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一、前言
随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，自来水和燃气已成为人们工作、生活中不可缺少的基本条件。自来水公司和燃气公司传统的抄表方式和水表、燃气表的管理主要是依赖工作人员现场查看和工作人员上门抄表，但在实际的工作过程中，人工抄表存在着许多的弊端：一方面可能带来人为的误差；另一方面也可能给居民带来新的不安全因素；再则对于企业来说，派人上门抄表也无形中耗费了大量的人力资源和时间，制约着企业的发展，并且采集数据的时间跨度大、采集数据的准确度低，无法实现分时计量和收费，更无法实现监测和分析用电状态。
目前，一户一表、抄表到户的工作正在逐步推行，国务院和建设部颁布了相关的规定，以后将逐步采用以计算机为基础的自动抄表系统取代传统的人工抄表，以提高自来水公司、燃气公司管理的自动化程度，也在提高自动化程度的同时增加效益，并且也适应现代用户对用水、用燃气的新需求。
自动抄表技术集计算机技术、通信技术、电子技术、用水和燃气及计量数据于一体，具有抄收速度快、计算精度高、抄表实时性好，可直接与营业计算机联网等优点。采用自动抄表系统可以缓解抄表人员的劳动强度、降低人为因素造成的抄表误差、准确而便捷采集用户用电数据、降低损耗、降低用水和燃气运营成本，同时对于加强用水和用燃气管理，防止国家能源损失、减少贪污腐败现象都具有现实和积极的意义。
二、系统概述
深圳华奥通无线远程集中抄表系统是根据自来水和燃气用户特征以及水、气系统管理现状而设计，该系统利用无线通讯作为通讯媒介，实现远程采集用户的用水、用燃气数据、监控用户的使用状态，并能对用水、用燃气数据进行分析作为上级决策提供依据，同时，该系统预留增值服务功能为将来系统扩展准备了更大的空间。
和同类系统相比具有如下优点：
l 远程抄读用户用水、用燃气数据，准确率达到100%；
l 彻底解决传统无线通讯问题，上行使用GPRS，PSTN，GSM等多种公用通讯网络，下行使用无线通讯，通讯成功率达到100%；
l 重点户水表、燃气表整点用量监控；
l 能有效节约营运成本；
l 能有效监控用户的用水、用燃气状态，及时发现和处理异常；
l 能对用户水、燃气数据进行分析,为上级管理提供决策依据；
l 杜绝由于抄表误差而带来的纠纷，准确及时产生结算清单；
l 支持远程控制，以断水、断燃气的方式来惩罚欠费用户；
l 自动路由，自动中继续技术，方便用户安装。
三、系统组成
系统主要由集中器、中继器、无线水表、无线燃气表、POS机、主站管理软件、无线通讯网络等组成。
3．1 系统结构图
系统结构如图3-1所示。
图3-1 系统结构图
四、无线远程集中抄表产品介绍
4．1 无线水表功能/技术参数
4．1．1 主要功能
l 无线水表用水计量，精度：B级、C级；
l 支持无线远程通讯，最远距离700—900米；
l 支持阶梯水价的多种费率时段，费率时段可灵活配置；
l 支持软件在线升级；
l 内置继电器，可远程控制水表电动阀门通断；
l 每小时冻结1次用水量，保存90天用水量；
l 检测、记录、上传电池电压变化信息；
l 检测并记录非法攻击无线水表的事件，如磁攻击、倒装等。
l 支持POS机无线抄表，调试无线抄表网络；
图4-1无线阀控水表A 图4-2无线阀控水表B
4．1．2 技术参数
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技术参数及规格 |
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DN20 |
DN25 |
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精 度 |
B级 |
B级 |
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最高工作压力 |
1.0 MPa |
1.0 MPa |
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最高耐压 |
2.0Mpa，3分钟 |
2.0Mpa，3分钟 |
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压力损失： |
小于等于0.1 MPa |
小于等于0.1 MPa |
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流量最大允许误差 |
Qmin—qt：±5％
Qt — qs：±2％。 |
Qmin—qt：±5％
Qt — qs：±2％。 |
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生产流量检定点 |
(0.9~1)qp、(1~1.1)qt、(1~1.1)qmin |
(0.9~1)qp、(1~1.1)qt、(1~1.1)qmin |
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样机试验时流量点 |
(0.95~1)qs，(0.9~1)qp，(0.95~1.05)0.5qp，(1~1.1)qt，(1~1.1)qmin，，0.5 qt、1.5qp |
(0.95~1)qs，(0.9~1)qp，(0.95~1.05)0.5qp，(1~1.1)qt，(1~1.1)qmin，，0.5 qt、1.5qp |
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阀门开关次数 |
不少于1000次 |
不少于1000次 |
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环境温度 |
0℃～50℃ |
0℃～50℃ |
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工作水温 |
0℃～50℃ |
0℃～50℃ |
