智能水表無線通信解決方案

　　目前許多地方的自來水廠商，還是采用人工上門讀取水表數據的抄表方式，這種方式需要抄表工人挨家挨戶去讀取水表的數字，如果用戶家中無人就沒辦法讀取數據，而且人工抄表的方式還非常不利于數據統計，隨著現在科學技術的發展，對抄表方式也是提出了新的要求，要求提高可靠性，實時性以及數據處理的方便性。于是無線抄表技術已經開始廣泛應用于自來水廠商的自動抄表。由于長距窒內外的布線存在著短路、斷線隱患，錯綜復雜的線路使系統調試和維護困難重重，現在存在的遠程集中抄表方式已不能滿足水電商日益增長的業務需求。因此，我們提出了新的自動抄表系統---無線抄表。

　　（一）無線遠傳水表集抄系統

　　系統組成：無線遠傳水表抄表網絡系統由抄表管理中心，集中控制器和采集終端組成。

　　1）抄表管理中心：由抄表管理中心內部的抄表管理計算機及其后臺上位機管理軟件組成，是整個遠程無線抄表系統的核心管理部分，它既是遠程所有無線抄表設備的管理者，又是聯系著用戶營銷管理系統與遠程自動抄表系統的橋梁。中心管理系統通過遠程 GPRS/CDMA 的無線通信方式與遠程無線集中器通信，抄收無線集中器數據，遠程無線集中器與無線數據路由采集器之間通過自組網 RF 無線通信模塊連接，無線數據路由采集器可以組網路由，以達到遠距離路由通信，由路由采集器抄收各個無線用戶表端數據。

　　2）集中器：集中器是管理中心與用戶終端溝通的橋梁，是整個系統的中間層。

　　1.通過無線數據通信方式，向上可接收抄表管理中心的指令，自動完成抄水表數據和控制用戶水泵開關的工作。

　　2.向下通過無線數據通信方式與采集終端通訊，定時抄收采集終端用戶水表數據，并根據設置，自動將數據另存，作為向用戶收費的依據。

　　3.管理中心通過集中器可向采集終端發送供水開關指令，完成對惡意欠費用戶的遠程懲罰性斷水工作。集中器可安裝在基表采集器附近樓道內。

　　3）采集終端：采集終端也是用戶端，是用于直接采集用戶用水量數據，通過無線數據通信方式向上傳輸給集中控制器。采集終端安裝在每棟樓的水表集中地附近。

　　（二）傳統機械水表的無線智能化改造系統

　　本系統的改造方案是在保留傳統機械水表的基礎上，利用傳感網技術設計實現的無線智能抄水表系統。本系統中采用零功耗傳感器 把水表轉動轉化為脈沖信號，通過設計的低功耗智能水表測試水表計數，各用戶的智能水表以無線方式組成一智能傳感網，在抄表人員無須進入室內的情況下，采用手持機采集用戶水表讀數，實現自動、高效的智能抄水表方式；同時，手持機可通過 USB 接口與電腦連接，電腦中采用 Labview 軟件編寫的程序對采集數據顯示、打印、上網等處理，用戶終端通過網絡對數據查詢和顯示。

　　系統設計方案

　　針對國內水表大多采用機械水表的使用現狀，為減少改造成本，采用的方法是在現有水表的物理結構，不改變**計量標準的基礎上加裝傳感器、在保留原有機械計量的基礎上，具有計量信息的遠傳功能，即機械計量與電子智能計量同步，兩者達到精度與智能化的完美結合。目前加裝傳感器里比較常用的方法是采用磁敏傳感器和光電開關，采用光電開關抗干擾能力強，但能耗過大；而智能水表在居民戶內，出于安全與能耗等因素，不能采用市電，因此設計中在解決抗電磁干擾的基礎上，采用零功耗磁敏傳感器把機械水表中葉輪的轉動轉換成電脈沖信號。本設計基于傳感網技術采用無線傳輸方式具有：低成本、安裝方便、分布計量、數據聯網傳輸、快速高效抄水表等優點。

　　系統結構

　　系統無線通信采用**開放的免費頻段，無須另外繳納通信費。其組成包括居民室內的智能水表、抄表員使用的手持機、小區物業區內的 PC 終端管理軟件。

　　（三）通信功能

　　針對無線抄表系統，相關部門自主研發了一款超低功耗無線數傳模塊-ATC60A. 其具有的自組網無線通信功能，使得無線遠傳集抄系統結構簡單，應用靈活，無需布線，安裝維護便捷，自維護，全自動運行，無需人工干預。

　　ATC60A數傳模塊是高集成度超低功耗的微功率半雙工的無線數傳模塊，其采用高性能超低耗射頻芯片及高速單片機。很適合電池供電系統應用。模塊采用透明廣播傳輸的方式和協議指定點傳輸方式。既可以讓所有模塊收到數據，也可以只讓指定節點收到數據。同時模塊還具有 10 位AD采樣、溫度采樣、2個IO輸入輸出功能。用戶不用另外開發控制板，可以直接給模塊接按鍵或報警傳感器類或控制設備，就可以完成一個報警控制或采樣系統。

　　（四）系統功能：

　　無線智能抄水表系統所具備的主要功能有以下幾項：

　　1.抄讀功能：按設定抄收間隔以及抄表周期自動抄收集中器的各用戶水表的累計用水量及其他信息，并具有實時隨機招讀及按地址選抄功能。

　　2.設置功能：可設置設備初始參數，即可對集中器設置自動抄表周期、抄收間隔等，也可對水表的各種參數進行設置。

　　3.校時功能：可實現系統校時和系統對集中器的校時，系統時鐘全網同步，可**避免抄表數據混亂。

　　4.自診斷，分析功能：可提示可能有故障或竊水嫌疑的用戶；以及用水量異常報警。

　　5.數據安全保障功能：通過指令或密碼實現用戶管理、系統管理，并進行權限設置；防止非受權人員操作。

　　6.擴展功能：可發布凍結或開啟命令，實現指定時間內水閥的關閉或打開功能。

　　7.數據處理功能：包括各用戶水表數據的統計，報表生成等。

　　8.數據存儲功能：結合數據庫管理可實現對抄收回來的數據進行**存儲，且存儲時間久，可防止管理部門與用戶之間可能產生的糾紛。

　　（六）總結

　　在無線智能抄水表系統中，無論是無線遠傳水表集抄系統還是傳統機械水表智能化改造系統，其都秉承以環保為理念，趨向于簡單化，智能化的發展方向。系統設計中，其包括的智能水表，手持機，集中器，控制中心的PC機，Internet 網絡等都提出了嚴格的要求，確保無線智能抄水表系統的常態化運行。系統設計中對不同的組成部分按照系統工作特點解決不同的關鍵問題，對于整個系統著重于低電壓、低功耗、抗干擾、低成本的設計特點，取決于無線通信模塊的無線通信功部分能起到了決定性作用。