無線通信在機械水表中應用的研究與探索論文

　　本文研究了現(xiàn)代無線通信技術、計算機技術、水表計量技術，對原有的機械水表進行改造，探索無線自動水表抄表系統(tǒng)的研究。

　　0 引言

　　當前，在我國的很多地區(qū)都采用人工抄表方式收繳水費。例如自來水公司每月要派專人上門抄表，不僅影響居民的日常生活，給用戶帶來很多不便，而且若業(yè)主是上班族，會出現(xiàn)長時間收不上水費的情況;且隨著人們自我安全意識的不斷加強，抄表員是否能不能敲開住戶的門也是一個不大問題。因此人工上門抄表工作不僅費時費力，而且效率低，誤差大，給管理工作帶來很大困難，嚴重影響行業(yè)的發(fā)展。為解決該問題，建設部在1996年左右給新建樓房提出了“三表出戶”或“水表一戶一表”的新要求，工作開展也算迅速。但該方法主要適用于新建樓房，對于早期的樓房，因施工難度較大等原因則難以推廣。

　　本文的研究證實基于早期樓房施工難，推廣難的需求，將無線通信技術與水計量智能化結(jié)合起來，對原來的水表系統(tǒng)進行改造，設計為自動抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含用戶表子系統(tǒng)和抄表終端子系統(tǒng)及PC機(筆記本電腦)。用戶表子系統(tǒng)安裝在用戶家，完成用水量的測量與發(fā)送;操作員只要在樓下持筆記本電腦和抄表終端，輸入用戶的編號，將該信息發(fā)送出去，便可得到用戶的用水量。所以，用本方案進行抄表既準確又方便，既能提高抄表人員抄表的工作效率又能減少抄表人員上門抄表的麻煩，也能減少用戶與供水部門之間的糾紛。在改造過程中，不僅對早期的機械水表容易改造，而且對新建小區(qū)的新水表設計也較容易實施，適應現(xiàn)代所有水表用戶對用水繳費的需求。

　　1 水自動抄表國外的發(fā)展歷史與水平

　　國外一些國家采用短距離無線抄表系統(tǒng)已發(fā)展多年，像BADGER、ABB、NEPTUNE、SENSUS等公司都較早推出了自己的無線抄表系統(tǒng)。

　　主要有以下幾種類型：

　　①無線組網(wǎng)抄讀系統(tǒng)：此系統(tǒng)用無線網(wǎng)絡來控制水表的流量，數(shù)據(jù)的采集與傳輸用專門的設備來讀取;②有線采集，遠距離無線發(fā)送的自動抄表系統(tǒng)：運用可以遠距離發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集器來讀取數(shù)據(jù)，再用可遠距離傳送數(shù)據(jù)的設備將水表中的數(shù)據(jù)上傳即可;③車載巡抄系統(tǒng)：在水表安裝無線遠傳設備來上傳水表數(shù)據(jù)，利用車載的無線數(shù)據(jù)巡抄設備來完成數(shù)據(jù)的讀取;④智能卡水表抄表方式：以預付費的形式來管理居民的用水;⑤總線智能抄表：總線智能抄表技術在國外非常流行，許多國外的公司較早采用的一種主流抄表技術。此方式是基于在原有水表上裝配一個采集模塊，實現(xiàn)單獨抄表或組網(wǎng)抄表兩種模式，既便捷又高效;⑥無線收發(fā)式水表系統(tǒng)：通過計算機技術、無線通信技術及水表計量技術相結(jié)合，將計量、數(shù)據(jù)采集及處理于一體。此系統(tǒng)只在相應的設備上安裝信息采集、處理及存儲模塊，通過設置無線收發(fā)控制裝置，在不聯(lián)網(wǎng)的情況下，就可實現(xiàn)遠程無線收發(fā)功能。此種水表使用的數(shù)據(jù)傳輸芯片不用進行頻段的申請，也不用設專門的線路，且設備的維護和安裝非常方便。因此采用無線收發(fā)方式進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)某�表方式是未來抄表技術的發(fā)展趨勢，且該種方式正在發(fā)展中。

　　2 水自動抄表國內(nèi)的發(fā)展歷史與水平

　　國內(nèi)水自動抄表的現(xiàn)狀：隨著我國經(jīng)濟生活水平的迅速提高，人工抄表收費與現(xiàn)在的居民生活水平存在著越來越多的隱患及問題，其中最突出的一個問題就是抄表時進戶難、收費更難，具體情況如下：

　�、偃霊綦y：由于居民安全意識的不斷加強，抄表員很難敲開用戶的門，因此水費往往無法百分之百的回收，供水公司長期蒙受經(jīng)濟損失;

　�、诠芾碣M用過高：如5萬用戶，需要的抄表工人及管理人員在20到30人，年費用需60萬元左右。由此可見光抄表用去的費用就較大，大大影響了經(jīng)濟效益;

