無線遠傳抄表系統(tǒng),通過無線通訊系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的一種遠傳系統(tǒng)。與其他抄表方式比較,其優(yōu)點突出是:無須布線,施工簡單。
我們選擇中國移動的GPRS系統(tǒng)作為城市供氣管網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺。目前,GSM網(wǎng)絡經(jīng)過電信部門的多年建設,覆蓋范圍不斷擴大,已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡,特別是中國移動新推出的GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務。GSM/GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務平臺上構建天然氣供氣抄控系統(tǒng),實現(xiàn)管網(wǎng)監(jiān)控點的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡,縮短建設周期,降低建設成本的優(yōu)點,而且設備安裝方便、維護簡單。
通過GPRS 無線網(wǎng)絡,為用氣管理提供實時性好、穩(wěn)定性高的數(shù)據(jù)和事件記錄,可實現(xiàn)多塊表、全方位的抄控功能。
GPRS無線系統(tǒng)具備如下特點:
1、良好的實時響應與處理能力。與短消息服務比較,由于GPRS具有實時在線特性,系統(tǒng)無時延,系統(tǒng)能夠同時實時收取、處理多個所有監(jiān)測點的各種數(shù)據(jù),無需輪巡就可以同步監(jiān)測點的時鐘可很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。
2、遠程儀器設備控制:由于采用GPRS雙向傳輸系統(tǒng),監(jiān)控中心可以反向實現(xiàn)對儀器設備的時間校正、狀態(tài)報告、開關以及其他監(jiān)測、控制等功能;
3、建設成本低:可充分利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡,設備安裝即接通。
4、安裝調試簡單,建設周期短:利用現(xiàn)有成熟GSM網(wǎng)絡,系統(tǒng)投入運行時基本不需要調試,安裝簡捷。
5、覆蓋范圍廣。構建供氣管網(wǎng)抄控系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣,擴容無限制,接入地點無限制,能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于管網(wǎng)監(jiān)控點數(shù)量眾多,分布在全市范圍內,部分管網(wǎng)監(jiān)控點位于偏僻地區(qū),而且地理位置分散。采用GPRS方式,理論上在無線GSM/GPRS網(wǎng)絡的覆蓋范圍之內,都可以實現(xiàn)監(jiān)控。
6、數(shù)據(jù)傳輸速率高。GPRS網(wǎng)絡傳送速率理論上可達171.2kbit/s,實際應用時數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右。
7、系統(tǒng)的傳輸容量大。監(jiān)控中心站要和每一個管網(wǎng)監(jiān)控點實現(xiàn)實時連接。由于管網(wǎng)監(jiān)控點數(shù)量眾多,系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?,而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。
8、通信費用低。由于GPRS采用包月計費的方式,運營維護成本低。
用正偉公司提供的系統(tǒng)解決方案,還具有以下特點:
無線模塊多信道、多波特率(用戶可選擇);硬件采用了高精度集成封裝技術,隨環(huán)境溫、濕度變化,頻率偏移小、計量準確、通信可靠;采用高效糾錯技術,保證通信數(shù)據(jù)100%正確;微功率、通信距離遠、價格低。
無線抄表器攜帶方便、操作簡單直觀、功能豐富。
系統(tǒng)高度集成、總成本較低。
可以隨時抄取數(shù)據(jù)。
抄表不入戶、避免擾民。
帶閥控功能。
系統(tǒng)簡單、抄表效率高。
二、解決方案介紹
系統(tǒng)架構:
