一、综述
目前在我国大多数地区户用能源计量管理多采用传统的人工抄表、收费定期结算的管理模式，经常出现用水、电、气、热收费困难、纠纷、欠费等问题，给用户带来很多麻烦，给抄表人员带来烦恼。人工抄表-----计费-----催费管理模式，只能适应城市人口相对较少的情况，而随着城市人口及高层建筑的增加，人工抄表工作量日益增大，管理费用逐步增加，很容易出现漏抄、少抄或欠费等现象。同时基于传统机械计量表具而建立的传统管理模式，已阻碍了行业的发展，同时表现出管理效率低，社会效益差等问题。特别是伴随着人民生活水平的提高及小区物业管理的发展，分时段收费的需求已逐渐提到日程上来。因此智能户外抄表呼声越来越高。尤其对高层、高档居住小区，智能户外抄表是非常必要的，传统抄表方式已经不能适应今后住宅的发展要求。随着电子技术、传感技术、自动控制技术、计算机技术和通讯技术的发展，智能户外抄表系统已经开发出不少产品。随着电子信息产业的飞速发展，人民生活水平的不断提高，实现自来水收费管理的电子化、信息化和网络化已成为可能。
为适应当前市场和政策的形势，我公司推出的一种有效、高效率的管理模式——无线远传采集系统.
二、无线数据采集的优越性及可发展性
多种计量收费模式，如智能卡表、有线集抄、载波抄表、无线集抄等方式，现就其不同特点进行对比和分析。
1. 采用智能IC卡表
可以为管理部门和用户带来许多方便，可以为传统的管理模式进行现代化改造提供基础性的技术支持。与传统的计量仪表相比，采用智能IC卡表技术可以带来许多新变化，能够有效地解决收费难的问题。不过，智能IC卡表存在无法实时监视用户的使用情况，由于是先交费后使用，这样就存在用量囤积，无法更新用户价格调整的问题，实时性比较差。
2．采用有线远传表
可以实时监控用户使用的情况，不过目前的自动抄表监控系统普遍采用采集控制器集中安装在楼道中的方式，将各种计量表传感信号线、报警信号线、驱动线路都连接到采集控制器上的方式来进行集中的采集控制。采集器采用UPS电源供电以保证在市电掉电的情况下数据采集正常进行。这种方式带来许多问题：
1. 传感信号、驱动信号的线路长，易受到外界因素的影响，如装修破坏、其它人为破坏、电气干扰等因素，导致抄表不准确；
2. 电源方面一旦出现问题如线路问题、电源本身问题将导致多个采集控制器不能正常工作，导致计量不准确，这样就需要人力去重新入户抄表并设置初始值。在工程的早期由于供电不正常会经常出现这样的问题。
3. 阀门的驱动、报警线路由于线路较长环节太多，使报警联动关阀的功能变的风险极大，只要有下列一种原因（不包括设备本身因素）都将导致联动关阀的失败。a.报警线路有问题；b.阀门驱动线路有问题；c.工程安装中出现线路接错的问题；d.UPS电源线路有问题。
由于以上几种因素都与工程安装有密切的关系，质量不容易受到严格的控制，且受外界的影响较大，使工程的维护量非常大。
3：无线远传采集系统
我们公司提出的无线远传采集智能化计量表的概念，智能计量表的采集传输模块与基表一体化，由于是分表无线远传，是想把室内的燃气表、水表、电表等，采用一个统一的无线网络，不需要入户，在门外即可抄送。其核心的技术是一个传输模块，将三表的数据采集起来，用无线的方式发射出去。国内的传输模块也在做，但是没有应用在三表远传上，现在网络应用较多的是ＧＰＲＳ、短信ＧＳＭ，这样也能做到，但是成本高，用户用不起，所以迫切需要一种低成本的、而且不需要占频点费的系统，让普通居民能够承受得起的、高可靠性的远传产品。
我们公司的无线数据传输智能表具备如下几个特点：
1. 计数以及其他功能的模块在表内，从而解决长线传输的电磁兼容问题；
2. 自带电源，这样即使系统集中供电电源出现问题，也不会影响数据采集的准确性。
3. 表具本身带阀控制，能够实现控制交费功能。
4. 改变了入户抄表收费的模式，既能实现控制功能，又能实现实时监测。
5. 楼栋集中器可以采用大电池供电，施工更简单
采用水表、燃气表无线抄表的自动抄表系统，杜绝人工抄表产生的误抄、漏抄、估抄等人为错误；降低了系统功耗，大大减少了人工劳动，提高工作效率，减轻劳动强度，减员增效，降低了管理费用，提高了自动化程度；从数据采集到收费单的打印都自动完成；避免了人工抄表时间跨度大，无法抄录同一时间的数据，方便计算损耗；可以随时掌握各种表计的运行情况，便于水、气的统计、计算和运行分析；安装方便，成本低廉，便于维护，准确知道故障发生的表具更换容易，售后服务工作量少。
设计本系统主要达到的目的：
1、本系统采用先进的双向无线通信技术，在同样的功耗和发射功率下，可以增强通信距离，提高系统通信的可靠性。
2、成本低，便于安装，便于维护，抄表工作简单，降低了劳动强度，提高了生产效率。
