一種基于無(wú)線(xiàn)通訊與公用電話(huà)網(wǎng)的智能抄表系統(tǒng)

傳統(tǒng)的供水計(jì)量操作通常是由各管理部門(mén)派人到裝表地點(diǎn)抄表，由于用戶(hù)面廣、量大，極易造成差錯(cuò)，人工抄表不但效率低，且不利于科學(xué)管理，給城市管網(wǎng)的建模、分析、規(guī)劃等都帶來(lái)很大的困難。電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)抄表時(shí)代的到來(lái)。目前我國(guó)普遍采用將水表安裝在用戶(hù)室內(nèi)，每月入戶(hù)抄表收費(fèi)的方法。這給用戶(hù)帶來(lái)很多麻煩，給抄表人員帶來(lái)煩惱，造成很多不必要的糾紛。為了有效解決入戶(hù)抄表收費(fèi)存在的諸多弊端、提高效率、避免入戶(hù)抄表引發(fā)的治安問(wèn)題（如冒充收費(fèi)入室搶劫）和杜絕拖欠費(fèi)用，水表戶(hù)外計(jì)量呼聲越來(lái)越高。尤其對(duì)高層、毫華居住小區(qū)，水表戶(hù)外計(jì)量是非常必要的，傳統(tǒng)的抄表方式已不能適應(yīng)今后住宅的發(fā)展要求。

隨著電子技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，水表戶(hù)外計(jì)量已經(jīng)開(kāi)發(fā)出不少產(chǎn)品。主要有：IC卡、電力載波、遠(yuǎn)傳抄表三種戶(hù)外計(jì)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(jì)導(dǎo)則（修改稿）》中已經(jīng)明確提出：“推廣應(yīng)用戶(hù)外計(jì)量（含水、電、曖、燃?xì)獗恚┘夹g(shù)”。在《中國(guó)住宅產(chǎn)品發(fā)展綱要》中也明確提出：“實(shí)現(xiàn)方便查表，不干擾住戶(hù)，使大量人工查表工作逐步過(guò)渡到數(shù)字化傳送，開(kāi)發(fā)智能化的水、電、氣、熱計(jì)量裝置及接口箱框”。目前水表戶(hù)外計(jì)量的智能抄表系統(tǒng)已達(dá)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(huà)網(wǎng)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了結(jié)構(gòu)獨(dú)特、性能穩(wěn)定、完全可靠的自來(lái)水智能抄表系統(tǒng)。

1 設(shè)計(jì)要求

為保證自來(lái)水智能抄表系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，提高能源管理的科學(xué)性、規(guī)范化，對(duì)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(guān)顯示相關(guān)能耗計(jì)量數(shù)據(jù)，又能產(chǎn)生能耗計(jì)量脈沖信號(hào)的新型計(jì)量表具。

（2）系統(tǒng)具有防斷電功能。停電時(shí)，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(shí)時(shí)時(shí)鐘，為數(shù)據(jù)分時(shí)處理提供可靠的時(shí)間基準(zhǔn)；可實(shí)現(xiàn)分時(shí)段計(jì)費(fèi)功能；通過(guò)通訊設(shè)備故障報(bào)警、記錄故障發(fā)生時(shí)間的功能。

（4）數(shù)據(jù)庫(kù)安全。數(shù)據(jù)庫(kù)為只讀方式，只有授權(quán)的管理員可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)，管理中心電腦設(shè)有密碼，嚴(yán)防無(wú)關(guān)人員操作，密碼可由操作員在主機(jī)上修改?？商峁┯?jì)費(fèi)查詢(xún)、報(bào)表生成、打印、報(bào)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(hù)室內(nèi)裝有電話(huà)，抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。數(shù)據(jù)采集通過(guò)無(wú)線(xiàn)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(guò)電話(huà)線(xiàn)向管理計(jì)算機(jī)上報(bào)數(shù)據(jù)。
（2）用戶(hù)室內(nèi)沒(méi)有電話(huà)，抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。數(shù)據(jù)采集器通過(guò)無(wú)線(xiàn)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(hù)當(dāng)用水量。安裝在走廊內(nèi)的數(shù)據(jù)處理器通過(guò)公用電話(huà)線(xiàn)向管理計(jì)算機(jī)上報(bào)數(shù)據(jù)。如果住戶(hù)的房間被鐵門(mén)等屏蔽而無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)通訊，可以鋪鋪設(shè)專(zhuān)用通訊線(xiàn)，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(jì)量水表是一種既能直觀(guān)顯示相關(guān)能耗計(jì)量數(shù)據(jù)，又能產(chǎn)生能耗計(jì)量脈沖信號(hào)的新型計(jì)量表具。它實(shí)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(jì)數(shù)轉(zhuǎn)盤(pán)附近，永磁鐵安裝在計(jì)數(shù)盤(pán)（例如0.1m3或0.01m3）位上，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)每轉(zhuǎn)一圈，永磁鐵經(jīng)過(guò)霍爾元件一次，即在信號(hào)端產(chǎn)生一個(gè)計(jì)量脈沖，對(duì)應(yīng)0.1m3或.0.01m3，經(jīng)無(wú)線(xiàn)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(dāng)用戶(hù)盜用水時(shí)，霍爾元件發(fā)出報(bào)警信號(hào)給數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器再通過(guò)電話(huà)線(xiàn)報(bào)告給管理計(jì)算機(jī)，以便做出處理。

(2)數(shù)據(jù)處理器。數(shù)據(jù)處理器是一個(gè)多功能模塊，實(shí)現(xiàn)水表數(shù)據(jù)的自動(dòng)抄收，將數(shù)據(jù)長(zhǎng)期、可靠地存儲(chǔ)，并在需要時(shí)將其傳給管理計(jì)算機(jī)。具體來(lái)說(shuō)，它用于接收水表數(shù)據(jù)及各種報(bào)警信號(hào)，累計(jì)住戶(hù)用水量，通過(guò)電話(huà)線(xiàn)定期向管理計(jì)算機(jī)發(fā)送住戶(hù)的有關(guān)數(shù)據(jù)。一臺(tái)數(shù)據(jù)處理器對(duì)應(yīng)一塊水表，一般安裝在電話(huà)機(jī)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(dú)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(jì)算機(jī)。管理計(jì)算機(jī)是本系統(tǒng)的管理核心，可通過(guò)電話(huà)線(xiàn)下接許多數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器的個(gè)數(shù)基本不受限制。管理計(jì)算機(jī)能隨時(shí)抄收每個(gè)用戶(hù)水表的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中供查詢(xún)，能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理，對(duì)所抄數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。