远传智能水表及其系统实施管理方案

远传智能水表及其系统实施管理方案 摘 要 本文从供水行业中远传智能水表的使用 结 合无锡近几年来在远传智能水表的实际应用情况和效果 探讨一种适合我国国情的智能水表数据采集系统 同时考 虑供水调度 决策方法 专家系统 微观模型 宏观模型 等高 端应用接口 关键词 远传智能水表 实时监控 系统结构 数据通讯 人机接口 一 前言 随着社会和经济的进步 现代都市住宅楼宇化 高层 化的大量普及 住宅商品化发展迅速 随着都市生活节奏 化的加快 以往人工上门抄水表的方式抄表效率低下 水 费回收速度缓慢 抄表和收费问题日益突出 已不再能适 应现代社会的发展 虽然有些地区也在实行 IC 卡抄表的方 案 但有存在着种种弊端 如何有效解决入户抄表收费的 技术问题 提供一个合理 完整 系统的实施管理方案 需要企业 科研和公用事业管理部门共同努力 目前 住宅水表远程抄表系统形式多样 但市场比较 混乱 技术上尚不成熟 没有一个被市场认可的完整系统 实施管理方案 传统的有线抄表系统布线复杂 可靠性差 维护困难 难以实现管理升级 不能满足旧楼系统改造的 市场要求 新的远传阀控预付费系统是一种全新的提高抄表效率 的方案 集预付费 远程故障诊断 管理为一体与 IC 卡抄 表的方案相比 其突出的优点在于 IC 卡表仅仅在于售水 没有远程诊断和管理的功能 不能及时诊断用户水表所出 现的故障 也不能及时发现不法用户恶意窃水的行为 而 远传阀控水表预付费系统可以轻松地解决这些问题 本系 统方案采用 GPRS 无线数据传输方式 可方便实现户内仪 表的数据出户 集中及统一管理 系统成本低 可靠性高 易于扩展 方便实现网络化管理 有效地解决了抄表和收 费问题 具有很高的经济和社会效益 二 系统简介 系统主要由五部分组成 远传智能计量表 采集器 集中器 手抄器和上位机管理软件 1 远传智能计量表是计量仪表 具有数据计量 阀门 控制及数据通讯功能 是系统的基本单元 远传智能计量 表可根据设计要求安装在居民室内或室外管道井中 可直 接替换旧表而无需改造原有系统 2 采集器用于管理用户远传智能各计量表 是系统的 中间管理设备 根据要求可实现不同功能 采集器一般用 来独立管理归属计量表 采集器通过微功率数传模块定时 与归属表通讯 获得表的各种数据并存储分析 并判断记 录表的运行状态 另一方面 当采集器接收到系统的命令 时 根据命令传送数据或向指定表发送命令信息 接收上 传命令执行结果 每台采集器可管理 600 只计量表 采集 器采集计量表的数据可定时群抄 也可根据命令单独采集 一只表的数据或单独向一只表发送控制指令 根据要求 采集器之间可以实现相互通讯 实现采集 器之间的无线网络连接 这样更有利于保障网络的扩展升 级 扩大采集器的通讯管理范围 这种情况实际上是将采 集器作为中继器实现网络跳点传输 采集器的通讯覆盖范 围可达 1 千米 选择数量及安装位置需综合考虑建筑结构 环境因素 表具通讯情况等影响 应考虑一定余量以便于 扩展升级 不同采集器的公共覆盖范围的仪表归属 可根 据场强测试仪确定信号最佳采集器为表的归属采集器以避 免相互干扰 保障通讯可靠 3 集中器用于管理各采集器 集中采集器的数据从而 实现区域统一管理或网络管理 集中器之间可以实现相互 通讯 便于实现跳点传输以实现大范围用户数据集中管理 每一台集中器都可以与上位机相连建立从站管理中心 或 物业管理中心主站 也可以通过多个集中器建立城市管理 总站 实现一个城市区域的用户集中管理 一台集中器可 管理 16 台采集器 根据用户要求 在某种情况下可以将采 集器用作集中器进行跳点传输实现网络通讯 此时整个网 络只能建立一个管理总站 为保证通讯和管理效率 仅适 用于用户及采集器数量不是十分巨大场合 集中器与采集 器在系统中的作用实现分级管理 利于网络的模块化 扩 展性及安全性 在有些情况下 采集器可以替代集中器 4 无线手抄器是系统管理 维护 测试的重要设备 主要用于对采集器进行初始设置 故障检测及临时数据采 集处理 也可对作为一个小型移动集中器采集游离于主网 络之外 距离偏远的采集器的数据 是对主网络的有益补 充 便于实现城市管理网络化 统一化 增强了系统适应 性和完整性 5 上位机管理软件是系统的管理中心 负责数据的集 中管理 统计 分析 收费 控制及其他管理 三 系统软件构成 系统软件由管理子系统和收费子系统组成 通常由多 