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水表防护等级 |
IP68 |
IP68 |
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休眠电流 |
小于11uA |
小于11uA |
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电池工作寿命： |
不低于5年 |
不低于5年 |
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计量传感器 |
光电直读 |
光电直读 |
B级水表流量范围
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Type |
Qs
Overload
Flow |
Qp
Permanent
Flow |
Qt
Transitional
Flow |
Qmin
Minimum
Flow |
Minimum
reading |
Maximum
reading |
|
m3/h |
L/h |
m3 |
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DN15 |
3.0 |
1.5 |
120 |
30 |
0.0001 |
9999.9 |
4．2 无线燃气表功能/技术参数
4．2．1 主要功能
l 无线燃气表用水计量，精度：B级、C级；
l 支持无线远程通讯，最远距离700—900米；
l 支持燃气表多种费率时段，费率时段可灵活配置；
l 支持软件在线升级；
l 内置继电器，可远程控制燃气表电动阀门通断；
l 每日时冻结1次用燃气量，保存90天用水量；
l 检测、记录、上传电池电压变化信息；
l 检测并记录非法攻击无线燃气表的事件，如磁攻击、倒装等。
l 支持POS机无线抄表，调试无线抄表网络；
l 产品符合国家安全防暴标准；
图4-3无线阀控燃气表A 图4-4无线阀控燃气表B
4．2．2 技术参数
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项 目 |
技术参数及规格 |
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1.6L |
2.5L |
4.0L |
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公称流量Qn (m3/h) |
1.6 |
2.5 |
4 |
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最大流量Qmax (m3/h) |
2.5 |
4 |
6 |
|
最小流量Qmin(m3/h) |
0.016 |
0.025 |
0.04 |
|
基本误差限
Qmin≤Q<0.1Qmin
0.1Qmin≤Q≤Qmax |
≤±3% |
≤±3% |
≤±3% |
|
≤±1.5% |
≤±1.5% |
≤±1.5% |
|
最大工作压力(kPa) |
10 |
10 |
10 |
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进表燃气压力 |
≤5kPa |
≤5kPa |
≤5kPa |
|
总压力损失Q=Qmax (Pa) |
≤200 |
≤200 |
≤200 |
|
机械压力损失Q=Qmin (Pa) |
≤60 |
≤60 |
≤60 |
|
计数器最小读数(dm3) |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
|
计数器最大读数 (m3) |
99999.999 |
99999.999 |
99999.999 |
|
贮存在环境温度 |
5℃～40℃ |
5℃～40℃ |
5℃～40℃ |
|
工作环境温度(℃) |
―25～60 |
―25～60 |
―25～60 |
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计量传感器 |
光电直读 |
光电直读 |
光电直读 |
|
存放、搬运、运输要求 |
直立、防震、防跌落、防撞击 |
直立、防震、防跌落、防撞击 |
直立、防震、防跌落、防撞击 |
|
安装要求 |
通风、防潮、避火、防雨、防尘、避阳光直射 |
通风、防潮、避火、防雨、防尘、避阳光直射 |
通风、防潮、避火、防雨、防尘、避阳光直射 |
|
耐久性Q＝Qmax |
运行2000小时后符合国标要求 |
4．3 无线集中器功能/技术参数
4．3．1 主要功能
l 可定时或实时采集、存储无线水表、无线燃气表的数据；
l 通过GPRS、RJ45、RS232、PSTN与主站进行数据交换；
l 通过无线与手持POS机进行数据交换；
l 每台无线集中器最多管理1000台无线水表或无线燃气表；
l 支持点抄无线水表或无线燃气表功能；
l 采集和记忆当前无线水表或无线燃气表闸阀工作状态；
l 转发来自主站中心控制信息，实现对无线水表或无线燃气表的远程控制；
l 实时抄表成功率：95%，24小时抄表成功率：100%；
l 选配太阳能供电或充电；
图4-5 集中器
4．3．2 技术参数
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项 目 |
技术参数及规格 |
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工作电压 |
AC220V/50Hz， 区间AC85－264V，50Hz±5％ |
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保存温度 |
-30℃～+65℃ |
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工作温度 |
-10℃～+55℃ |
|
相对湿度范围 |
10～95％RH |
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有功功率 |