3、系统功耗低，完全采用一次性锂电池供电，系统连续稳定工作的时间长达8年,大大超过国家对智能表具工作寿命的要求。
4、表具的计量、故障监测、报警、阀控、电源管理、无线通信于一体，从而降低了系统的整体成本，易于推广。
5、由于采用无线通讯接口设计，无需连线，很容易实现整个表具的高级密封，对于防尘，防潮的设计可以做的相当好，特别是可以长期工作在厨房、卫生间、工业环境、泡在水中的其他环境等条件恶劣的地方。
6、消除人为操作造成的误差，提高整个系统的智能化程度,减少资源的浪费，有利于加强现代化的管理。
三．系统组成及实现
一、 图1 系统结构框图
无线表具
抄表器
楼栋集中器
小区集中器
管理中心
GPRS/CDMA
RS232
系统结构
由图1 系统结构框图我们可以看出系统主要由管理中心管理软件、小区集中器、楼栋集中器、无线表具、抄表器5个部分组成，为了增加系统的通信可靠性，以及数据的实时性，满足反向控阀的要求，系统采用双向通信。
图2 网络图
无线表具
00010
00008
GPRS/CDMA
00009
00011
00007
按抄取模式分，其中集中器有两种模式，一种为定时抄表模式，一种为强制抄表模式（可通过两个跳线或者开关选择）。定时模式是指集中器按照指定的时间自动抄去所管辖的集中器和表具的数据。强制模式是指集中器被强制按下抄表按钮、上级集中器、手抄器等强制要求抄表时，开始抄表。
按供电模式分为电池供电和交流电源供电模式，两种模式可通过跳线或者开关选择供电模式，当选用电池供电模式时，平时集中器为休眠模式（低功耗）在强制抄表模式或者定时抄表时才醒来。交流电源供电时系统可一直工作，不需要休眠。
二、系统各组件功能需求
1. 无线水表：
无线通讯计量表是水、电、气、热计量仪表，具有数据计量、阀门控制及数据无线通讯功能，是系统的基本单元。无线计量表可根据设计要求安装在居民室内或室外管道井中，可直接替换旧表而无需改造原有系统。（由表+无线采集模块+锂电池组成）；采集模块是指用于采集单个用户表计用量信息，并将它处理后通过无线将数据传送到上一级设备（无线接收器）的专用模块。此模块自带数据采集功能，可以采集双干簧管，自闭式开关，直读表等各种传感器的数据，根据传感器的特点，可以选择定时或者定量的方式来发送数据。详细功能如下：
表具模块
脉冲计量，状态监控
电源管理
接收抄表命令
发送表具命令
测试模式
开关阀
参数设置（有线）
初值更改（无线、有线）
线）
双向通信
测试功能
接收阀控命令
休眠唤醒
转发接收指定的数据
2楼栋集中器
集中器是指收集各采集终端或采集模块（或多功能表计）的数据，并进行处理存储，同时能和主站或手持单元进行数据交换的设备。采集器专门用来记录各种表的数据的设备，可以通有线或无线，上传数据到手抄器。功能如下：
楼栋集中器
定时抄取表具数据
应答小区集中器抄取各种数据
应答手抄器抄取各种数据
强制模式抄取表具数据
转发抄取表具数据
参数设置
停电保护
保存表具数据和状态
转发其他楼栋集中器的数据
3小区集中器
集中器是指收集各采集终端或采集模块（或多功能表计）的数据，并进行处理存储，同时能和主站或手持单元进行数据交换的设备。采集器专门用来记录各种表的数据的设备，可以通有线或无线，上传数据到手抄器。功能如下：
小区集中器
定时抄取楼栋集中器数据
应答手抄器抄取各种数据
应答计算机抄取各种数据
强制模式抄取表具数据
转发抄取楼栋集中器数据
参数设置
停电保护
保存表具数据和状态
GPRS远程发送数据
4手抄器
用来抄表取表具中的数据并上传到电脑里。详细功能如下：
手抄器
抄取指定表具数据
转发抄取指定表具数据
控制指定表具阀门
设定指定表具初值
转发设定指定表具初值
抄取楼栋集中器数据
设定楼栋集中器参数
抄取小区集中器参数
设定小区集中器参数
无线接收器：
特点：1.对任意表具的数据都接收，
2.自带跳频功能，增加接收的带宽，同时接收灵敏都很高。
3.供电方式可以采用市电供电，或者采用太阳能电池供电
4.无线接收器自带备用锂电池，在停电的情况下可以使用2天，同时还有是芯片，时间可以在掉电的情况下保存2年。
5.采集器可以接收500只表的数据
5后台软件
上位机管理软件是系统的管理中心，负责数据的集中管理、统计、分析、收费、控制及其他管理。
主要技术指标
水表：
（1）电源电压：DC3.6V （1节锂离子电池）
（2）额定工作压力：≤1.6Mpa
（3）环境温度：－30℃～+60℃
（4）相对湿度：30％～95％RH
（5）工作寿命：10年
（6）工作频率：472.5MHz
（7）微发射功率：≤50mW
（8）接收电流≤5mA,发射电流≤90mA,休眠时电流仅为≤20µA。
（9）接收灵敏度高于-100dBm