个收费子系统和一个中心管理子系统构成一个完整地软件 系统 整个软件系统以 MicroSoft Window 作为平台 由 Borland Delphi 5 0 和 MicroSoft Visual C 两种语言混合编 制而成 数据库部分选用 MicroSoft 的 SQLServer 2000 和 ACCESS 2000 考虑到中央数据库数据的安全性和数据容 量的要求 管理子系统使用 SQL Server 考虑到前台收费 工作的方便快捷 降低收费点软件维护工作的难度 收费 子系统采用 ACCESS 数据库 1 管理子系统 管理子系统位于供水公司的中央服务器内 负责与分 布在各个售水点的远程收费前置机进行远程通讯 采集每 天售水数据并进行加工和处理 管理子系统还可以通过网 络直接与用户家里的水表进行通讯 读取用水信息并可以 进行故障诊断 对已出现故障的表可以进行远程的关阀 保证用户和供水公司双方的利益 也并可以根据供水公司 不同的需要进行数据统计与汇总 产生各种形式多样地报 表 2 收费子系统 收费子系统位于分布在全市各个地区的远程收费前置 计算机上 即各银行的代收费终端电脑 主要负责记录每 天用户的买水信息 并通过网络或 M BUS 总线将金额写入 到用户家里的水表中 在每个工作日结束之前 收费子系 统将当天的收费信息通过网络传送给管理子系统 3 系统网络构成 中央服务器 远程收费前 置机和各个楼宇中的集中器构成了整个网络系统 三个部 分之间由专用网络相连 本网络系统可以很好的适应各个 地区的不同情况 每个部分之间均可采用网络点对点通讯 当远程收费前置机与楼宇集中器距离很近的情况下 远程 收费前置机与楼宇集中器之间可以直接采用 485 工业总线 或 M BUS 有线网络通讯 若为整个城区 可采用 GPRS 联 网售水 选用 GPRS 网络做为连接三个部分的通讯载体的 优点在于 网络数据传输距离远 且投资较小 日后维护 和查询方便 且数据传输速度快 用户交费不受地理位置 的限制 方便 快捷 有限 网络拓扑结构如下图示 四 系统软件功能简介 1 用户凭缴费水卡在银行购水 收费子系统可以通过 网络将金额信息写入用户水表中 保证用户水表即时开通 2 供水公司能通过网络随时巡查用户水表的运行状态 及时解决故障 可以定期 不定期抄读用户用水情况 进 行统计汇总 3 能设定时间进行定时自动抄读 能读某一片或某一 户进行实时抄读 4 具有报警功能 在用户可用水量小于某个设定值时 水表将自动关阀通知用户 让用户可以及时地到各个充值 点给水表充值 5 具有统计报表功能 可以按照时间 年 季 月 日 按用户的性质 单位和个人 按地区进行销水量的统 计 6 具有查询功能 能按有关用户信息 姓名 住址 按号等 找出用户的详细资料 7 具有广播校时功能 8 具有身份效验功能 不同类别的人员具有不同的权 限 系统将每一个操作都记录在日志之中 加强监督和管 理 9 系统提供完善的数据备份 防止遭到意外的破坏而 导致数据丢失 4 1 系统管理 在管理子系统中存在着两类操作人员 系统管理员和 电脑操作员 其中系统管理员维护和管理着整个管理子系 统 具有加入新的操作人员 开关阀门 收费数据导入和 数据备份等多种特权 系统管理模块是面向系统管理员 包括了操作员管理 口令修改和系统参数设置三个功能 一 操作员管理 管理着整个系统相关的操作人员 功能 1 可以增加系统管理员 2 可以禁用指定的系统管理员的身份 3 可以增加电脑操作员 4 可以禁用指定的电脑操作员的身份 5 可以修改指定的系统管理员和电脑操作员的权限 当然在修改指定的系统管理员身份时需要密码的验证 4 2 口令修改 提供密码修改的功能 为了保证系统的安全 所有的 操作人员通过此功能模块可以定期地修改密码 三 系统数据设置 为了增加系统操作的方便和快捷 系统数据设置允许 系统管理员根据不同的要求来定置系统的参数 其功能 1 可以设定每天读取远程收费前置机收费信息的时间 2 可以设定数据库的备份功能 3 可以设定定时查抄的时间 4 3 数据管理 一 银行联网收费信息导入 由于用户的预付费工作都在银行前台的代收费子系统 上完成 为了使每天的收费信息都能及时地返回到中心数 据库中 收费信息导入模块通过网络 GPRS 通讯 与银行 前台代收费子系统建立的数据传输通道将数据读取并保存 至中心数据库 自来水总公司售水服务器 二 数据库的转储备份 