< 3W |
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无线通讯频率 |
433MHz |
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无线通讯距离 |
700—900米， |
|
高可靠性 |
采用防水箱可室外安装，箱体可必须安全接地 |
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设计寿命 |
10 年 |
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失效率 |
<0.3% |
4．4 无线中继器功能/技术参数
4．4．1 主要功能
l 可靠转发集中器至无线表具之间的数据通讯；
l 电池供电，要求低功耗工作；
l 选配太阳能供电或充电；
图4-5 中继器
4．4．2 技术参数
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项 目 |
技术参数及规格 |
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工作电压 |
AC220V/50Hz， 区间AC85－264V，50Hz±5％ |
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保存温度 |
-30℃～+65℃ |
|
工作温度 |
-10℃～+55℃ |
|
相对湿度范围 |
10～95％RH |
|
有功功率 |
< 3W |
|
无线通讯频率 |
433MHz |
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无线通讯距离 |
700—900米， |
|
高可靠性 |
采用防水箱可室外安装，箱体可必须安全接地 |
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设计寿命 |
10 年 |
|
失效率 |
<0.3% |
4．5 无线手持POS机功能/技术参数
4．5．1 主要功能
l 以无线的方式现场实时设置、修改集中器相关运行参数；
l 集中器自动接收、存储表具数据信息，通过手持机读取集中器中的所有有效的具信息，对集中器下发表阀开关命令，并收集表端状态信息；
l 基于Windows CE 5.0操作系统的工业级掌上电脑。128MB RAM,128MB ROM,超大LCD彩色触摸屏；
l 集成远距离激光条码扫描器；
l 支持WiFi，通过无线网与局域网相连；
l 支持Bluetooth ，可使用蓝牙打印票据和条码标签；
l 通过GPRS使户外用户能够随时与总部保持联系；
l 支持GPS实现定位；
l 中文手写输入，支持签名捕获功能；
l 工业级IP54硬件设计，经久耐用，可在恶劣环境中使用；
l 具有良好的性价比；
图4-5 中继器
4．5．2 技术参数
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项 目 |
技术参数及规格 |
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处理器 |
SAMNSUNG 400 MHz |
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CPU内存 |
FROM128MB, RAM 128MB SDRAM，可通过SD卡槽进行扩展，最大支持2GB |
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显 示 屏 |
3.5in QVGA (240*320像素) 彩色，透反射式TFT-LCD，LED 背光 |
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操 作 系 统 |
：Microsoft Windows CE 5.0操作系统（多语言） |
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键盘功能键 |
25+1子母数字背光键盘，柔软按键，支持手写输入 |
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标 准 通 信 |
USB1.1主机和客户端，RS232接口 |
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标 准 电 池 |
3.7V 3200mAh锂离子电池 |
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内部备用电池 |
17mAh |
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内置无线通信选件 |
蓝牙接口Class2 V1.1，无线网符合IEEE802.11b/g标准(11Mb/S-54Mb/S)，GSM/GPRS通信模块(900/1800/1900MHz) |
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信息采集方式 |
无线通信，触笔，输入板，条码扫描，录音，摄像 |
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音 频 |
外置麦克风和扬声器, 附带迷你耳机插口2.5mm |
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尺 寸 |
190x80x25mm重量：400g（带标准电池） |
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扫描/解码速率 |
60±5次/秒 |
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识读角度 |