抄表方案一、無線智能燃氣表抄表系統(tǒng)就是采用無線的方式,將智能燃氣表的計量數(shù)據(jù)直接發(fā)送到抄表員手持的PDA手掌機上,后將PDA手掌機通過USB接口和PC機連接,從而把成批數(shù)據(jù)傳送到電腦上,然后由電腦經(jīng)過數(shù)據(jù)處理,得到最終抄表結果。
手持儀(PDA)抄表系統(tǒng)示意圖
不推薦用戶采用上述直接用PDA抄表的方式,另一種方式是通過集中器集中數(shù)據(jù),PDA抄讀集中器所集中的數(shù)據(jù)。也就是說,客戶用PDA去抄讀集中器中的數(shù)據(jù),而不是直接用PDA去抄讀用戶氣表的數(shù)據(jù)。
無線智能燃氣表抄表系統(tǒng)通過無線抄表,不但解決了入戶抄表的困難,而且還能了解表具的運行狀態(tài),根據(jù)用戶的繳費情況,對表具進行開、關控制,并可對用戶的用氣情況進行科學的統(tǒng)計和分析。
該方案無線智能燃氣表抄表系統(tǒng)主要由帶無線通訊功能的智能燃氣表、PDA手掌機、集中器及電腦等部分組成。
抄表方案二、通過集中器采集儀表數(shù)據(jù),然后用GPRS傳輸至管理中心。
小區(qū)無線遠程抄表系統(tǒng)示意圖
城市聯(lián)合抄表系統(tǒng)示意圖
GPRS遠程抄表系統(tǒng)通過計量儀表計量,用集中器采集儀表數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)存儲并通過GPRS移動通訊網(wǎng)絡傳到有關管理部門(如物業(yè)公司、煤氣公司、天然氣公司等),從而實現(xiàn)遠程自動抄表及監(jiān)測。
管理部門可在辦公室內隨時觀測到分散在全市各地的企事業(yè)單位的天然氣使用狀況,可隨時打印出各種報表及收費情況等,大大節(jié)省管理成本,減少人為誤差,提高了管理水平。該方案具有精度高、可靠性好、價格低、操作簡單、施工方便等特點。
?。ㄒ唬?、系統(tǒng)組成
1.燃氣表數(shù)據(jù)采集
集中器是一個以微處理器為中心的小型信息處理系統(tǒng),其內置GSM/GPRS模塊,配一張開通GPRS服務的SIM卡,負責接收從數(shù)據(jù)服務中心發(fā)過來各種指令并加以篩選、判別,將有效指令發(fā)送到相應的表具中;接受表具發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并發(fā)送給數(shù)據(jù)服務中心。采用小型的無線電臺和表具進行無線連接。
集中器也可以用太陽能電池板供電,免去用戶拉線供電或更換蓄電池之煩。
集中器內還存儲與數(shù)據(jù)中心聯(lián)網(wǎng)的各種參數(shù),如:中心的IP地址、服務端口等。集中器一加電便自動運行,搜索GPRS網(wǎng)絡,向中心進行注冊并連接。如果沒有數(shù)據(jù)傳輸時可以進入休眠狀態(tài),一旦有數(shù)據(jù)需要發(fā)送或收到中心呼叫(通過短信或電路)時便從新登陸數(shù)據(jù)服務中心,進行數(shù)據(jù)傳輸。GSM短信作為備用通道,一旦GPRS網(wǎng)絡出現(xiàn)故障,立即啟動GSM短信通道和數(shù)據(jù)服務中心進行通信。
燃氣表數(shù)據(jù)采集位于居民小區(qū)的信息中心,居民用戶的用電數(shù)據(jù)由表首先通過局域無線接口連接到位于小區(qū)信息中心的集中器,集中器再通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連。通過GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡,通過 GPRS網(wǎng)絡傳送至管理部門數(shù)據(jù)中心的抄表系統(tǒng),實現(xiàn)表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時在線連接。
燃氣表集中器通過局域無線接口抄控燃氣表,既可支持單個電表,也可以同時支持多個電表,實現(xiàn)對表參數(shù)的采集、存儲、預處理或并將采集到的表數(shù)據(jù)實時傳送到配電中心;同時,集中器還可將配電中心發(fā)送的遙控指令傳給表控制模塊,對表進行控制操作。
2.管理中心
管理中心服務器接受到GPRS網(wǎng)絡傳來的數(shù)據(jù)后,傳送到管理中心計算機主機,通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行還原顯示,并進行數(shù)據(jù)處理。
管理中心計算機主機可進行業(yè)務管理和計費管理,對數(shù)據(jù)進行校驗、計算、存儲、分析、管理等,可對異常情況進行告警,同時對用戶使用情況實時監(jiān)控,保證管理部門的合法收益。
