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天然气无线数字远程抄表系统方案-1-天然气无线数字远程抄表系统方案——系统总体方案一、前言为了更好地体现“以人为本，客户至上”的服务理念，提高服务质量，加强公司的管理，宜宾市燃气公司与四川信通公司经过长期的友好合作，决定在宜宾市燃气公司开发和实施“无线数字远程抄表系统”。我们可选取GPRS、GSM短消息、CDPD、无线数据综合运用为系统的通信方式，其中GPRS无线分组、2.5G宽带业务具有安装简便，使用费较低，抗干扰能力较强安装简便，使用费较低，抗干扰能力较强等诸多优点。目前，我国大部分城市将陆续开通GPRS业务，这是城市公用事业监控系统所采用的主流传输资源，是城市公用事业监控系统通信方式的必然趋势。目前，我公司在城市路灯监控系统中已经全面使用GPRS、GSM短消息、CDPD、无线数据传输电台等通信方式并收到很好的使用效果和积累了大量的先进经验。二、系统设计概述1、本系统的主要特点（1）网络版软件设计，可以方便地在任何联网的一台电脑上进行操作，非常易于实现远程联网。可以利用GPRS无线上网联通监控中心，浏览监控中心的数据信息。（2）为保证在公共网络上系统能够安全的运行，监控中心采用了多级操作口令，监控中心和各级终端之间采用了自动动态密码保护，保证了系统运行的绝对安全性。（3）完全自行开发研制的高度智能化数据采集器，拥有自主的知识产权，并且在城市路灯管理系统中已广泛应用，我们可以根据用户的需要自由更改设计而不会受到非自行设计产品带来的约束。（4）支持GPRS、GSM短消息、CDPD、无线数据传输电台等多种通信方式，完全可以实现实时监控和数据采集。（5）采用BCD编码技术自主开发的机械表头、无论数据采集器、智能监控终端以及主控中心等电子部件产生故障都不会影响用户用气和计量。（6）所有硬件均使用即插即用型，安装、维修极为简便，除主控中心计算机外任何部分的维修都不会影响系统的正常运行和数据安全。（7）各智能终端和单元数据采集器使用太阳能不间断电源供电设计。不受市电供应影响；电源使用寿命为2～3年（免维护）。监控中心全部采用UPS不间断供电设计，使用这样的设计可实现在无市电环境下完成数据采集和监控。（8）独特的气表电子防盗装置，可有效的防止破坏表头盗气现象，配合智能数据监控系统可实时向主控中心报警。（9）独特的无线监控中心除具有中心声光告警外同时支持远程手机短消息告警，即可实现主控中心实现有人值班无人值守。天然气无线数字远程抄表系统方案-2-2、设计主要依据GBJ93-86工业电气自动化仪表工程施工及验收规范BCD物理编码技术同时，系统的设计还参照如下技术规范和标准：GB8566计算机软件开发规范GB/T12504计算机软件质量保证计划规范ANS1488可编程仪器的数字接口3、系统设计原则本着以可靠性、实用性为前提，兼顾先进性的原则制订本系统设计方案。1、先进性：整个系统在五年内保持先进，系统所采用的设备与技术能适应以后发展。2、可扩展性：能够适应不断增加的业务需求，当增设新的智能数据采集点时，只需简单地增加少量部件。3、开放性：整个网络是一个开放系统，能容入不同厂商的产品和现有的管理软件。4、灵活性：系统组网方式灵活，系统功能配置灵活，利用现有资源灵活，将各类型资源的利用，都溶入组网方案之中。5、可靠性：组网设备可靠，组网方案可靠，硬件质量可靠。6、可操作性和可维护性：系统操作简单易学，操作人员可快速掌握使用方法。硬件设备安装简单，监控器本身和现场设备之间具有明确清晰的接口，出现问题时可迅速找出故障原因，便于安装和维护。7、易用性：从天然气公司角度出发，系统的运行能节省大量的抄表人员、数据录入人员和稽查人员。使主控中心少人值守或无人值守成为可能。充分利用现有资源，尽量降低成本，提高服务水平。使系统具有较高的性能价格比。8、时性GPSRS通讯系统具有很快的响应性能。