54°，高效读取角度44° |
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可支持条码类型 |
中国邮政码、Code 39、Code 93、Code 128、EAN-8、EAN-13、UPC、交叉二五码等标准、一维条码。符合标准：光安全性，IEC 825，为激光一级品认证：UL 60950 and UL 1604CCC, TUV, CE mark,CCC |
4.6 通讯网络
管理中心与集中器之间：GPRS，GSM，PSTN，RS232等可选；
无线水表、无线燃气表与集中器之间：无线通讯；
无线水表、无线燃气表与POS机之间：无线通讯；
集中器与POS之间通讯：GPRS，RS232。
4.7 管理系统
该软件采用面向对象的分布式软件组件CORBA技术，提供双向通讯、低压控制、报警监控、低压抄读等中间件，为支持本系统与多种平台下的管理系统之间的互操作提供可能，也为本系统的推广应用提供了更大的操作空间，主要功能如下：
（1）、数据采集
1） 数据采集通信工作站支持PSTN、GSM、GPRS方式从集中器获取数据，采用
无线通讯方式从无线水表、无线燃气表获取数据。
2） 可以定时或者随时采集用户无线水表、无线燃气表的计量、用水和用燃气事件、
开关阀状态等数据，数据采集准确、完整且可靠，为用水和用燃气结算提供了
可靠的依据。
3） 可以根据实际应用需要设置定时抄表的时间间隔、重抄次数等，灵活定制抄表策略，管理方便。
4） 对于无法抄录的计量点可以发出警报，以提醒管理人员采取相应处理措施或者
人工召抄。
5） 对于因通信主站故障导致的未能抄录的数据，在主站恢复正常时将自动实施补
抄。
（2）、计量监测
1） 远程监测用水和用燃气计量装置的运行信息，分析计量故障、窃水、窃燃气等
信息，及时发现客户用水和用燃气异常情况，生成各类标识的报警信息，如数据异常、通信异常、计量设备故障等。
2） 报警信息包括收到报警的时间、报警发生的时间、报警类型及详细报警信息等。
（3）、水表和燃气表通断控制
1） 动态监测用户的用水和用燃气的状况，为上级用水和用燃气政策的执行管理提
供准确、及时的数据。
2） 根据需要对用户的阶梯用量定额进行修改，在达到预警范围时，进行预关阀报
警。
3） 系统还具备远程强制关阀功能，对恶意欠费用户立即关阀。
（4）、自动路由
1） 系统可自动寻找每块无线水表、无线燃气表通信路由。
2） 系统可对所有无线水表、无线燃气表累计的通信结果进行分析，选择其最佳的通信路由，实现对通信路由的自动优化。
（5）、档案管理
实现档案信息的管理功能，系统可对设备（例如集中器、中继器、无线水表、无线燃气表）、参数等资料进行管理，对系统各种参数进行配置和修改。
（6）、统计分析
1） 按阶梯单价规定的定额，统计不同单价内用水、用燃气量的功能，包括不同季节、不同时段的最大用水量和用燃气量。
2） 分析总表计量数据与分户无线水表、无线燃气表集合后之间的误差值，寻找水量（燃气量）损失原因，降低能源不正常的损耗；
3）根据统计供水和供燃气的可靠性指标，分析找出提升供水和供燃气的可靠的方法；
4）统计无线水表、无线燃气表故障事件，针对故障现象，分析产生原因，与厂家一同提升产品质量、系统管理质量；
（7）、报表管理
系统提供了专用和通用（如Excel）的电子制表功能，用户可方便的建立和修改报表的格式和内容，方便的进行打印。报表内容主要包含以下部分：
1） 用户信息管理报表
2） 用户水量、燃气量统计报表
3） 水量、燃气量分析比对报表
4） 水量、燃气量损耗报表
5） 报警信息报表
6） 用户自行定义的其它报表
（8）、曲线及图形
1）具备实时及历史数据显示、设备参数显示、查询等功能。
2）具有任意计量点水量、燃气量的曲线趋势图，并可按月、年显示电量曲线。
3）具有多种显示方式，例如数值、棒图、曲线趋势图、表格、饼图等。
4）实现在线数据查询、拷贝和打印历史文档功能。
所绘制的曲线包含以下几类
a. 水量、燃气量曲线
b. 水量、燃气量损耗率曲线
（9）、系统安全
1）具备用户和权限管理、系统配置、数据存储和备份等系统管理功能。
2）操作系统和数据库的安全：授权使用用户、关闭不必要的端口、及时更新补丁。
3）应用系统权限控制到菜单级，不同权限的用户只能执行相应的菜单规定的操作。
系统的原始数据库有严密的安全保密措施。
五、前景展望
l 智能水表、无线水表
中国拥有十二亿人口的市场，假设每十人拥有一只智能水表（12亿/10）就得一亿二千万只水表，根据现有管道水拥有量及发展趋势，按国务院《中国21世纪议程》明确指出城市家用水表普及率应达到100%的目标，预计未来十几年乃至三十年时间才能达到普及率目标，且城市居民用户逐年还在增加，可以预言，该产品的需求将在很长时期内长盛不衰，市场前景十分广阔，是一个具有规模效益的产品。
目前仍然采用“先供水，后收费”的抄表计费办法，自来水部门需派大量人力抄表收费，而且相互扯皮，发生纠纷拖欠水费的情况屡有发生，实际上已形成了一种没有钱也可以用水的事实。即增加了供水管理的难度和供水成本，降低了供水效益又直接影响了水商品化和供水管理体制改革的进程。有关资料表明大多水企业都背负着巨额的亏损与沉重的债务包袱，负重爬坡，步履蹒跚。因此，市场经济促使城市供水按经济规律、价值法则办事已刻不容缓。当前，水部门都在采取各种措施寻求现代化的科学管理手段，为此市场对质优价廉的新型智能水表已显的十分迫切和需要，所以无线水表刚好赶上现在发展的好时机。
详细智能水表、无线水表的未来5年发展趋势，请见如下附件；
l 智能燃气表、无线燃气表
随着国家西气东输工程的实施，全国主要城市正逐步普及天然气的应用，与之配套的燃气表需求近几年来以几何倍数猛增，同时，免上门抄表收费的智能预付费气表、无线燃气表越来越受到各燃气公司及用户的青睐。
每个城市（省城约为60万户）按30万台燃气表计算，100个这种城市，需安装3000万台气表，其中50%用智能燃气表和无线燃气为1500万台，就有45亿元的需求。燃气表市场蕴藏着巨大的商机，市场前景非常可观。
l 附件：水表市场未来五年预测
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