和接收无线网络水表的信息，并将信息通过 RS-232/RS485通讯接口送入计算机。

2、系统软件：系统开发的专业软件，它结合了国际软件流行趋势，可在Windows2000、WindowsXP、Liunx 等主流操作系统上运行。系统软件通过中心站机发布指令，对本系统实施监测，负责各采集站点的配置和网络管理，同时将输入数据写入数据库，可发布指令，实现参数设置、数据监测、统计分析和报表打印及供、停水控制等处理。

3、GPRS DTU：数据传输终端（DTU）实现监控中心主站与监控终端的通讯。该DTU功能与特点如下： 使用低功耗高性能的CPU 做处理器，采用国外高性能工业级GPRS模块 内嵌TCP/IP协议栈，数据终端保持在线透明数据传输与协议转换，支持虚拟数据专用网(APN) 支持数据中心动态域名和IP地址访问在全透明方式下可同时向多中心（1-4中心）发送数据，系统配置和维护接口支持串口软件升级和远程维护EMC抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求采用电源技术，供电电源适应范围宽 。

4、网络水表：规格与普通水表相同，精度达到国家标准规定的计量等级。该水表结合了GPRS DTU，具有计量准确（遥测显示水量与水表本身读出的数值相同）、工作稳定可靠、功耗低、数据无漏失的特点，解决了以往远程数字计量误差、怕停电、耗电量大、怕干扰的缺点。网络水表可直接使用220V 市电，或采用直流电源。无线网络水表不需另配测站机，它具有测站机的类似性能，可通过GPRS DTU 与中心站机直接采用中国移动数据无线网络通信。

5、计算机（电脑）、液晶显示器或投影机、打印机、不间断电源、避雷器等设备为外购通用或专用产品，根据抄表系统和用户的需要而配置。

自动检测：系统对水表的用水量（流量）等参数（压力）的数据进行采集、监测、纪录，并进行数据分析处理，形成各种图形和报表，实现远程无人自动抄表；

动态显示：可定时或随机在自动抄表系统网络图画面上动态显示每只水表的用水量和整个系统所包括水表的总水量；

打印：可打印每只水表的月、年报表和月水费单，可打印总用水量的日、月、年报表和收水费的月、年报表；

数据管理：建立历史数据库，存储原始数据，供统计分析使用。对采集的用水量等数据进行累计值、平均值、高值、低值等的分析计算，系统数据库适合扩充和维护，可满足各种规模的供水部门数据抄表和维护使用；

合并、网络浏览：本系统可与供水公司的服务器连接，通过局域网接入供水公司现有用水营业收费电脑管理系统，实现信息共享；

银行自动缴费：通过监控中心收费管理系统与银行挂接，计费灵活方便；

可依据用户缴纳水费情况控制供水或停水，具有支持IC 卡功能。

( 图) 远程抄表系统示意图

五、总结

较低的工程造价由于城市的自来水供水普及率一般均达95%以上，千家万户的水表既分散又远离供水公司，多年来供水公司所应用的无线遥测系统的通信一般都采用电台。如采用该种通信方式，供水公司的测控中心均需配置电台、专用电源和高增益的铁塔天线，在市区各处水表用户的测点除配置电台及专用电源外，还需配置高增益的定向天线。而本系统的通信采用中国移动的GPRS 网络，在水司的测控中心只需配置内置天线的中心站机，水表测点只需配置无线网络水表或测站机。无线网络水表和测站机，每台仅占用一个号码，其通信的可靠性与一样。因此，本系统的工程造价比应用电台的系统造价至少低10-20 万元以上（测点数量越多差价越大）。

结论综上所述，应用GPRS 的自来水远程自动抄表系统具有显著的社会效益和经济效益，其性、实用性、扩充性、安全性、可靠性，使得它必将在供水行业越来越广泛地推广应用，为供水行业的发展做出更大的贡献。