　　③抄表勞動強度大：傳統(tǒng)人工抄表方式工作量多，勞動強度大，效率差，已不適應現(xiàn)代企業(yè)的管理要求;

　　④費用收繳損耗大：用戶偷水現(xiàn)象嚴重，致使大量水損無法收繳。

　　我國水表自動抄收系統(tǒng)主要有以下幾種類型：

　�、僦悄芸ㄋ�表。隨著智能卡技術的普及，水表設備的更新?lián)Q代也比較快，在現(xiàn)在的水表系統(tǒng)中智能卡水表技術是當前較先進的一種。該系統(tǒng)具有限量用水、無需與用戶產(chǎn)生收費糾紛、無需敷設專線、安裝方便、易于維護等優(yōu)點。雖然該表已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，但由于要先付款后喝水、水損無法平攤、實施過程監(jiān)控難度較大等，智能卡水表在國外的一些發(fā)達國家已經(jīng)悄悄淡出了競爭市場。

　�、贗nternet抄表。網(wǎng)絡化、智能化是現(xiàn)代住宅的主流趨勢。像居民住宅里裝配的IP電話、有線電視、寬帶網(wǎng)、遠程醫(yī)療、遠程旅游預約以及各種儀表的監(jiān)控，都得益于發(fā)達的網(wǎng)絡系統(tǒng)。居民區(qū)的物業(yè)公司通過網(wǎng)絡能夠隨時掌握本小區(qū)的生活和消費情況。而自動抄表僅僅算是Internet抄表中的一種功能。隨著網(wǎng)絡抄表功能的日趨完善，自動抄表的成本會越來越低。隨著技術的發(fā)展，電腦安全已經(jīng)成為令人矚目的問題，同樣，該抄表方式的安全更是個隱患。

　�、鬯{牙抄表系統(tǒng)：藍牙技術，是一種短程無線技術，它采用的頻譜是2.4GHz-ISM，這種技術的發(fā)展背景是用來打破紅外線傳輸帶現(xiàn)時性和用電纜連接不同產(chǎn)品時受到的限制，從二十一世紀以來，己經(jīng)應用到了移動電話與個人電腦或其它設備、儀器之間的通信，并能實現(xiàn)在幾十米的距離內(nèi)不借助其他傳輸設備及接口直接進行數(shù)據(jù)的傳輸�；�于藍牙技術的抄表系統(tǒng)可能會比智能卡抄表系統(tǒng)的功能更強、耗能更少、監(jiān)控力度更強。但是藍牙技術現(xiàn)在還只能實現(xiàn)幾十米的短程數(shù)據(jù)傳輸，且安全技術還有待繼續(xù)研討，所以在能否運用到水表的改造中，價格以及安全仍是個大問題。

　�、軣o線發(fā)射式水表系統(tǒng)。無線發(fā)射式水表系統(tǒng)，在原有機械式水表中安裝必需的數(shù)據(jù)處理、采集、數(shù)據(jù)存儲等模塊，再安裝設置無線發(fā)射設備，通過無線通信設備用遠程接收裝置接收和發(fā)送信號，無需敷設任何線路即可完成用戶水表的抄表工作。在國家相關政策的推動下，民用無線自動水表抄表系統(tǒng)的使用已成定局。相信在不久的將來無線自動抄表系統(tǒng)將會得到不斷的完善和成熟，并成為水費收繳模式中的中流砥柱。

　　3 本無線自動抄表系統(tǒng)的構(gòu)成

　　本無線自動抄表系統(tǒng)主要由上位機(筆記本電腦)、抄表終端、用戶表終端幾部分組成。其中，上位機的主要功能是通過串口接收來自抄表終端的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)一目了然的顯示出來，并且方便地查看用戶的用水量及費用。抄表終端的主要功能是向用戶表發(fā)送傳輸要求，并接收來自用戶表的用水量，通過串口傳送給上位機，其無線傳輸距離不小于100M，傳送數(shù)據(jù)正確率達到100%。用戶表終端主要功能是完成用戶水流量的統(tǒng)計，誤差小于0.5%;在接到抄表終端發(fā)送傳輸要求后，實時發(fā)送水量的統(tǒng)計結(jié)果，傳輸距離不小于100M，傳送數(shù)據(jù)正確率達到100%。本無線自動水表抄表系統(tǒng)將大大提高供水管理部門的工作效率。

　　4 總結(jié)

　　本文對基于上位機、抄表終端、用戶表終端的無線自動抄表系統(tǒng)進行了研究，通過用戶表終端將用戶用水量統(tǒng)計并傳送給抄表終端再通過串口傳送給上位機的系統(tǒng)設計，實現(xiàn)了具有無線自動抄表功能的新型抄表系統(tǒng)。

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