1、概述
??初期的商品化住宅社区,由于管理设施及管理手段上的不到位,使得社区的物业管理与住户之间在抄表收费管理上经常出现矛盾,比如由于季节的变化,物业管理人员上门抄表出现的不便;由于住户作息时间上的差异,造成住户数据无法记录;住户对表具产生疑问,产生收费上的不配合行为,以及住户对收费标准的改变而不配合收费。另外,由于上门抄表潜藏着安全隐患,使得住户不信任上门抄表人员而不配合工作等问题。
??国家建设部智能化推广中心为解决日益增多的小区管理问题,适应商品化住宅的高速发展,规范小区智能化建设,规定小区智能化系统采用星级制划分,对商品住宅的硬件设施提出了具体要求。比如自动抄表系统的配套等。在采用自动抄表系统后,诸如上述物业管理单位与住户之间的矛盾会迎刃而解。因此,在旧社区管理设施的改造、新住宅建设的配套服务等等,显示出自动远程抄表系统巨大的市场发展潜力(如图1所示)。
??从图中看,从现在到2040年,我国共增长住宅面积达540亿m2,按照每户3人计算,平均120m2/户,则共计增加4.5亿套住宅,平均每年增加约1125万套住宅[1]。
??在巨大的市场牵引下,自动远程抄表技术在我国已得到了迅速的发展。如电力载波方式、双绞线总线方式或专网方式、无线传输方式等各种形式的产品蓬勃发展,种类繁多。近几年利用LONWORKS现场总线技术建立的远程抄表系统也得到了较为广泛的应用,另外,基于以太网技术的远程抄表系统在实际工程中也有应用。
??从我国现状看,社区远程抄表系统处于产业的成长时期,产品类型较多,没有统一的标准及规范,因此,我国现有的抄表系统在兼容性、规范化及扩展性方面,需要业界人士共同努力,使行业步入高速发展时期。
2、远程抄表系统关键技术
??无论什么方式的远程抄表系统,基本上包括:数据传输信道、数据控制管理软件平台、数据集中器、数据采集器等。
??实现远程抄表系统的几个关键技术:系统通讯协议的制订;测量数据的可靠传递;数据的有效管理等。下面具体论述这三个关键技术。
2.1 系统通讯协议的制订
??通信协议所要解决的首要问题,是在智能设备终端和监控系统(计算机)之间实现准确的通信,并且能够提供可靠的通信,应该能够提供高效的通信。从各部分的特性上划分,通信协议包含了硬件和软件两方面的内容。硬件包括通信接口的机械、电气特性定义、传输介质、联接和拓扑方式等;软件包括数据内容、格式的定义、通信机制、命令和应答的格式和意义、校验方式等。在有些情况下,通信协议也常用来专指上面的软件部分,而把硬件部分称为通信接口或物理接口。
??通常制订一个通信协议需要考虑以下几方面的因素:
??(1) 对监控量的数量和类别的要求;
??不同的智能设备所需监控的量的多少是不一样的。有些设备只需对少量的量进行监控;而有些设备所监控的量非常多,且监控类型也不尽相同。因此,制订通信协议时必须考虑设备所包含监控量的特性,定义出能够满足各种监控量的需要的数据格式;同时应考虑数据量大小,确定合理高效的数据组织形式和通信机制。
??(2) 对效率(实时性)的要求;
??通信速率取决于接口特性及硬件水平,通信速率越高,协议效率越高,同时对硬件的要求也越高。盲目地追求过高的通信速率会导致数据传输可靠性下降。
??(3) 对可靠性的要求;
??不同的设备运行于不同的环境中,其通信受干扰的程度也就不同。对可靠性要求较高的监控,必须针对使用 环境选择适当的接口和传输介质 、通信速率、数字信号码型、通信机制、传输方式、编码方式、校验方式等。
??接口采用差分信号的RS-485/422的抗干扰能力强,传输距离远;传输介质采用屏蔽线缆抗电场干扰能力强于非屏蔽线缆。
??(4)对协议可扩充性、兼容性的要求;
