一、背景介紹
無線遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)，通過無線通訊系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的一種遠(yuǎn)傳系統(tǒng)。與其他抄表方式比較，其優(yōu)點(diǎn)突出是：無須布線，施工簡單。
燃?xì)獗硎钦齻ス狙兄崎_發(fā)，具有用戶信息管理和抄表功能，適用于天然氣、液化石油氣、人工煤氣等氣體流量計(jì)量的儀表。它由可發(fā)信燃?xì)獗砘聿糠?、微控制器系統(tǒng)、脈沖采樣系統(tǒng)、無線模塊組成。該表具有可靠性高、精度高、功耗低的特點(diǎn)。
經(jīng)過比較分析，我們選擇中國移動(dòng)的GPRS系統(tǒng)作為城市供氣管網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)。目前，GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過電信部門的多年建設(shè)，覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，特別是中國移動(dòng)新推出的GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GSM/GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建天然氣供氣抄控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡單。
通過GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)，為用氣管理提供實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性高的數(shù)據(jù)和事件記錄，可實(shí)現(xiàn)多塊表、全方位的抄控功能。
GPRS無線系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：
1、良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理能力。 2、遠(yuǎn)程儀器設(shè)備控制 3、建設(shè)成本低 4、安裝調(diào)試簡單，建設(shè)周期短 5、覆蓋范圍廣。 6、數(shù)據(jù)傳輸速率高。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s，實(shí)際應(yīng)用時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右。7、系統(tǒng)的傳輸容量大。 8、通信費(fèi)用低。由于GPRS采用包月計(jì)費(fèi)的方式，運(yùn)營維護(hù)成本低。
用正偉公司提供的系統(tǒng)解決方案，還具有以下特點(diǎn)：
無線模塊多信道、多波特率（用戶可選擇）;硬件采用了高精度集成封裝技術(shù)，隨環(huán)境溫、濕度變化，頻率偏移小、計(jì)量準(zhǔn)確、通信可靠;采用高效糾錯(cuò)技術(shù)，保證通信數(shù)據(jù)100%正確;微功率、通信距離遠(yuǎn)、價(jià)格低。
無線抄表器攜帶方便、操作簡單直觀、功能豐富。
系統(tǒng)高度集成、總成本較低。
可以隨時(shí)抄取數(shù)據(jù)。
抄表不入戶、避免擾民。
帶閥控功能。
系統(tǒng)簡單、抄表效率高。
二、解決方案介紹
系統(tǒng)架構(gòu)：
抄表方案一、無線智能燃?xì)獗沓硐到y(tǒng)就是采用無線的方式，將智能燃?xì)獗淼挠?jì)量數(shù)據(jù)直接發(fā)送到抄表員手持的PDA手掌機(jī)上，后將PDA手掌機(jī)通過USB接口和PC機(jī)連接，從而把成批數(shù)據(jù)傳送到電腦上，然后由電腦經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，得到最終抄表結(jié)果。
不推薦用戶采用上述直接用PDA抄表的方式，另一種方式是通過集中器集中數(shù)據(jù)，PDA抄讀集中器所集中的數(shù)據(jù)。也就是說，客戶用PDA去抄讀集中器中的數(shù)據(jù)，而不是直接用PDA去抄讀用戶氣表的數(shù)據(jù)。
無線智能燃?xì)獗沓硐到y(tǒng)通過無線抄表，不但解決了入戶抄表的困難，而且還能了解表具的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)用戶的繳費(fèi)情況，對表具進(jìn)行開、關(guān)控制，并可對用戶的用氣情況進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)計(jì)和分析。
該方案無線智能燃?xì)獗沓硐到y(tǒng)主要由帶無線通訊功能的智能燃?xì)獗?、PDA手掌機(jī)、集中器及電腦等部分組成。
抄表方案二、通過集中器采集儀表數(shù)據(jù)，然后用GPRS傳輸至管理中心。
城市聯(lián)合抄表系統(tǒng)示意圖
GPRS遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)通過計(jì)量儀表計(jì)量，用集中器采集儀表數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并通過GPRS移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)傳到有關(guān)管理部門（如物業(yè)公司、煤氣公司、天然氣公司等），從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表及監(jiān)測。
