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摘要：本文提供了一种基于GPRS网络的自来水远程自动抄表系统设计原理和实现方案，简要介绍了GPRS技术的基本知识，描述了GPRS无线传输应用于自来水远程自动抄表系统的实现方法。通过实际应用，获得了理想的效果.
关键词：GPRS DTU；DTU；Internet；自来水；
一、系统简介
随着供水部门对“一户一表”工程改造的推进，以及对自动化的要求，远程自动抄表系统已成为自来水自动化管理和智能化控制不可缺少的组成部分。为了适应供水公司用户水表和现代智能化楼宇用水管理的需要，方便水表用户缴水费，目前厦门才茂通信专门为供水公司、物业管理公司设计了基于GPRS无线网络的自来水远程自动抄表系统。该系统将计算机技术、移动数据通信技术、数据网络技术、自控技术溶为一体，可自动完成用水户水表网络的远程数据采集、纪录、实时监测、统计分析、打印和供、停水控制等管理工作。
二、系统组成
GPRS自来水远程自动抄表系统由监控中心、通信网络和无线网络水表（数显水表＋CM3150P DTU）组成。监测中心包括中心站机、计算机及系统软件、显示器、打印机等设备，中心站机与无线网络水表的通信采用中国移动的GPRS网络。该系统适用于与供水公司距离遥远、分散单独的水表用户，系统网络方框图如图2所示：
三、系统功能
1、自动检测功能：系统对水表的用水量（流量）等参数（压力）的数据进行采集、监测、纪录，并进行数据分析处理，形成各种图形和报表，实现远程无人自动抄表。
2、动态显示功能：可定时或随机在自动抄表系统网络图画面上动态显示每只水表的用水量和整个系统所包括水表的总水量。
3、打印功能：可打印每只水表的月、年报表和月水费单，可打印总用水量的日、月、年报表和收水费的月、年报表。
4、数据管理功能：建立历史数据库，存储原始数据，供统计分析使用。对采集的用水量等数据进行累计值、平均值、最大值、最小值等的分析计算，系统数据库适合扩充和维护，可满足各种规模的供水部门数据抄表和维护使用。
5、合并、网络浏览功能：本系统可与供水公司的服务器连接，通过局域网接入供水公司现有用水营业收费电脑管理系统，实现信息共享。
6、银行自动缴费：通过监控中心收费管理系统与银行挂接，计费灵活方便。
7、可依据用户缴纳水费情况控制供水或停水，具有支持IC卡功能。
四、系统主要设备
1、中心站机：用于发送监测中心计算机的指令和接收无线网络水表的信息，并将信息通过RS-232/RG45通讯接口送入计算机。
2、系统软件：
系统开发的专业软件，它结合了国际最新软件流行趋势，可在Windows98、Windows2000、WindowsXP、Liunx等主流操作系统上运行。系统软件通过中心站机发布指令，对本系统实施监测，负责各采集站点的配置和网络管理，同时将输入数据写入数据库，可发布指令，实现参数设置、数据监测、统计分析和报表打印及供、停水控制等处理。
3、CM3130P GPRS DTU 技术参数：
CM3150P GPRS DTU采用ARM9高性能工业级嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支撑平台,超大内存,内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈。为用户提供高速，稳定可靠，数据终端永远在线，多种协议转换的虚拟专用网络。针对网络流量控制的用户，产品支持语音，短信，数据触发上线以及超时自动断线的功能。同时也支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能。
3150P实物拍摄
一．无线参数
1、 支持EGSM900/GSM1800无线网络
2、 GPRS multi-slot class 10
3、 编码方案：CS1~CS4
4、 符合SMG31bis技术规范
5、 Compliant to GSM phase 2/2+
6、 支持数据、语音、短信和传真
二．硬件系统
7、 CPU:工业级ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache(业内最高级CPU)
8、 FLASH：8MB（可扩展至32MB）(业内最大内存容量)
9、 SDRAM：64MB（可扩展至256MB）
10、 接口：
1个RS232串口。串口速率110~230400bits/s
指示灯：具有电源、通信及在线指示灯。
天线接口：标准SMA阴头天线接口，特性阻抗50欧。
SIM卡接口：3V/5V标准的推杆式用户卡接口。
电源接口：标准的3芯火车头电源插座。
语音接口：标准的耳机麦克风接口。
11、 供电：
外接电源：DC 9V 500mA
宽电压供电：DC 5-35V
通信电流：350mA
待机电流：35mA
12、 工业级无线模块
GRPS模块：Simens MC39i
13、 尺寸
外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天线及固定件）
14、 其他参数:
工作环境温度 -25~+65ºC
储存温度 -40~+85ºC
相对湿度 95%(无凝结)
三．软件功能