3.GPRS/GSM移動數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡
集中器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GSM網(wǎng)絡空中接口功能模塊同時對數(shù)據(jù)進行解碼處理,轉換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式,通過中國移動的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡進行傳輸,最終傳送到管理中心IP地址。
4.無線模塊
無線模塊選用無線遠程喚醒數(shù)據(jù)傳輸模塊,無線模塊是連接在燃氣表的傳感器上,用于采集燃氣表的用量并存儲,其余時間都處于睡眠狀態(tài),當傳感器有信號進來時,模塊被喚醒,并自動計量,而且模塊會不間斷的自動醒來,檢測外界是否有喚醒信號,主要用于抄表器抄取數(shù)據(jù),如果檢測到喚醒信號,它將被喚醒并等待下一指令,執(zhí)行相關操作。如果沒有喚醒信號,則又進入睡眠狀態(tài)。這樣一來,無線模塊的功耗就非常低,采用5號堿性電池供電,可以達到6個月到一年。
5.無線抄表器(PDA)
無線抄表器是通過無線射頻方式發(fā)送數(shù)據(jù)或指令和接收數(shù)據(jù),在它和無線模塊之間建立一套通信協(xié)議就可以和無線模塊進行通信,抄取數(shù)據(jù)。所有功能都在屏幕上顯示。與PC機通信是采用有線方式,使用標準的RS232接口。便于攜帶。
6.PC機軟件
(二)系統(tǒng)方案
由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡,管理中心計算機主機上網(wǎng)取得IP地址,各個表數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊和該主機進行通信。
各小區(qū)抄控點使用集中器,通過移動的GPRS網(wǎng)絡與管理中心相連,各信息采集點采集實時數(shù)據(jù),支持24小時實時在線,實現(xiàn)信息采集點24小時傳送采集的信息數(shù)據(jù)。這樣,整個城市區(qū)域通過移動網(wǎng)絡就實現(xiàn)了統(tǒng)一管理。
凡天然氣公司授權的信息采集點均可以使用本系統(tǒng):
1)管網(wǎng)抄控小區(qū)必須使用移動統(tǒng)一的SIM卡,用戶使用本卡只能用于與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)通信功能。
2)終端設備使用西安旌旗電子有限公司提供的局域無線表計終端。
3)用戶登記:符合天然氣公司的規(guī)定。
推薦通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動GPRS網(wǎng),這種方式成本比較低,安全性比較高,而且速度和網(wǎng)絡服務質量都保障;也可以通過GPRS專線接入到移動GPRS網(wǎng),這種方式成本高,安全性高、穩(wěn)定可靠。
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將無線模塊的采集端連接在燃氣表的傳感器上,每當燃氣表使用一定量時,傳感器就會發(fā)出脈沖信號,脈沖信號會將睡眠的無線模塊喚醒,模塊并將該次使用量記下,然后又繼續(xù)進入睡眠狀態(tài)。
它在睡眠時,會間斷的自動醒來,檢測空中是否有喚醒信號進來,如果檢測到有喚醒信號,模塊馬上進入工作狀態(tài),等待抄表器的下一指令,然后執(zhí)行相關操作,如果操作完成,模塊會等待一定的時間,看是否還有指令,如果沒有接收到指令,則進入睡眠狀態(tài)。
如果無線手抄器要進行抄表時,只要抄表人員拿著抄表器在通信距離以內先發(fā)出喚醒信號(必須是先選擇用戶),將某個用戶表端的無線模塊喚醒,然后再發(fā)出抄取數(shù)據(jù)的指令,這樣無線模塊將把采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給抄表器。抄表器內的用戶資料是通過PC機有線下載到抄表器的,抄表器抄取數(shù)據(jù)后也是通過有線的方式上傳給PC機。
若采用小區(qū)無線遠程抄表系統(tǒng)抄表方案,集中器間數(shù)據(jù)自動路由,最后由GPRS傳至管理中心。
燃氣表帶有閥控的功能,如果用戶欠費或更換模塊的電池,都可以通過抄表器發(fā)出關閥指令。