管理部門可在辦公室內(nèi)隨時(shí)觀測到分散在全市各地的企事業(yè)單位的天然氣使用狀況，可隨時(shí)打印出各種報(bào)表及收費(fèi)情況等，大大節(jié)省管理成本，減少人為誤差，提高了管理水平。該方案具有精度高、可靠性好、價(jià)格低、操作簡單、施工方便等特點(diǎn)。
（一）、系統(tǒng)組成
1.燃?xì)獗頂?shù)據(jù)采集
集中器是一個(gè)以微處理器為中心的小型信息處理系統(tǒng)，其內(nèi)置GSM/GPRS模塊，配一張開通GPRS服務(wù)的SIM卡，負(fù)責(zé)接收從數(shù)據(jù)服務(wù)中心發(fā)過來各種指令并加以篩選、判別，將有效指令發(fā)送到相應(yīng)的表具中;接受表具發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)中心。采用小型的無線電臺(tái)和表具進(jìn)行無線連接。
集中器也可以用太陽能電池板供電，免去用戶拉線供電或更換蓄電池之煩。
集中器內(nèi)還存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)中心聯(lián)網(wǎng)的各種參數(shù)，如：中心的IP地址、服務(wù)端口等。集中器一加電便自動(dòng)運(yùn)行，搜索GPRS網(wǎng)絡(luò)，向中心進(jìn)行注冊并連接。如果沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可以進(jìn)入休眠狀態(tài)，一旦有數(shù)據(jù)需要發(fā)送或收到中心呼叫（通過短信或電路）時(shí)便從新登陸數(shù)據(jù)服務(wù)中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。GSM短信作為備用通道，一旦GPRS網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，立即啟動(dòng)GSM短信通道和數(shù)據(jù)服務(wù)中心進(jìn)行通信。
燃?xì)獗頂?shù)據(jù)采集位于居民小區(qū)的信息中心，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由表首先通過局域無線接口連接到位于小區(qū)信息中心的集中器，集中器再通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連。通過GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)，通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至管理部門數(shù)據(jù)中心的抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。
燃?xì)獗砑衅魍ㄟ^局域無線接口抄控燃?xì)獗?，既可支持單個(gè)電表，也可以同時(shí)支持多個(gè)電表，實(shí)現(xiàn)對表參數(shù)的采集、存儲(chǔ)、預(yù)處理或并將采集到的表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到配電中心;同時(shí)，集中器還可將配電中心發(fā)送的遙控指令傳給表控制模塊，對表進(jìn)行控制操作。
2.管理中心
管理中心服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后，傳送到管理中心計(jì)算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
管理中心計(jì)算機(jī)主機(jī)可進(jìn)行業(yè)務(wù)管理和計(jì)費(fèi)管理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、計(jì)算、存儲(chǔ)、分析、管理等，可對異常情況進(jìn)行告警，同時(shí)對用戶使用情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證管理部門的合法收益。
3.GPRS/GSM移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)
集中器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動(dòng)的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終傳送到管理中心IP地址。
4.無線模塊
無線模塊選用上海正偉ZWSM無線遠(yuǎn)程喚醒數(shù)據(jù)傳輸模塊，無線模塊是連接在燃?xì)獗淼膫鞲衅魃?，用于采集燃?xì)獗淼挠昧坎⒋鎯?chǔ)，其余時(shí)間都處于睡眠狀態(tài)，當(dāng)傳感器有信號進(jìn)來時(shí)，模塊被喚醒，并自動(dòng)計(jì)量，而且模塊會(huì)不間斷的自動(dòng)醒來，檢測外界是否有喚醒信號，主要用于抄表器抄取數(shù)據(jù)，如果檢測到喚醒信號，它將被喚醒并等待下一指令，執(zhí)行相關(guān)操作。如果沒有喚醒信號，則又進(jìn)入睡眠狀態(tài)。這樣一來，無線模塊的功耗就非常低，采用5號堿性電池供電，可以達(dá)到6個(gè)月到一年。
