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一、系統簡介
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、物業管理公司設計了基于2G/3G/4G無線網絡的自來水遠程自動抄表系統。該系統將計算機技術、移動數據通信技術、數據網絡技術、自控技術溶為一體，可自動完成用水戶水表網絡的遠程數據采集、紀錄、實時監測、統計分析、打印和供、停水控制等管理工作。
二、系統組成
2G/3G/4G無線網絡自來水遠程自動抄表系統由監控中心、通信網絡和無線網絡水表（數顯水表＋CM510 -23X DTU）組成。監測中心包括中心站機、計算機及系統軟件、顯示器、打印機等設備，中心站機與無線網絡水表的通信采用2G/3G/4G無線網絡。該系統適用于與供水公司距離遙遠、分散單獨的水表用戶，系統網絡方框圖如圖所示：
拓撲圖：2
三、系統功能
1、自動檢測功能：系統對水表的用水量（流量）等參數（壓力）的數據進行采集、監測、紀錄，并進行數據分析處理，形成各種圖形和報表，實現遠程無人自動抄表。
2、動態顯示功能：可定時或隨機在自動抄表系統網絡圖畫面上動態顯示每只水表的用水量和整個系統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、數據管理功能：建立歷史數據庫，存儲原始數據，供統計分析使用。對采集的用水量等數據進行累計值、平均值、最大值、最小值等的分析計算，系統數據庫適合擴充和維護，可滿足各種規模的供水部門數據抄表和維護使用。
5、合并、網絡瀏覽功能：本系統可與供水公司的服務器連接，通過局域網接入供水公司現有用水營業收費電腦管理系統，實現信息共享。
6、銀行自動繳費：通過監控中心收費管理系統與銀行掛接，計費靈活方便。
7、可依據用戶繳納水費情況控制供水或停水，具有支持IC卡功能。
四、系統主要設備
1、中心站機：用于發送監測中心計算機的指令和接收無線網絡水表的信息，并將信息通過RS-232/RG45通訊接口送入計算機。
2、系統軟件：
系統開發的專業軟件，它結合了國際最新軟件流行趨勢，可在Windows98、Windows2000、WindowsXP、Liunx等主流操作系統上運行。系統軟件通過中心站機發布指令，對本系統實施監測，負責各采集站點的配置和網絡管理，同時將輸入數據寫入數據庫，可發布指令，實現參數設置、數據監測、統計分析和報表打印及供、停水控制等處理。
3、CM510 -23X DTU 技術參數：
CM510 -23X DTU采用采用ARM9工業級高性能嵌入式處理器，以實時操作系統為軟件支撐平臺,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協議棧；設備支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能；設備提供在線維持技術，保持數據終端永久在線，保存數據鏈路任何時候暢通，實現高速、穩定、可靠的TCP/UDP透明數據傳輸功能。針對網絡流量和產品功耗比較敏感的客戶，本產品支持語音、短信、數據觸發上線以及超時自動斷線的功能，降低流量降低產品功耗，實現低功耗功能。
該產品擁有ARM9工業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，產品性能穩定可靠。
該產品已廣泛應用于電力集中抄表、水表集中抄表、熱網監控、燃氣監控、水利監控、環保檢測、氣象檢測、地震監測，交通控制等等行業。
軟件功能
工業級設計
1.工業級CPU：工業級高性能嵌入式處理，高速緩存數據，加快高速數據訪問速度；帶緩村，高速指令緩存，加強了指令處理速度。
2.工業級無線模塊：采用工業級無線模塊，抗干擾強，傳輸穩定。
3.實時操作系統：采用LINUX2.6操作系統，帶內存管理單元，實時性強，功能升級快，系統穩定，帶完善TCP/IP協議棧；或者嵌入式UCOS操作系統。
4.強化電路板：PCB采用遵循20H和3W原則，同時公司所有產品電路板都采用生益材質來生產，確保板材的穩定可靠。
5.工業級元器件：整機元器件采用嚴格篩選的工業級元器件來生產。
6.工業級電源：寬壓電源設計，電源適應范圍為DC6V~DC32V，內置電源反向保護和過壓過流保護。
穩定可靠
1.三層系統保護：在原來兩級（軟件保護+CPU內置看門狗WDT保護）系統保護的基礎上，增加一級系統虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護功能，確保系統穩定可靠
2.UIM/SIM卡ESD保護：1.8V/3V/5V標準的推桿式用戶卡接口，內置15KV ESD保護。
3.串口ESD保護：RS232/RS485/TTL/RS422,內置15KV ESD保護。
4.金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統安全隔離，防雷設計；符合電力安規要求；防護等級為IP41；特別適合于環境惡劣的工業控制領域。
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：采用高速性能工業級CPU，可以更加高速地處理各種協議數據轉換；解決了業內“假在線”、“假死機”、“當機”等疑難問題。
7.超大內存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號內存不同），有超大的內存來緩存客戶發送數據，同時接收超大數據包，數據不丟失。
8.DNS自動獲取：自動獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規避了因為選擇的DNS服務器異常，導致DTU設備當機的嚴重現象。
9.完善的協議棧：新系統加載了完善的TCP/IP協議棧，采用了完善的TCP/IP協議棧；使網絡通信性能優異，掉線概率極大降低。