三、数据传输方式监控系统是我公司开发的一个集中监控系统，它能对独立分布的各种设备进行集中监控、数据采集和维护管理。通信传输利用GPRS公共无线数据网络、GSM短消息服务系统、天然气无线数字远程抄表系统方案-3-无线数据传输电台多种方式。无线传输方式克服了分控点上有线通信线路布线困难的缺点。根据监控系统总体方案的要求，可设一个监控中心，N个分控点的情况，该系统监控中心设于城市公用事业管理部门值班中心。1、GPRS公共无线网络服务系统这是中国移动推出的GPRS服务，它的出现，提供了一个方便、可靠的无线传输资源，给无线监控行业注入了新的活力。使用该通信方式，可在中心安装GPRSMODEM一台，通过GPRS网络与终端GPRSMODEM进行通信。完成遥测、遥信和遥控。发生报警时通过GSM短信方式通知值班人员及时处理故障报警。而在各分控点，每一个采集器的标准串口上都会配置一部GPRS无线数据通信MODEM，用于和中心进行数据交换。系统采用GPRS服务系统为传输资源时，可采用故障上报和巡检相结合的工作模式。在分控点上安装的智能终端可根据预先设定的告警限判断分控点设备是否发生故障，当分控点设备出现故障时（例如一用户盗气报警、无数据上报或用气数据不停即可能漏气等），可立即向监控中心上报故障信息，故障上报时间在10秒以内（正常情况下约3秒），且分控点的数量不影响故障上报的时间。支持多点同时告警上报是GSM短消息通信方式所特有的强大功能，它大大缩短了故障响应的时间。同时，为了在无故障时监控中心维护人员也能够查看分控点信息，系统也支持巡检工作方式，即监控中心可定期查询各个分控点运行信息。监控中心可通过向分控点发送指令采集数据和监控检测设备的运行。2、GPRS无线通信方式这是中国移动无线数据新业务。它的出现，提供了一个目前为止最先进、方便、可靠的无线传输资源，必将成为无线监控系统的主流传输资源。3、GPRSMODEM简介GPRSIPMODEM是针对日益成熟的GPRS技术而专门设计的，该MODEM支持标准的AT命令界面，大大方便了程序设计，具有标准的RS232接口，可方便的与我公司司智能终端相连。GPRSIPMODEM目前在美国、法国、加拿大、台湾均有生产，目前国内在这方面也天然气无线数字远程抄表系统方案-4-有新产品推出。4、监控中心基本组成及功能监控中心是整个监控系统的操作、维护、处理、统计、分析和监管的中心，肩负着与其它管理网络互联任务。全网络化的设计使得任何一台联网的电脑都可以实现浏览（当然，必须具有监控中心赋予的操作权限），并且可以方便地实现远程联网。在试点工程和第一期工程中，监控中心由一个数据库服务器、前置监控工作站、后台监控工作站、内置于用户工作站内的多用户卡、内置于数据库服务器内的Dialogic语音卡、一台打印机、HUB、门禁系统及若干MODEM组成。监控中心支持可擦写光盘进行数据备份。数据库服务器采用专用服务器，前置监控工作站则采用工业控制计算机，后台监控工作站采用品牌微机，保证系统工作的高度可靠性。监控中心采用不间断供电设计。后台监控工作站功能分为六大部分，分别是监测、控制、告警、网管、报表和管理功能。5、语音告警上报及短消息远程告警前置监控工作站是监控中心的监控平台，负责收集、分析和查询各监控单元上报的各种实时数据及告警信息,对告警信息发出相应声光告警信号；同时值班人员通过数据监控业务台发出监控命令，进行监控处理。在重要告警产生时可根据用户的设置，近程采用警笛告警和发光闪烁告警，远程利用语音卡自动呼叫工作人员，并以语言提示的方式告诉用户告警的名称及告警发生的时间、地点、类别、级别。例如，当XX路XX小区XX单元XX用户气表表头防盗报警，值班人员或相关人员的手机立即振铃，维护人员摘机后即可听到语音告警“监控中心报告：紧急告警，XX路XX小区XX单元XX用户有盗气嫌疑。请立即处理”，反复播放三遍。告警解除后，维护人员可以收到告警解除的语音提示。当监控中心操作人员确认告警信息以后（按下告警确认按钮），告警声音消除，远程语音告警停止，告警指示灯依然闪烁，直到新告警发生，才重新打开告警声音。