??通信协议应具有较好的可扩充性和向下兼容性,以保持产品应用的延续性。协议制订之初,就应考虑到今后产品升级、应用扩充可能带来的新的需求,在编码、数据格式和组织形式等方面进行一定的预留,以保证协议的可扩充性;对协议的核心部分--通信机制、数据和命令格式的设计,要具有超前意识,一旦确定,将来在协议升级时就不应轻易改动,以保证协议的延续性和兼容性;对旧版协议的升级也应尽量保留原有数据和命令的定义,而后在其上增加新的内容,以保证向下兼容。
??(5)对适用性的要求;
??通信协议的制订还应考虑到使用环境的多样性,同时提供多种通信接口,允许多种传输介质,允许多种网络拓扑结构,甚至针对不同的应用平台开发出不同的应用层协议。这是对通信协议的较高的要求。
2.2 测量数据的可靠传递
??数据的可靠传递依赖于良好的通信协议和数据传输信道的构建,在上面已经较详细地阐述了通信协议的制订规则,那么数据信道的构建也需要合理的考虑
??数据信道的构建包括两方面,数据传输通道信道和数据通道的链接形式。
(1) 数据传输通道信;
??信道是数据传输的通道,它包括物理介质与传输方式。物理介质包括:双绞线、同轴电缆、光纤、大气等,而传输方式有:基带传输、频带传输等。基带传输件接口简单,传输距离近,信号抗干扰性能差;频带传输又叫载波传输,信号抗干扰性能强,传输距离远,但硬件接口复杂,造价较高。大部分数字通信接口采用的都是基带传输。低压载波方式及基于LONWORKS现场总线技术的远程抄表系统都属于频带传输方式。在数据传输信道的选择上,须根据小区的地理环境、布局情况、间距跨度等情况,按照费用-效能均衡原则,来确定数据传输信道。
??(2) 数据通道的链接形式。
??数据传输通道的链接形式按照拓扑方式划分,有星型、总线型、树型、环型等。对于小区抄表系统,由于每个住户的数据量不是很大,汇集到集中器,再到数据管理中心,数据量扩大,而且随着小区规模的扩大,数据量也将不断增大。为了能够在现有系统的框架上扩展住户量,采用系统总线、用户总线分开的二级总线结构,它基本上是一种自由拓扑形式。这种分级总线方式,也有利于基带传输数据的传输速率的控制,提高数据的传输可靠性。
??对于以楼房为主、地势较为平坦的小区,自动抄表系统数据通道的链接形式,易采用二级总线双绞线链接方式,即在数据管理中心与数据集中器之间采用一级总线链接;在数据集中器与采集器之间采用二级总线。这样,可以简化施工线路连接,降低设计施工成本。
??对于地势较为复杂,牵线施工难于实现的小区或是小区内某些区域,可以采用无线方式进行数据传递。采用无线方式需要注意天线的布设位置、发射功率、接收灵敏度,以及无线频点的申请等方面的因素。从价格方面与有线方式连接对比,它的造价较高。
??2.3 数据的有效管理
??为了满足数据的真实、可靠,避免在小区管理中出现抄表数据不准确、数据丢失、数据遗漏等问题,必须要求原始数据有高的计量精度、可靠度、安全性以及无挥发性。
??(1) 高的计量精度;
??这就要求系统在采集数据时,采集精度要高于统计精度,这样可以避免在计算过程中进位、舍去造成的计算结果异议的问题。
??(2)数据的可靠度;
??数据的可靠度有赖于数据的可靠传递、数据纠错等方面。
??(3)数据的安全性;
??数据的安全性指,在数据控制中心计算机上数据库中的有效数据,不被无权限更改。
??(4)数据的无挥发性。
??系统的某功能模块出现故障时出现数据暂时丢失,而通过上一级或下一级存储的数据进行恢复,使系统的数据不会丢失。在硬件的设计上,采用分布式数据存储,可以低价格地满足要求。从费用-效能均衡方面对比,分布式数据存储,要比在计算机硬件上投入高可靠存储设备优越。
作?者:西?安?高?华?电?气
摘?自:千?家?网