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一、系統(tǒng)簡介
隨著供水部門對“一戶一表”工程改造的推進，以及對自動化的要求，遠程自動抄表系統(tǒng)已成為自來水自動化管理和智能化控制不可缺少的組成部分。為了適應供水公司用戶水表和現(xiàn)代智能化樓宇用水管理的需要，方便水表用戶繳水費，目前廈門才茂通信專門為供水公司、物業(yè)管理公司設計了基于2G/3G/4G無線網(wǎng)絡的自來水遠程自動抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)將計算機技術(shù)、移動數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡技術(shù)、自控技術(shù)溶為一體，可自動完成用水戶水表網(wǎng)絡的遠程數(shù)據(jù)采集、紀錄、實時監(jiān)測、統(tǒng)計分析、打印和供、停水控制等管理工作。
二、系統(tǒng)組成
2G/3G/4G無線網(wǎng)絡自來水遠程自動抄表系統(tǒng)由監(jiān)控中心、通信網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡水表（數(shù)顯水表＋CM510 -23X DTU）組成。監(jiān)測中心包括中心站機、計算機及系統(tǒng)軟件、顯示器、打印機等設備，中心站機與無線網(wǎng)絡水表的通信采用2G/3G/4G無線網(wǎng)絡。該系統(tǒng)適用于與供水公司距離遙遠、分散單獨的水表用戶，系統(tǒng)網(wǎng)絡方框圖如圖所示：
拓撲圖：2
三、系統(tǒng)功能
1、自動檢測功能：系統(tǒng)對水表的用水量（流量）等參數(shù)（壓力）的數(shù)據(jù)進行采集、監(jiān)測、紀錄，并進行數(shù)據(jù)分析處理，形成各種圖形和報表，實現(xiàn)遠程無人自動抄表。
2、動態(tài)顯示功能：可定時或隨機在自動抄表系統(tǒng)網(wǎng)絡圖畫面上動態(tài)顯示每只水表的用水量和整個系統(tǒng)所包括水表的總水量。
3、打印功能：可打印每只水表的月、年報表和月水費單，可打印總用水量的日、月、年報表和收水費的月、年報表。
4、數(shù)據(jù)管理功能：建立歷史數(shù)據(jù)庫，存儲原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計分析使用。對采集的用水量等數(shù)據(jù)進行累計值、平均值、最大值、最小值等的分析計算，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫適合擴充和維護，可滿足各種規(guī)模的供水部門數(shù)據(jù)抄表和維護使用。
5、合并、網(wǎng)絡瀏覽功能：本系統(tǒng)可與供水公司的服務器連接，通過局域網(wǎng)接入供水公司現(xiàn)有用水營業(yè)收費電腦管理系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享。
6、銀行自動繳費：通過監(jiān)控中心收費管理系統(tǒng)與銀行掛接，計費靈活方便。
7、可依據(jù)用戶繳納水費情況控制供水或停水，具有支持IC卡功能。
四、系統(tǒng)主要設備
1、中心站機：用于發(fā)送監(jiān)測中心計算機的指令和接收無線網(wǎng)絡水表的信息，并將信息通過RS-232/RG45通訊接口送入計算機。
2、系統(tǒng)軟件：
系統(tǒng)開發(fā)的專業(yè)軟件，它結(jié)合了國際最新軟件流行趨勢，可在Windows98、Windows2000、WindowsXP、Liunx等主流操作系統(tǒng)上運行。系統(tǒng)軟件通過中心站機發(fā)布指令，對本系統(tǒng)實施監(jiān)測，負責各采集站點的配置和網(wǎng)絡管理，同時將輸入數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，可發(fā)布指令，實現(xiàn)參數(shù)設置、數(shù)據(jù)監(jiān)測、統(tǒng)計分析和報表打印及供、停水控制等處理。
3、CM510 -23X DTU 技術(shù)參數(shù)：
CM510 -23X DTU采用采用ARM9工業(yè)級高性能嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內(nèi)存,內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧；設備支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能；設備提供在線維持技術(shù)，保持數(shù)據(jù)終端永久在線，保存數(shù)據(jù)鏈路任何時候暢通，實現(xiàn)高速、穩(wěn)定、可靠的TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸功能。針對網(wǎng)絡流量和產(chǎn)品功耗比較敏感的客戶，本產(chǎn)品支持語音、短信、數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時自動斷線的功能，降低流量降低產(chǎn)品功耗，實現(xiàn)低功耗功能。
該產(chǎn)品擁有ARM9工業(yè)級處理器和智能三級保護，它不但通過電力3000V電擊測試，還擁有專利技術(shù)，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。