除了以语音告警的方式向值班人员或相关人员发出告警外，我们也可以利用手机发短讯的方式向用户告警，告警时维护人手机的屏幕上可以直观显示告警时间、地点、级别、类型等。例如同样是当XX路XX小区XX单元XX用户气表表头防盗报警，手机显示信息如天然气无线数字远程抄表系统方案-5-下(手机支持中文短消息)：除了上述主动告警功能以外，主要功能是当工作人员发出数据采集的指令后，在很短的时间内可以将入网的所有用户的用气量全部采集完成并导入现有的收费系统内进行下一步工作处理。6、远程联网外地漫游人员或维护人员可通过Inter网络接入监控中心，实现和监控中心完全一样的操作功能。当然，使用该功能必须有监控中心系统管理员的授权。四、系统总体结构XX路XX小区XX单元XX用户有盗气嫌疑发信人：+8613981710XXX发信人：+8613005476875天然气无线数字远程抄表系统方案-6-本系统的分为三大组成部分：表头、采集器、中心计算机系统。表头负责将用户表的数据读出来，采集器负责根据中心计算机系统的命令将多个表头数据读出来的数据以GPRS的方式上报，中心计算机系统负责完成抄表数据的采集、及其他用户数据的管理和与银行系统的接口。表头采集器中心计算机银行表头GPRS网络GPRS无线网络………………GPRS天线主控中心通讯适配器主控中心计算机计费系统打印机N个终端用户用户用户用户用户用户用户用户用户用户RadiooRadiooRadiooRadioo用户用户用户用户用户用户用户用户小区A小区NN个小区天然气无线数字远程抄表系统方案-7-图一硬件系统总体结构五、表头设计方案1、表头封装为了提高集中器的适用范围，对于不同类型的表头进行封装，封装后，表头读数与具体的技术无关，表头与集中器根据协议进行通信，这样，采集器与表头的结构无关，做到了采集器的通用：图二表头封装结构2、表头类型由于客观条件所限，目前煤气表表头有很多种类型，但其可靠性与性价比都没有经过充分的验证，为了提高系统的可靠性，降低系统的风险，系统目前准备采用的表头有以下几种：（1）脉冲表头通过多方验证并测试，我们采用了一种比较可靠的脉冲传感器（山东维微科技公司开发的一种专利产品），并针对这种表头设计了专用的数据处理硬件系统，以实现脉冲的计数和与集中器的通信。图三脉冲表头结构设计（2）直读表头采用可靠的机械直读表头方式进行。这种方案利用机械的方式识别字轮位置，不需要电子元器件，因而降低了成本，也避免了因元器件寿命而影响表头寿命的问题。3、供电问题的解决通过长期的工程实践，我们充分认识到了供电问题的重要性。为此专门多次请教有关表头采集器根据协议进行通信脉冲传感器单片机脉冲信号，计数集中器通信天然气无线数字远程抄表系统方案-8-的专家，以寻求最佳的解决方案，最后开成了两种解决方案。（1）蓄电池供电这种方案采用专用的蓄电池供电，其结构如下所示：图四蓄电池供电示意图这种方案中，蓄电池通过电度表接市电，经过测算，这种方案的投资比较低，电表：50元，电池40*6=240元。合计：约300元每栋楼。与专用电池相比而言，这种方案的户平均成本比较便宜，而且可以保证在市电有或无的情况下均能保证系统的正常工作。由于要布线，施工的成本比较贵，并且不能排除在进行旧表改造时部分用户不允许进行施工的情况的存在。（2）专用电池供电这种方案比较简单，每只表均配备一个专用电池独立供电，为了保证电池的寿命，初步决定选择镍氢电池。这种方案施工比较简单，但由于电池的成本比较高（成本在30元左右），户平均成本比较高。此处，电池的使用寿命与温度、湿度等诸多因素有关，用户表的所处的环境将直接影响其使用寿命。六、表头与集中器接口设计表头与集中器的接口初步考虑了有线方案和无线方案两种。两种方案适用于不同的条件。楼宇表头电度表蓄电池电源及通信线市电表头表头表头表头天然气无线数字远程抄表系统方案-9-1、有线方案根据表头的选型，对于电池组供电方式，决定采用有线的方案。考虑到系统的扩展性，有线方案采用通用的485总线