10.EMC性能優異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業領域環境惡劣下使用；系統EMC/EMI優異，系統穩定可靠；通過EMC測試；
功能強大
1.TCP透明數據傳輸和UDP透明數據傳輸；支持多種工作模式
2.支持虛擬數據專用網（APN/VPDN）
3.支持雙數據中心備份及多數據中心（8個）接受數據，最大支持發送中心達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、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接
6.支持固定IP通信方式；支持DDNS動態域名通信方式
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.完善的網絡支持：提供包括2G網絡（GSM網絡），2.5G網絡（GPRS網絡），2.75G網絡（EDGE網絡），3G網絡（WCDMA網絡、EVDO網絡、TD-SCDMA網絡），4G網絡（HSPA+網絡、LTE網絡），全網絡的產品支持。
10.數據包傳輸狀態報告
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
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，實現客戶快速配置；提供批量配置功能，實現批量設備的配置。
2.中心軟件：提供C#，VC，VB，DEPHI中心端軟件，方便客戶測試。
3.提供多種動態庫DLL：公司提供C# ，VC，VB，DEPHI中心端軟件的動態庫支持，并提供使用說明文檔，方便客戶自行快速開發中心端應用軟件。
4.豐富第三方軟件支持：包括亞控軟件，三維力控軟件在內的業內主要中心端軟件支持（驅動中選擇“廈門才茂（桑榮）”或者“桑榮”的驅動 ），可以直接方便購買第三方軟件來上項目，實現快速穩定低成本地完成項目。
5.檢查軟件：提供串口調試軟件，網絡速度檢測軟件，提供不同的調試等級輸出，方便客戶查看各種信息，快速定位問題。
五、網絡水表
規格與普通水表相同，精度達到國家標準規定的計量等級。該水表結合了廈門才茂通信CM510 -23X DTU，具有計量準確（遙測顯示水量與水表本身讀出的數值完全相同）、工作穩定可靠、功耗低、數據無漏失的特點，解決了以往遠程數字計量誤差、怕停電、耗電量大、怕干擾的缺點。網絡水表可直接使用220V市電，或采用直流電源。無線網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據無線網絡通信。
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專用產品，根據抄表系統和用戶的需要而配置。
六、系統特點
該系統具有下述特點：
1、該系統具有2G/3G/4G無線網絡的各種優點，即：
1.1 永遠在線：只要激活2G/3G/4G無線網絡后，將永遠保持在線，不存在掉線問題；類似于一種無線專線網絡。
1.2 高速傳輸：由于2G/3G/4G無線網絡采取了先進的分組交換方式，數據傳輸最快。因此，本系統在一條可移動的信息高速公路上傳輸數據。
1.3 按量收費：2G/3G/4G無線網絡按照本系統接收和發送數據的數量來收取費用，沒有數據流量的傳遞時，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、該系統的自動檢測抄表功能可使供水公司（或小區物業管理部門）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量水平躍上一個新臺階，有力地促進供水公司（或小區物業部門）現代化管理水平的提高。
3、該系統可徹底解決用水的實時管理、實時計量和遠程控制的問題，為供水公司實現遠程自動計量、水量分時計費、水損分析管理和用水系統實時遠程監控等現代化供水管理提供了可靠的手段。
4、實現遠程自動抄表可減少抄表和相關的員工人數及費用開支，降低員工勞動強度，提高抄表工作效率；該系統的計量準確無誤將避免人工疏忽的漏抄、誤抄、估抄；該系統的實時監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；該系統的應用將有效地提高供水回收率和降低供水管網的運行成本。
5、配置大容量非易失存儲器，可存儲大量的水表數據，停電數據也可保存10年；密碼保護，非授權用戶無法操作。
七、系統顯著的經濟效益
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。而本系統的通信采用2G/3G/4G無線網絡，在水司的測控中心只需配置內置天線的中心站機，水表測點只需配置無線網絡水表或測站機。該型號的無線網絡水表和測站機，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，本系統的工程造價比應用電臺的系統造價至少低10-20萬元以上（測點數量越多差價越大）。
2、低廉的運行費用
本系統采用2G/3G/4G無線網絡，不需使用電臺、不需架設鐵塔天線或定向天線等配套設備，無線網絡水表和測站機基本上可免維護運行，不需配備專業技術人員維修保養，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，需配備專業技術人員維護，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、結論
綜上所述，應用GPRS的自來水遠程自動抄表系統具有顯著的社會效益和經濟效益，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越來越廣泛地推廣應用，為供水行業的發展做出更大的貢獻。
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