5.無線抄表器（PDA）
無線抄表器是通過無線射頻方式發(fā)送數(shù)據(jù)或指令和接收數(shù)據(jù)，在它和無線模塊之間建立一套通信協(xié)議就可以和無線模塊進(jìn)行通信，抄取數(shù)據(jù)。所有功能都在屏幕上顯示。與PC機(jī)通信是采用有線方式，使用標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口。便于攜帶。
6.PC機(jī)軟件
?。ǘ┫到y(tǒng)方案
由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，管理中心計(jì)算機(jī)主機(jī)上網(wǎng)取得IP地址，各個(gè)表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采用GPRS模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信。
各小區(qū)抄控點(diǎn)使用集中器，通過移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)與管理中心相連,各信息采集點(diǎn)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，支持24小時(shí)實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)信息采集點(diǎn)24小時(shí)傳送采集的信息數(shù)據(jù)。這樣，整個(gè)城市區(qū)域通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)就實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一管理。
凡天然氣公司授權(quán)的信息采集點(diǎn)均可以使用本系統(tǒng)：
1）管網(wǎng)抄控小區(qū)必須使用移動(dòng)統(tǒng)一的SIM卡，用戶使用本卡只能用于與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)通信功能。
2）終端設(shè)備使用西安旌旗電子有限公司提供的局域無線表計(jì)終端。
3）用戶登記：符合天然氣公司的規(guī)定。
推薦通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動(dòng)GPRS網(wǎng)，這種方式成本比較低，安全性比較高，而且速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量都保障;也可以通過GPRS專線接入到移動(dòng)GPRS網(wǎng)，這種方式成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。
?。ㄈ┏砉ぷ髟?
將無線模塊的采集端連接在燃?xì)獗淼膫鞲衅魃?，每?dāng)燃?xì)獗硎褂靡欢繒r(shí)，傳感器就會(huì)發(fā)出脈沖信號，脈沖信號會(huì)將睡眠的無線模塊喚醒，模塊并將該次使用量記下，然后又繼續(xù)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。
它在睡眠時(shí)，會(huì)間斷的自動(dòng)醒來，檢測空中是否有喚醒信號進(jìn)來，如果檢測到有喚醒信號，模塊馬上進(jìn)入工作狀態(tài)，等待抄表器的下一指令，然后執(zhí)行相關(guān)操作，如果操作完成，模塊會(huì)等待一定的時(shí)間，看是否還有指令，如果沒有接收到指令，則進(jìn)入睡眠狀態(tài)。
如果無線手抄器要進(jìn)行抄表時(shí)，只要抄表人員拿著抄表器在通信距離以內(nèi)先發(fā)出喚醒信號（必須是先選擇用戶），將某個(gè)用戶表端的無線模塊喚醒，然后再發(fā)出抄取數(shù)據(jù)的指令，這樣無線模塊將把采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給抄表器。抄表器內(nèi)的用戶資料是通過PC機(jī)有線下載到抄表器的，抄表器抄取數(shù)據(jù)后也是通過有線的方式上傳給PC機(jī)。
若采用小區(qū)無線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)抄表方案，集中器間數(shù)據(jù)自動(dòng)路由，最后由GPRS傳至管理中心。
燃?xì)獗韼в虚y控的功能，如果用戶欠費(fèi)或更換模塊的電池，都可以通過抄表器發(fā)出關(guān)閥指令。
?。ㄋ模┌踩胧?
由于燃?xì)獗磉h(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括登錄防護(hù)、訪問防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠24小時(shí)不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。
對于特定用戶，可通過數(shù)據(jù)中心給每個(gè)移動(dòng)終端分配特定的用戶ID和密碼， 其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的移動(dòng)終端將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，<
