一種基于無線通訊與公用電話網(wǎng)的智能抄表系統(tǒng)

傳統(tǒng)的供水計量操作通常是由各管理部門派人到裝表地點抄表，由于用戶面廣、量大，極易造成差錯，人工抄表不但效率低，且不利于科學管理，給城市管網(wǎng)的建模、分析、規(guī)劃等都帶來很大的困難。電子和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，為實現(xiàn)自動抄表技術(shù)提供了大環(huán)境，管理體制的現(xiàn)代化也呼喚著自動抄表時代的到來。目前我國普遍采用將水表安裝在用戶室內(nèi)，每月入戶抄表收費的方法。這給用戶帶來很多麻煩，給抄表人員帶來煩惱，造成很多不必要的糾紛。為了有效解決入戶抄表收費存在的諸多弊端、提高效率、避免入戶抄表引發(fā)的治安問題（如冒充收費入室搶劫）和杜絕拖欠費用，水表戶外計量呼聲越來越高。尤其對高層、毫華居住小區(qū)，水表戶外計量是非常必要的，傳統(tǒng)的抄表方式已不能適應今后住宅的發(fā)展要求。

隨著電子技術(shù)、傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，水表戶外計量已經(jīng)開發(fā)出不少產(chǎn)品。主要有：IC卡、電力載波、遠傳抄表三種戶外計量方式。建設(shè)部《2000年小康型城鄉(xiāng)住宅科技產(chǎn)業(yè)工程城市示范小區(qū)規(guī)劃設(shè)計導則（修改稿）》中已經(jīng)明確提出：“推廣應用戶外計量（含水、電、曖、燃氣表）技術(shù)”。在《中國住宅產(chǎn)品發(fā)展綱要》中也明確提出：“實現(xiàn)方便查表，不干擾住戶，使大量人工查表工作逐步過渡到數(shù)字化傳送，開發(fā)智能化的水、電、氣、熱計量裝置及接口箱框”。目前水表戶外計量的智能抄表系統(tǒng)已達到使用要求。因此，結(jié)合傳感技術(shù)、射頻技術(shù)，利用現(xiàn)有廣泛使用的電話網(wǎng)，設(shè)計開發(fā)了結(jié)構(gòu)獨特、性能穩(wěn)定、完全可靠的自來水智能抄表系統(tǒng)。

1 設(shè)計要求

為保證自來水智能抄表系統(tǒng)的準確性和可靠性，提高能源管理的科學性、規(guī)范化，對智能抄表系統(tǒng)提出以下要求：

（1）水表為密封結(jié)構(gòu)，是一種既能直觀顯示相關(guān)能耗計量數(shù)據(jù)，又能產(chǎn)生能耗計量脈沖信號的新型計量表具。

（2）系統(tǒng)具有防斷電功能。停電時，發(fā)射端和接收端裝有備用電池，防止數(shù)據(jù)丟失。

（3）系統(tǒng)采用高精度不掉電實時時鐘，為數(shù)據(jù)分時處理提供可靠的時間基準；可實現(xiàn)分時段計費功能；通過通訊設(shè)備故障報警、記錄故障發(fā)生時間的功能。

（4）數(shù)據(jù)庫安全。數(shù)據(jù)庫為只讀方式，只有授權(quán)的管理員可以寫入數(shù)據(jù)，管理中心電腦設(shè)有密碼，嚴防無關(guān)人員操作，密碼可由操作員在主機上修改。可提供計費查詢、報表生成、打印、報警等功能。

2 總體結(jié)構(gòu)

智能抄表系統(tǒng)現(xiàn)有兩種形式：

（1）用戶室內(nèi)裝有電話，抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。數(shù)據(jù)采集通過無線通訊將數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器通過電話線向管理計算機上報數(shù)據(jù)。
（2）用戶室內(nèi)沒有電話，抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。數(shù)據(jù)采集器通過無線通訊傳送給數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器安裝在室外的走廊內(nèi)，并附帶顯示模塊顯示用戶當用水量。安裝在走廊內(nèi)的數(shù)據(jù)處理器通過公用電話線向管理計算機上報數(shù)據(jù)。如果住戶的房間被鐵門等屏蔽而無法實現(xiàn)無線通訊，可以鋪鋪設(shè)專用通訊線，將數(shù)據(jù)上傳。

3 系統(tǒng)組成

（1）水表。本系統(tǒng)所采用的計量水表是一種既能直觀顯示相關(guān)能耗計量數(shù)據(jù)，又能產(chǎn)生能耗計量脈沖信號的新型計量表具。它實際上是一種加裝了永義磁鐵和霍爾元件組成磁電傳感器的水表，霍爾元件固定安裝在計數(shù)轉(zhuǎn)盤附近，永磁鐵安裝在計數(shù)盤（例如0.1m3或0.01m3）位上，當轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈，永磁鐵經(jīng)過霍爾元件一次，即在信號端產(chǎn)生一個計量脈沖，對應0.1m3或.0.01m3，經(jīng)無線發(fā)射器發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器。另外，在水表上還裝有防盜霍爾元件，當用戶盜用水時，霍爾元件發(fā)出報警信號給數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器再通過電話線報告給管理計算機，以便做出處理。

(2)數(shù)據(jù)處理器。數(shù)據(jù)處理器是一個多功能模塊，實現(xiàn)水表數(shù)據(jù)的自動抄收，將數(shù)據(jù)長期、可靠地存儲，并在需要時將其傳給管理計算機。具體來說，它用于接收水表數(shù)據(jù)及各種報警信號，累計住戶用水量，通過電話線定期向管理計算機發(fā)送住戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。一臺數(shù)據(jù)處理器對應一塊水表，一般安裝在電話機附近。數(shù)據(jù)處理器內(nèi)部有可充電電流作為后備電源，在外部電源停電的情況下，則由充電電流單獨向數(shù)據(jù)處理器供電，保證數(shù)據(jù)處理器正常工作。

（3）管理計算機。管理計算機是本系統(tǒng)的管理核心，可通過電話線下接許多數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器的個數(shù)基本不受限制。管理計算機能隨時抄收每個用戶水表的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中供查詢，能對整個系統(tǒng)進行管理，對所抄數(shù)據(jù)進行處理。