论文部分内容阅读
摘 要 本文介绍了基于GSM网无线抄表的信息传输技术，具有网络覆盖范围广，运行成本低，数据采集准确，终端设备低功耗，终端设备在断电时用备用电池供电时间长等特点。
关键词 无线抄表；低功耗；机电同步
中图分类号 TP274 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0100-02
随着城市规模的不断扩大，供水企业对大的用水户（月用水量在10万立方米左右的用户）的管理变得尤为重要。每天定时监测大用户的贸易结算水表的运行状态是一个重要环节。这样可以在水表发生故障时，及时发现，及时处理，减少供用水双方的计量纠纷，避免影响水费回收工作。
为了加强对大用户的计量准确性和稳定性管理。我公司从2001年起开始对大用户水表实行无线远程监测，无线远程监测水表基于SMS技术方式。
GSM远程抄表系统成功解决了大中城市的抄表问题，该技术利用现有中国移动或中国联通的GSM网，不需另建新的网络传输系统，抄表不受空间、距离和时间的限制，是一种见效快、造价低、免维护、技术成熟的有效抄表方式，具有广阔的推广应用前景。
总体思路：GSM远程抄表就是利用电信部门提供的SMS（短消息功能）功能实现水表数据的远传。SMS 是一种存储和转发服务。也就是说，短消息并不是直接从发送设备发送到接收设备，而始终通过通讯运营商 SMS 中心进行转发。如果接收设备处于未连接状态（可能设备已关闭），则消息将在接收设备再次连接时发送。
例如：西安某公司出资接水，提出安装3只DN200水表，每只水表月用量要求达到30万立方米。根据用户要求，我公司选用性能较好的德国某品牌的可拆卸螺翼式发讯水表及相配套RD01传感器（是干簧管-无源器件），采用SMS无线方式采集水表数据，手机卡选用中国移动通信集团公司的通讯卡，每月费用13元，含120条短信费，每天对水表自动采集4次，还可随时在中心站采集水表数据。该采集系统具有安装方便、迁移容易、通训安全可靠、通训费用低的特点，该采集系统每处终端有电子采集模块、无线通信模块、数据集中器等。
多年来，通过对大用户水表的无线远程日常监测，及时发现水表故障，及时处理，更换故障水表，避免计量纠纷，收到了较好的效果。
1 GSM远程抄表系统组成
1）数据中心部分包括中心计算机、GSM收发设备、中心采集记录系统软件。
2）终端水表数据采集部分包括：无线收发集中器，前端采集模块。
2 功能及性能介绍
本系统通过SMS短消息方式实现远距离抄表功能。该方式适用于实时，通信数据量小，且不频繁采集数据的应用场合。由下面两部分组成：
2.1 数据中心实现功能
1）远程抄表：实现在（管理部门）中心计算机上随时抄录用户端水表的当前读数及设置时间定时自动抄录用户端水表的当前读数；
2）远程设置：可在联线状态下进行用户端硬件的设置。如：广播校时、机电同步等；
3）用户管理：具有管理权限的操作人员可以编辑用户及该用户对应的表计；
4）权限管理：设有管理及抄表二级权限并有密码保证权限的实施；
5）报表管理：可生成用户的日、月、年报表；
6）查询功能：可查询用户的月用量及以前各次抄表时的读取量；
7）操作记载：记录了操作人员登录系统后所进行的各项操作及操作结果；
8）数据共享：可向公司内其他的MIS系统提供抄表数据；
9）GSM收发设备：与远端的无线收发集中器进行数据交换。
2.2 远端水表数据采集部分
无线收发集中器：每个集中器可以连接30个采集模块。集中器通过MBus与采集模块连接，并给模块提供电源。集中器带有数据通信接口。
1）通过MBUS总线与所有的前端采集模块相连，在完成与前端采集模块进行数据交换的同时，对前端采集模块供电。
2）使用2行16字符的液晶显示器循环显示各水表的计量数据、当前时间及自身的工作状态等；
3）响应数据处理中心计算机发来的访问命令，将各水表的计量数据以GSM短信形式上报到总公司数据中心的计算机上，也可以上报到指定的管理人员的手机上。
4）根据设定的间隔时间将各水表的计量数据以GSM短信形式上报到总公司数据中心的计算机上。
5）维护人员在更换远传水表时，可用智能抄表器实现水表与设备的机电同步，确保水表与上传的数据一致。数据抄表是由抄表员使用智能抄表器完成，可以直接将集中器内部的数据抄收到智能抄表器的数据库中。
6）SMS通信模块应用场合：适用于非实时，通信数据量小，且不频繁的应用。
2.3 前端采集模块
1）实时采集来自水表传感器的计量数据，并保存在模块内部。模块通过2芯连线与各个水表传感器相连。
