1、WCTU技术

1.1、什么是WCTU

        WCTU（the wireless control collect transmission unit )全称为无线控制采集传输单元，是专门用于将串口数据（RS232、RS485、RS422、TTL、A/D、IO）转换为IP数据进行传输或者反向转换把IP数据转为串口数据进行传输的无线终端设备。WCTU是厦门为那通信科技有限公司自主研发的综合DTU/RTU及短信收发功能为一体的高性能工业级无线控制采集传输设备。

        WCTU兼容多种网络制式： 2G/3G/4G，完美支持电信/移动/联通三大运营商网络，智能网络制式切换。

1.2、工作过程描述

        WCTU是一款主动发起与数据中心建立连接通信，并保持通信长久连接的无线控制采集传输设备。由于WCTU登陆网络时，通过运营商网络认证拨号成功后获取到一个随机分配的IP地址。因此，这就要求数据中心具备固定的公网IP地址或域名。数据中心的公网IP地址或域名作为参数存储在WCTU内，以便WCTU一旦上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。

        WCTU还提供了网络或短信的I/O报警和控制功能及其A/D采集功能。

        I/O报警功能：WCTU监测与其引脚相接的电平变化。当I/O电平变化符合预设的状态时，WCTU会通过网络或短信向服务器或指定的手机号上发送报警信息，从而达到报警功能。

        I/O控制功能：用户可通过网络或指定的手机号码向WCTU发送控制命令，控制外部I/O引脚的电平变化。与其引脚相接的下位机设备通过监视引脚的变化来做相应的动作，从而达到控制下位机的功能。

        A/D采集功能：WCTU同时自带A/D采集接口，能自定义采集周期，对前端传感器模拟量数据进行实时采集，并转换成数据量主动或被动的上传到远程服务器上。

1.3、WCTU的优势

        WCTU通信方式适合于野外、移动、较难或无法布线的环境下使用。目前，还存在很多监测站与各采集点采用电话线传送数据或使用人工抄录方式，实时性差，费用也不便宜。而WCTU完全的规避了这些缺点和不足，更加适合于野外、移动、较难或无法布线的环境下等等。

        WCTU无线传输数据有以下优势：

        1．WCTU用户可随意分布和移动自己的采集点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的采集点无需进行拉线，埋线等工作，较使用光纤或专线安装投资较少，设备安装方便。

        2．安装价格低廉、节约成本，与拉线埋线相比较WCTU其终端价格比安装有线的费用便宜很多。

        3．双向传输功能：WCTU通过无线方式与数据中心进行连接成功后，WCTU与数据中心就可以进行双向的可靠传输。

        4．数据传送可靠：WCTU适合频繁的突发型数据业务及其大量的数据转发业务，支持TCP/IP通信，通信质量稳定可靠。

        5. 支持IO报警功能：支持六路IO报警功能，当下位机设备出现异常情况时，WCTU产生报警信息，及时联系相关人员处理，减少损失。

        6. 支持远程短信控制、配置功能，相关管理人员可以实时的控制设备跟修改WCTU配置。

        7. 支持多种安全加密协议方式，WCTU支持AES、3DES、DES等加密方式，防止用户信息泄露及用户信息的安全。

        8. 支持状态灯查看运行情况，可以快速判断设备当前运行状态。

        9. 支持远程在线升级，不用在担心由于设备需要升级而跑到现场操作，浪费人力物力，减少企业开支。

        10. 支持通信串口和调试串口分离模式，设备调试期间，不影响正常的数据传输。

        11. 优化了485的通信功能，485同时收发串口数据不会出现数据乱码的现象。

1、系统组成方案

        系统的组成主要是前端采集仪器收集到仪表数据信息后，通过WCTU的方式把仪表数据发送到监控中心，前端设备的传输设备就是用了厦门为那通信自主研发的WCTU,进行传输的。WCTU与数采中心的连接总体上有两种方案：WCTU(XXX网络)+INTERNET（固定IP/动态IP）连接；WCTU(XXX网络)+APN专网；WCTU(XXX网络)+中心转发（固定IP/动态IP）。

1.1、 <!--[endif]-->系统连接方案1

        该系统结构是WCTU的无线传输功能，利用运营提供的移动网络信号，把串口接收的数据，通过无线网络的方式传输到网络中指定的公网IP上面。上位机软件在根据采集的数据进行分析跟组合，并显示在显示器上面，并存于采集中心的数据库中。在采集中心再搭建一个WEB服务器，可以让用户在任何可以上网的地方看到现场的实时采集数据的查看，并可以对现场的设备进行控制。根据WCTU的IO报警、控制特性，用户可以短信接收设备的工作状态，也可以通过手机短信的方式对设备进行控制。