該產(chǎn)品已廣泛應用于電力集中抄表、水表集中抄表、熱網(wǎng)監(jiān)控、燃氣監(jiān)控、水利監(jiān)控、環(huán)保檢測、氣象檢測、地震監(jiān)測，交通控制等等行業(yè)。
軟件功能
工業(yè)級設計
1.工業(yè)級CPU：工業(yè)級高性能嵌入式處理，高速緩存數(shù)據(jù)，加快高速數(shù)據(jù)訪問速度；帶緩村，高速指令緩存，加強了指令處理速度。
2.工業(yè)級無線模塊：采用工業(yè)級無線模塊，抗干擾強，傳輸穩(wěn)定。
3.實時操作系統(tǒng)：采用LINUX2.6操作系統(tǒng)，帶內(nèi)存管理單元，實時性強，功能升級快，系統(tǒng)穩(wěn)定，帶完善TCP/IP協(xié)議棧；或者嵌入式UCOS操作系統(tǒng)。
4.強化電路板：PCB采用遵循20H和3W原則，同時公司所有產(chǎn)品電路板都采用生益材質(zhì)來生產(chǎn)，確保板材的穩(wěn)定可靠。
5.工業(yè)級元器件：整機元器件采用嚴格篩選的工業(yè)級元器件來生產(chǎn)。
6.工業(yè)級電源：寬壓電源設計，電源適應范圍為DC6V~DC32V，內(nèi)置電源反向保護和過壓過流保護。
穩(wěn)定可靠
1.三層系統(tǒng)保護：在原來兩級（軟件保護+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護）系統(tǒng)保護的基礎上，增加一級系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
2.UIM/SIM卡ESD保護：1.8V/3V/5V標準的推桿式用戶卡接口，內(nèi)置15KV ESD保護。
3.串口ESD保護：RS232/RS485/TTL/RS422,內(nèi)置15KV ESD保護。
4.金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設計；符合電力安規(guī)要求；防護等級為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域。
5.所有無線模塊都有通過CGD認證或者FCC認證或者CE認證。
6.高速處理CPU：采用高速性能工業(yè)級CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；解決了業(yè)內(nèi)“假在線”、“假死機”、“當機”等疑難問題。
7.超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號內(nèi)存不同），有超大的內(nèi)存來緩存客戶發(fā)送數(shù)據(jù)，同時接收超大數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)不丟失。
8.DNS自動獲取：自動獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規(guī)避了因為選擇的DNS服務器異常，導致DTU設備當機的嚴重現(xiàn)象。
9.完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡通信性能優(yōu)異，掉線概率極大降低。
10.EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；通過EMC測試；
功能強大
1.TCP透明數(shù)據(jù)傳輸和UDP透明數(shù)據(jù)傳輸；支持多種工作模式
2.支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN/VPDN）
3.支持雙數(shù)據(jù)中心備份及多數(shù)據(jù)中心（8個）接受數(shù)據(jù)，最大支持發(fā)送中心達256個
4.智能防掉線。支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線
5.遠程喚醒：支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(wǎng)絡連接
6.支持固定IP通信方式；支持DDNS動態(tài)域名通信方式
7.支持短信遠程配置，遠程控制；支持短消息告警
8.豐富接口：提供RS232接口或者RS485接口或者TTL接口或者RS422接口或者USB接口接口，全接口支持。
9.完善的網(wǎng)絡支持：提供包括2G網(wǎng)絡（GSM網(wǎng)絡），2.5G網(wǎng)絡（GPRS網(wǎng)絡），2.75G網(wǎng)絡（EDGE網(wǎng)絡），3G網(wǎng)絡（WCDMA網(wǎng)絡、EVDO網(wǎng)絡、TD-SCDMA網(wǎng)絡），4G網(wǎng)絡（HSPA+網(wǎng)絡、LTE網(wǎng)絡），全網(wǎng)絡的產(chǎn)品支持。
10.數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報告
11.標準的AT命令界面
12.可以用做普通撥號MODEM
13.支持串口軟件升級
14.同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統(tǒng)
簡單易用
1.圖形化配置工具：完善的圖形化配置工具，提供快速配置功能，實現(xiàn)客戶快速配置；提供批量配置功能，實現(xiàn)批量設備的配置。
2.中心軟件：提供C#，VC，VB，DEPHI中心端軟件，方便客戶測試。