2）通过MBUS总线与无线收发集中器交换数据。
3）掉电保护：内部配有可充电电池，在MBUS总线掉电情况下可连续15天。
4）主要技术条件：
工作环境：温度：-10～50度。
供电方式：MBus总线供电和可充电电池供电。
通信接口：MBus.总线，两线制。
备用电池：镉镍电池容量为60 mah。
工作电流：MBus供电时小于7 mA，电池供电时电流小于0.12 mA。
备电工作时间：15天。
测量接口：脉冲开关量输入6路。测量距离最大20 m。
外型尺寸：80x43x10 mm。
重量：90克
3 该系统主要特点
利用移动通信的短信功能进行远程通信；通信覆盖面积大，手机可使用的地方都可以安装使用，没有长途费用，通信成本与距离无关，仅与数据采集次数有关；通信实时性由短信服务的延时决定，本地区网络延时一般在8秒之内；每条短信的长度限定为140个字符以内，通信成本为每条短信0.1元；容易实现双向通信；通信网络的可靠性高，无需用户维护，使用成本低；终端采集模块为MBUS总线方式，有市电时用市电，无市电时，用模块内电池，电池可连续供电15天，以保存采集的数据；表内无电源。读表时，由外部供电，瞬间处理信息，完成数据传输（不会因电源故障引起读数不准确）；数据传输按照中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》。
4 注意事项
1）被测量水表的水表传感器应能够输出脉冲量（开关量）信号。
2）被测量现场应有较好的移动公司的信号强度。
3）一路交流 220V电源。
4）GSM收发终端和无线收发集中器各需要注册一个开通有来电显示的中国移动或中国联通的手机SIM卡。
综上所述，2001年以来，我公司不断改进推进大用户水表GSM远程抄表系统，以节约大量人力物力，发现问题及时处理，减少水费纠纷，从而获得良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]中华人民共和国城镇建设行业标准.CJ／T188-2004户用计量仪表数据传输技术条件[M].北京：中国标准出版社，2006.
[2]李红卫，玄惠萍.自动抄水表系统现状及发展动向[J].中国计量，2001，02.
作者简介
张小平（1956—），男，陕西西安人，学历：大专，现职称：工程师，研究方向：电子类。
关键词 无线抄表；低功耗；机电同步
中图分类号 TP274 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0100-02
随着城市规模的不断扩大，供水企业对大的用水户（月用水量在10万立方米左右的用户）的管理变得尤为重要。每天定时监测大用户的贸易结算水表的运行状态是一个重要环节。这样可以在水表发生故障时，及时发现，及时处理，减少供用水双方的计量纠纷，避免影响水费回收工作。
为了加强对大用户的计量准确性和稳定性管理。我公司从2001年起开始对大用户水表实行无线远程监测，无线远程监测水表基于SMS技术方式。
GSM远程抄表系统成功解决了大中城市的抄表问题，该技术利用现有中国移动或中国联通的GSM网，不需另建新的网络传输系统，抄表不受空间、距离和时间的限制，是一种见效快、造价低、免维护、技术成熟的有效抄表方式，具有广阔的推广应用前景。
总体思路：GSM远程抄表就是利用电信部门提供的SMS（短消息功能）功能实现水表数据的远传。SMS 是一种存储和转发服务。也就是说，短消息并不是直接从发送设备发送到接收设备，而始终通过通讯运营商 SMS 中心进行转发。如果接收设备处于未连接状态（可能设备已关闭），则消息将在接收设备再次连接时发送。
例如：西安某公司出资接水，提出安装3只DN200水表，每只水表月用量要求达到30万立方米。根据用户要求，我公司选用性能较好的德国某品牌的可拆卸螺翼式发讯水表及相配套RD01传感器（是干簧管-无源器件），采用SMS无线方式采集水表数据，手机卡选用中国移动通信集团公司的通讯卡，每月费用13元，含120条短信费，每天对水表自动采集4次，还可随时在中心站采集水表数据。该采集系统具有安装方便、迁移容易、通训安全可靠、通训费用低的特点，该采集系统每处终端有电子采集模块、无线通信模块、数据集中器等。
多年来，通过对大用户水表的无线远程日常监测，及时发现水表故障，及时处理，更换故障水表，避免计量纠纷，收到了较好的效果。
1 GSM远程抄表系统组成
1）数据中心部分包括中心计算机、GSM收发设备、中心采集记录系统软件。
