上海正偉燃?xì)獗頍o線抄表方案
時(shí)間:2009-09-14 09:01:48來源:taoyang
導(dǎo)語:?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)。
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(jiǎn)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)獗砘聿糠帧⑽⒖刂破飨到y(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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(duì)表具進(jìn)行開、關(guān)控制,并可對(duì)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?jī)x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(cè)。
管理部門可在辦公室內(nèi)隨時(shí)觀測(cè)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(jiǎn)單、施工方便等特點(diǎn)。
?。ㄒ唬?、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(cè)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(duì)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)獗恚瓤芍С謫蝹€(gè)電表,也可以同時(shí)支持多個(gè)電表,實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、計(jì)算、存儲(chǔ)、分析、管理等,可對(duì)異常情況進(jìn)行告警,同時(shí)對(duì)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(duì)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)獗淼膫鞲衅魃希糜诓杉細(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(hào)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(cè)外界是否有喚醒信號(hào),主要用于抄表器抄取數(shù)據(jù),如果檢測(cè)到喚醒信號(hào),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(hào),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(hào)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(hào),脈沖信號(hào)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(cè)空中是否有喚醒信號(hào)進(jìn)來,如果檢測(cè)到有喚醒信號(hào),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(hào)(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(duì)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),系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。
安全的防火墻過濾,設(shè)置防火墻軟件保障系統(tǒng)安全。