图1.1-1

1.2、系统连接方案2

        该系统结构是利用运营提供的移动内部网络信号（APN专网业务），把串口收集的数据，通过APN专网的方式传输到运营商提供的APN数据采集服务器。上位机软件在根据采集的数据进行分析，并通过显示器显示，并存于采集中心的数据库中，以方便查询。

图1.2-1

1.3、系统连接方案3

        该系统是为了解决，那些由于没有公网IP或者没有APN专网用户设计的一种连接方式，由于数据采集电脑没有公网IP(APN专网)，导致WCTU无法直接找到采集电脑，并进行传输数据，为了解决这个方面的问题，我们使用了中心转发机制，首先WCTU连接到中心转发服务器，客户采集电脑也连接到中心转发服务器，客户采集电脑需要任何数据可以从转发服务器进行请求，也可以设置成实时传输的模式，进行数据的收集。根据WCTU的IO报警、控制特性，用户可以短信接收设备的工作状态，也可以通过手机短信的方式对设备进行控制。

图1.3-1

2、系统功能

        功能原理：

        系统管理软件安装在物业管理中心，或者安装在各个区域的水、电、气的分公司。通过辖下的集中器随时调用采集终端内任一表计的数据并进行处理并通过WCTU跟中心进行联系，同时可以对系统内设备发出各项指令操作。计算机安装于物业管理中心内，或者安装在各个区域的水、电、气的分公司。通过抄表系统管理软件对整个系统进行自动抄表及管理。

2.1、数据安全性

        数据安全性由五方面构成：

        第一，数据库是由ORACLE公司提供的数据库系统，它的安全性高，允许多用户操作而不破坏数据的完整性，用它来做数据库可以保证数据的安全；

        第二，中心采集系统对用户实现分级权限，根据使用者相应的系统权限，限制人员改变数据库和硬件设置，以保证数据的正确性跟数据的隐秘性。

        第三，防火墙功能防止黑客的恶意破坏，完善的数据双备份功能，防止中心管理服务器硬件系统故障，导致数据丢失，强大的中心冗余备份，在主中心故障的时，启用冗余中心接受当前的仪表数据。

        第四、完善的系统日志：系统日志记录了进入系统，离开系统，系统操作记录，并实时记录改变运行参数操作者。

        第五、WCTU内部由软件实现丰富的加密方式，包括：AES、DES、3DES等多种加密方式，就是用户数据在通信中被截取也不用担心数据的丢失或者被篡改，保证数据的安全性。

2.2、自动抄表功能

        中心管理软件，可以设置的抄表开始时间和抄表间隔，抄表方式有按月抄表、按星期抄表、按天抄表等等。抄表时间的功能是让采集中心到预定的抄表设置时间，系统便会主动发起去抄采集器或仪表内的请求命令。对于系统第一次抄不上数据，系统会自动补发命令进行重新抄写或人工发命令补抄，对应一直抄送失败的设备进行统计，好安排工作人员去现场及时排查故障。

2.3、设备检测功能

        设备检测功能的工作原理就是实时发送检测包，现场仪表对检测包进行回应，如果在规定的时间内收到回应表表示仪表工作正常，相反表示仪表仪出现异常。为了及时了解现场仪表的工作状态，防止仪表工作异常，对用户使用产生影响，导致日常生活出现困扰，以及出现企业的经济的损失。数据管理系统会对一直回应失败的设备进行统计，并打印出来，好安排工作人员去现场及时排查故障。

2.4、电费管理功能

        在到规定的收费日期前，集体抄录一次仪表当前的数据。确保数据库内的数据是当前仪表的实时数据，利用自动计算功能计算出当月用量及相应的费用，并可以输出报告及其用户编号。交纳费用时，只需输入用户编号，当月用量和费用就会由程序自动填写好，每笔费用都有详细记录，方便账目输出，便于对帐。

2.5、设备管理功能

        开箱告警、停电告警、短路告警、高温告警、过载告警、倾斜或移动报警、拆卸告警、设备工作异常告警等；控制对欠费用户进行拉闸限用的功能等。并提供数据保护功能，在停用48--72小时内仍可抄表和监控。本系统结合短信平台，在对欠费用户进行催缴的功能。对现场设备异常的告警功能，可根据具体内容发短信给相关的管理人员，并及时到现场处理问题。

图2.5-1

3、结论

        远程自动抄表系统通过科技化、自动化手段，提高各个管理部门主动服务的能力和水平，及时处理可能出现的问题，加上自动抄表系统节约的人力物力能够帮助企业提高服务效率和服务内容，能够更好的实现与用户之间的和谐相处，为各个主管部门创造良好的社会形象和社会效益及其经济效益。