在数据库中的数据意外地遭到破坏的情况下 数据库 的转储备份模块可以让系统管理员从所备份的数据库副本 中来恢复数据库中的所有数据 减少因数据丢失而带来的 损失 三 完善的数据查抄和查询管理系统 中心售水服务器定期定点对各个小区的现有水表进行 查抄 并将数据时实存入数据库 方便相关管理人员对水 表的科学管理 同时用户可通过网络 到达相应的网站上 时实查询自家水表的现行状况 及历史交费记录等相关的 信息 真正做到即时 快捷 方便 透明 4 4 集抄管理 作为管理和监督用户用水情况的一种手段 集抄管理 模块通过数据链路可以远程地访问指定用户家中的水表 读取并诊断水表信息 按工作方式的不同可分为 一 即时查抄诊断 用于实时地诊断用户家中水表的 状况 其功能如下 1 读取水表中的相关数据 如 剩余金额 当前底数 实时时间和阀门状态等等 可以根据操作人员的要求作为 资料保存在数据库之中 2 具有详细的统计功能 能够显示所有的购水总数及 其明细 3 具有身份显示功能 能够查看该用户的资料信息 4 具有故障检测功能 5 能够发现表中存在金额但阀门已经关闭的故障 6 能够列出最近几次都无法正常通讯的水表 7 具有报警功能 8 能够发现连续多个月没有充值用户 即异常用户 9 能够发现连续多个月水表读数变化很小的用户 10 能够发现水表中金额异常的用户 11 具有提示功能 能够在用户的可用金额小于某个 设定值时 通过手机短消息通知该用户 提醒用户及时地 去给水表充值 该功能待开发 二 定时查抄诊断 根据操作人员事先设定好的时间 自动地触发查抄诊 断功能 无须人为的干预 一次任务执行完毕后 将列出 如下的信息 1 自动地保存所诊断水表的信息 如 剩余金额 当 前底数 实时时间和阀门状态等 2 能够发现列出金额但阀门已经关闭的水表用户 3 能够列出最近几次都无法正常通讯的水表用户 4 能够发现连续多个月没有充值或者水表读数变化很 小的水表用户 三 阀门开关 由系统管理员执行 用于对故障的水表用户进行及时 地关阀 保证供水商和客户双方之间的利益 四 换表管理 由系统管理员执行 为了保证供水商和客户双方之间 共同的利益 系统会先读取当前的水表信息 并保存于数 据库中 待新表装完以后 再将当前的读数写到新表中 同时也将在数据库中记录换表信息 4 5 业务查询 业务查询模块主要是维护着与抄表相关的信息和用户 的信息 并提供资料的查询和修改的功能 具体的功能如 下 一 小区管理 楼栋管理和水表管理 以小区为单位 以用户编号为主索引 使得整个小区 的水表信息的管理变得简单明了 操作人员可以选中自由 地选择小区 楼栋和某一具体的用户作为基本单位进行抄 表 同时系统系统也提供了以上系统的增加 修改 删除 等功能 二 用户信息录入 用于建立用户的档案 其功能 提供完备信息资料 包括身份信息 水表信息和维修记录等等 具有提示功能 能够选择的地方尽量地提供选择功能 以减少输入的工作 量 每次输入完毕后要核对数据的可靠性 核对无误后才 改写数据库 三 用户信息查询和用户信息修改 能够提供模糊查询功能 能够根据姓名 住址 所属 营业所和装表时间进行模糊搜索 列出符合条件的记录 然后再明细查询 显示的信息完备 能够与售水信息有机 的结合起来 在查阅指定用户身份信息的同时也可以方便 的查阅该用户的用水记录 不同属性的数据能加以不同的 颜色区分 能够与用户信息修改的模块灵活地结合起来 所查询到的信息同时也能够被更新 方便工作人员的操作 增加工作的效率 4 6 报表统计 能够提供模糊查询功能 能够根据姓名 住址 所属 营业所和装表时间进行模糊 报表统计模块可以提供种类多 样的统计功能 主要分类销水量统计和异常用户统计两大 类 每一种统计能够都可以打印成报表作为资料长期保存 一 销水量统计 按时间统计 根据操作人员所选定的时间 系统以用 户的类别作为统计的单位进行汇总和排序 所选的时间可 以是年 季度 月 日或指定的时间段 按地区统计系统也可以根据操作人员所选定的城市区 域和时间段进行分类的统计 二 异常用户统计 为了增强销水公司售水的管理力度 系统也提供了对 可疑用户的统计 主要有 无充值用户的统计 系统根据 操作人员所选择的时间界限 对连续几个月都没有给水表 充值的用户进行统计并给出详细的列表 同时也可显示该 所锁定用户的详细资料 三 用水量异常用户的统计 系统根据操作人员所设定的用水量 对月用水量小于 特定值的用户进