1. 智能防掉线，支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线。
2. 支持RSA，RC4加密算法
3. 支持虚拟值守VWM（Virtual Man Watch）功能，确保系统稳定可靠
4. 支持虚拟数据专用网（APN）
5. 透明数据传输与协议转换，支持多种工作模式
6. 支持数据中心动态域名和IP地址访问
7. 支持双数据中心备份
8. 支持多数据中心
9. 支持主从模式
10. 支持短信、语音、数据等唤醒方式以及超时断开网络连接。
11. 支持短消息备份及告警。
12. 多重软硬件看门狗
13. 数据包传输状态报告。
14. 标准的AT命令界面
15. 可以用做普通拨号MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持远程配置，远程控制
18. 通过串口软件升级
19. 同时支持LINUX和WINDOWS操作系统
四、网络水表
规格与普通水表相同，精度达到国家标准规定的计量等级。该水表结合了厦门才茂CM3150P GPRS DTU，具有计量准确（遥测显示水量与水表本身读出的数值完全相同）、工作稳定可靠、功耗低、数据无漏失的特点，解决了以往远程数字计量误差、怕停电、耗电量大、怕干扰的缺点。网络水表可直接使用220V市电，或采用直流电源。无线网络水表不需另配测站机，它具有测站机的类似性能，可通过CM3150P GPRS DTU与中心站机直接采用中国移动数据无线网络通信。
5、计算机（电脑）、液晶显示器或投影机、打印机、不间断电源、避雷器等设备为外购通用或专用产品，根据抄表系统和用户的需要而配置。
五、系统特点
该系统具有下述特点：
1、该系统具有GPRS的各种优点，即：
1.1 永远在线：只要激活GPRS后，将永远保持在线，不存在掉线问题；类似于一种无线专线网络。
1.2 高速传输：由于GPRS采取了先进的分组交换方式，数据传输最高理论值可达171.2kb/s。因此，本系统在一条可移动的信息高速公路上传输数据。
1.3 按量收费：GPRS按照本系统接收和发送数据的数量来收取费用，没有数据流量的传递时，即使在线，也不收费。因此，它是一种面向使用、科学合理的计费方式。
2、该系统的自动检测抄表功能可使供水公司（或小区物业管理部门）及时、准确地掌握用户用水量和计收水费的情况，使供水管理和服务质量水平跃上一个新台阶，有力地促进供水公司（或小区物业部门）现代化管理水平的提高。
3、该系统可彻底解决用水的实时管理、实时计量和远程控制的问题，为供水公司实现远程自动计量、水量分时计费、水损分析管理和用水系统实时远程监控等现代化供水管理提供了可靠的手段。
4、实现远程自动抄表可减少抄表和相关的员工人数及费用开支，降低员工劳动强度，提高抄表工作效率；该系统的计量准确无误将避免人工疏忽的漏抄、误抄、估抄；该系统的实时监测可减少由于管道破裂漏水、用户违章用水等造成的水量损失；该系统的应用将有效地提高供水回收率和降低供水管网的运行成本。
5、配置大容量非易失存储器，可存储大量的水表数据，停电数据也可保存10年；密码保护，非授权用户无法操作。
六、系统显著的经济效益
1、较低的工程造价
由于城市的自来水供水普及率一般均达95%以上，千家万户的水表既分散又远离供水公司，多年来供水公司所应用的无线遥测系统的通信一般都采用电台。如采用该种通信方式，供水公司的测控中心均需配置电台、专用电源和高增益的铁塔天线，在市区各处水表用户的测点除配置电台及专用电源外，还需配置高增益的定向天线。而本系统的通信采用中国移动的GPRS网络，在水司的测控中心只需配置内置天线的中心站机，水表测点只需配置无线网络水表或测站机。该型号的无线网络水表和测站机，每台仅占用一个移动电话号码，其通信的可靠性与移动电话一样。因此，本系统的工程造价比应用电台的系统造价至少低10-20万元以上（测点数量越多差价越大）。
2、低廉的运行费用
2.1 本系统采用中国移动的GPRS通信网络，不需使用电台、不需架设铁塔天线或定向天线等配套设备，无线网络水表和测站机基本上可免维护运行，不需配备专业技术人员维修保养，因此维修费用低。而采用电台通讯需向无线电管理部门申请频道资源，需配备专业技术人员维护，那么维修费、员工工资和交通费，加上电费和频道占用费等，其综合运行成本开支每个月不少于3000元。
2.2 可与中国移动通信公司签订使用其通讯网络的协议，并按传输量计费。采用GPRS方式的计费标准为：0.01元/1kb，最低收费为每月20元。每个测点传输量以2kb/次计，如果每小时传输1次数据，那么1个月的话费=2kb×24×31×0.01元/1kb=14.88元；按最低收费也就是20元。目前，有的远程自动抄水表系统的通信采用中国电信的电话线传输，如果每小时传输1次数据，那么每个测点1个月的话费=24×31×0.20元=148.80元；因此，采用有线电话线传输的通信计费与本系统采用GPRS相比为148.80元÷20元=7.44倍。
七、结论
综上所述，应用GPRS的自来水远程自动抄表系统具有显著的社会效益和经济效益，其先进性、实用性、扩充性、安全性、可靠性，使得她必将在供水行业越来越广泛地推广应用，为供水行业的发展做出更大的贡献。
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