3.提供多種動態(tài)庫DLL：公司提供C# ，VC，VB，DEPHI中心端軟件的動態(tài)庫支持，并提供使用說明文檔，方便客戶自行快速開發(fā)中心端應用軟件。
4.豐富第三方軟件支持：包括亞控軟件，三維力控軟件在內(nèi)的業(yè)內(nèi)主要中心端軟件支持（驅(qū)動中選擇“廈門才茂（桑榮）”或者“桑榮”的驅(qū)動 ），可以直接方便購買第三方軟件來上項目，實現(xiàn)快速穩(wěn)定低成本地完成項目。
5.檢查軟件：提供串口調(diào)試軟件，網(wǎng)絡速度檢測軟件，提供不同的調(diào)試等級輸出，方便客戶查看各種信息，快速定位問題。
五、網(wǎng)絡水表
規(guī)格與普通水表相同，精度達到國家標準規(guī)定的計量等級。該水表結(jié)合了廈門才茂通信CM510 -23X DTU，具有計量準確（遙測顯示水量與水表本身讀出的數(shù)值完全相同）、工作穩(wěn)定可靠、功耗低、數(shù)據(jù)無漏失的特點，解決了以往遠程數(shù)字計量誤差、怕停電、耗電量大、怕干擾的缺點。網(wǎng)絡水表可直接使用220V市電，或采用直流電源。無線網(wǎng)絡水表不需另配測站機，它具有測站機的類似性能，可通過CM510 -23X DTU與中心站機直接采用中國移動數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡通信。
計算機（電腦）、液晶顯示器或投影機、打印機、不間斷電源、避雷器等設備為外購通用或?qū)Ｓ卯a(chǎn)品，根據(jù)抄表系統(tǒng)和用戶的需要而配置。
六、系統(tǒng)特點
該系統(tǒng)具有下述特點：
1、該系統(tǒng)具有2G/3G/4G無線網(wǎng)絡的各種優(yōu)點，即：
1.1 永遠在線：只要激活2G/3G/4G無線網(wǎng)絡后，將永遠保持在線，不存在掉線問題；類似于一種無線專線網(wǎng)絡。
1.2 高速傳輸：由于2G/3G/4G無線網(wǎng)絡采取了先進的分組交換方式，數(shù)據(jù)傳輸最快。因此，本系統(tǒng)在一條可移動的信息高速公路上傳輸數(shù)據(jù)。
1.3 按量收費：2G/3G/4G無線網(wǎng)絡按照本系統(tǒng)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量來收取費用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時，即使在線，也不收費。因此，它是一種面向使用、科學合理的計費方式。
2、該系統(tǒng)的自動檢測抄表功能可使供水公司（或小區(qū)物業(yè)管理部門）及時、準確地掌握用戶用水量和計收水費的情況，使供水管理和服務質(zhì)量水平躍上一個新臺階，有力地促進供水公司（或小區(qū)物業(yè)部門）現(xiàn)代化管理水平的提高。
3、該系統(tǒng)可徹底解決用水的實時管理、實時計量和遠程控制的問題，為供水公司實現(xiàn)遠程自動計量、水量分時計費、水損分析管理和用水系統(tǒng)實時遠程監(jiān)控等現(xiàn)代化供水管理提供了可靠的手段。
4、實現(xiàn)遠程自動抄表可減少抄表和相關(guān)的員工人數(shù)及費用開支，降低員工勞動強度，提高抄表工作效率；該系統(tǒng)的計量準確無誤將避免人工疏忽的漏抄、誤抄、估抄；該系統(tǒng)的實時監(jiān)測可減少由于管道破裂漏水、用戶違章用水等造成的水量損失；該系統(tǒng)的應用將有效地提高供水回收率和降低供水管網(wǎng)的運行成本。
5、配置大容量非易失存儲器，可存儲大量的水表數(shù)據(jù)，停電數(shù)據(jù)也可保存10年；密碼保護，非授權(quán)用戶無法操作。
七、系統(tǒng)顯著的經(jīng)濟效益
1、較低的工程造價
由于城市的自來水供水普及率一般均達95%以上，千家萬戶的水表既分散又遠離供水公司，多年來供水公司所應用的無線遙測系統(tǒng)的通信一般都采用電臺。如采用該種通信方式，供水公司的測控中心均需配置電臺、專用電源和高增益的鐵塔天線，在市區(qū)各處水表用戶的測點除配置電臺及專用電源外，還需配置高增益的定向天線。而本系統(tǒng)的通信采用2G/3G/4G無線網(wǎng)絡，在水司的測控中心只需配置內(nèi)置天線的中心站機，水表測點只需配置無線網(wǎng)絡水表或測站機。該型號的無線網(wǎng)絡水表和測站機，每臺僅占用一個移動電話號碼，其通信的可靠性與移動電話一樣。因此，本系統(tǒng)的工程造價比應用電臺的系統(tǒng)造價至少低10-20萬元以上（測點數(shù)量越多差價越大）。
2、低廉的運行費用
本系統(tǒng)采用2G/3G/4G無線網(wǎng)絡，不需使用電臺、不需架設鐵塔天線或定向天線等配套設備，無線網(wǎng)絡水表和測站機基本上可免維護運行，不需配備專業(yè)技術(shù)人員維修保養(yǎng)，因此維修費用低。而采用電臺通訊需向無線電管理部門申請頻道資源，需配備專業(yè)技術(shù)人員維護，那么維修費、員工工資和交通費，加上電費和頻道占用費等，其綜合運行成本開支每個月不少于3000元。
八、結(jié)論
綜上所述，應用GPRS的自來水遠程自動抄表系統(tǒng)具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益，其先進性、實用性、擴充性、安全性、可靠性，使得她必將在供水行業(yè)越來越廣泛地推廣應用，為供水行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻。
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