（10）水介质温度：0℃～40℃（冷水），0℃～95℃（热水）
集中器：
（11）电源电压：DC5V （30-40安时锂电池）或220v供电
（12）环境温度：－30℃～+60℃
（13）相对湿度：30％～95％RH
（14）工作寿命：10年
（15）工作频率：472.5MHz
（16）微发射功率：≤50mW
（17）接收电流≤5mA,发射电流≤90mA,休眠时电流仅为≤20µA。
（18）接收灵敏度高于-100dBm
（19）水介质温度：0℃～40℃（冷水），0℃～95℃（热水）
三 通信协议：
表具通信协议：
l 参数设置（标号，起始数等表参数）
有线设置：
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
无线设置：（用手抄器设置）
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
l 手抄器直接抄表读数据（数据包含表具状态）
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
l 手抄器直接关阀
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
l 手抄器直接开阀
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
l 唤醒数据格式（采用批量唤醒，楼栋集中器来唤醒，手抄器也可以唤醒）
集中器来唤醒
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
手抄器唤醒
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
l 楼栋集中器批量抄数据（数据包含表具状态，采用唤醒后，点明方式操作）
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
l 楼栋集中器开关阀
开阀
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
关阀
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
楼栋集中器协议：
l 小区集中器唤醒楼栋集中器
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
l 小区集中器抄楼栋集中器数据（唤醒后批量抄取）
Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
l 楼栋集中器参数设置（有线）（表号，自身号码等）
Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
l 手抄器超楼栋集中器数据
Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释：
l 手抄器唤醒楼栋集中器
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释
小区集中器协议：
l 和gprs之间的协议
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释
l 手抄器抄小区集中器的数据
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释
l 小区集中器参数设置
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释
手抄器协议：
l 数据上传协议
Xx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xxXx+xx+xx+xx Xx+xx+xx+xx
解释
由于计量收费水表属国家强制检定的计量器具，在此基础上发展起来的远程抄表系统类产品的计量准确性、传输可靠性是极其重要的。市场同类型的产品，真正能够达到稳定性，并且能为老百姓承受的产品不多。我们公司通过专业性技术，已经解决了这个问题。在同等的性能下，我们的价格是最便宜的；在同等的价格下，我们的性能是最好的。也就是说，性价比是最好的。由于采用了先进的无线设计技术，解决了以往在抄表、缴费等方面带来的不便，一方面方便了用户使用，另一方面简化了管理手段，减轻物业管理负担。合乎人们高品质生活的追求，符合国家小康型住宅的要求。此远传系统已在实际中得到应用，并取得了良好的效果。
上海桑锐电子科技有限公司
联系人：杨继生
电话：13661815052