2）终端水表数据采集部分包括：无线收发集中器，前端采集模块。
2 功能及性能介绍
本系统通过SMS短消息方式实现远距离抄表功能。该方式适用于实时，通信数据量小，且不频繁采集数据的应用场合。由下面两部分组成：
2.1 数据中心实现功能
1）远程抄表：实现在（管理部门）中心计算机上随时抄录用户端水表的当前读数及设置时间定时自动抄录用户端水表的当前读数；
2）远程设置：可在联线状态下进行用户端硬件的设置。如：广播校时、机电同步等；
3）用户管理：具有管理权限的操作人员可以编辑用户及该用户对应的表计；
4）权限管理：设有管理及抄表二级权限并有密码保证权限的实施；
5）报表管理：可生成用户的日、月、年报表；
6）查询功能：可查询用户的月用量及以前各次抄表时的读取量；
7）操作记载：记录了操作人员登录系统后所进行的各项操作及操作结果；
8）数据共享：可向公司内其他的MIS系统提供抄表数据；
9）GSM收发设备：与远端的无线收发集中器进行数据交换。
2.2 远端水表数据采集部分
无线收发集中器：每个集中器可以连接30个采集模块。集中器通过MBus与采集模块连接，并给模块提供电源。集中器带有数据通信接口。
1）通过MBUS总线与所有的前端采集模块相连，在完成与前端采集模块进行数据交换的同时，对前端采集模块供电。
2）使用2行16字符的液晶显示器循环显示各水表的计量数据、当前时间及自身的工作状态等；
3）响应数据处理中心计算机发来的访问命令，将各水表的计量数据以GSM短信形式上报到总公司数据中心的计算机上，也可以上报到指定的管理人员的手机上。
4）根据设定的间隔时间将各水表的计量数据以GSM短信形式上报到总公司数据中心的计算机上。
5）维护人员在更换远传水表时，可用智能抄表器实现水表与设备的机电同步，确保水表与上传的数据一致。数据抄表是由抄表员使用智能抄表器完成，可以直接将集中器内部的数据抄收到智能抄表器的数据库中。
6）SMS通信模块应用场合：适用于非实时，通信数据量小，且不频繁的应用。
2.3 前端采集模块
1）实时采集来自水表传感器的计量数据，并保存在模块内部。模块通过2芯连线与各个水表传感器相连。
2）通过MBUS总线与无线收发集中器交换数据。
3）掉电保护：内部配有可充电电池，在MBUS总线掉电情况下可连续15天。
4）主要技术条件：
工作环境：温度：-10～50度。
供电方式：MBus总线供电和可充电电池供电。
通信接口：MBus.总线，两线制。
备用电池：镉镍电池容量为60 mah。
工作电流：MBus供电时小于7 mA，电池供电时电流小于0.12 mA。
备电工作时间：15天。
测量接口：脉冲开关量输入6路。测量距离最大20 m。
外型尺寸：80x43x10 mm。
重量：90克
3 该系统主要特点
利用移动通信的短信功能进行远程通信；通信覆盖面积大，手机可使用的地方都可以安装使用，没有长途费用，通信成本与距离无关，仅与数据采集次数有关；通信实时性由短信服务的延时决定，本地区网络延时一般在8秒之内；每条短信的长度限定为140个字符以内，通信成本为每条短信0.1元；容易实现双向通信；通信网络的可靠性高，无需用户维护，使用成本低；终端采集模块为MBUS总线方式，有市电时用市电，无市电时，用模块内电池，电池可连续供电15天，以保存采集的数据；表内无电源。读表时，由外部供电，瞬间处理信息，完成数据传输（不会因电源故障引起读数不准确）；数据传输按照中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》。
4 注意事项
1）被测量水表的水表传感器应能够输出脉冲量（开关量）信号。
2）被测量现场应有较好的移动公司的信号强度。
3）一路交流 220V电源。
4）GSM收发终端和无线收发集中器各需要注册一个开通有来电显示的中国移动或中国联通的手机SIM卡。
综上所述，2001年以来，我公司不断改进推进大用户水表GSM远程抄表系统，以节约大量人力物力，发现问题及时处理，减少水费纠纷，从而获得良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]中华人民共和国城镇建设行业标准.CJ／T188-2004户用计量仪表数据传输技术条件[M].北京：中国标准出版社，2006.
[2]李红卫，玄惠萍.自动抄水表系统现状及发展动向[J].中国计量，2001，02.
作者简介
张小平（1956—），男，陕西西安人，学历：大专，现职称：工程师，研究方向：电子类。