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無(wú)線(xiàn)通信在機械水表中應用的研究與探索論文
本文研究了現代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、計算機技術(shù)、水表計量技術(shù)，對原有的機械水表進(jìn)行改造，探索無(wú)線(xiàn)自動(dòng)水表抄表系統的研究。
0 引言
當前，在我國的很多地區都采用人工抄表方式收繳水費。例如自來(lái)水公司每月要派專(zhuān)人上門(mén)抄表，不僅影響居民的日常生活，給用戶(hù)帶來(lái)很多不便，而且若業(yè)主是上班族，會(huì )出現長(cháng)時(shí)間收不上水費的情況;且隨著(zhù)人們自我安全意識的不斷加強，抄表員是否能不能敲開(kāi)住戶(hù)的門(mén)也是一個(gè)不大問(wèn)題。因此人工上門(mén)抄表工作不僅費時(shí)費力，而且效率低，誤差大，給管理工作帶來(lái)很大困難，嚴重影響行業(yè)的發(fā)展。為解決該問(wèn)題，建設部在1996年左右給新建樓房提出了“三表出戶(hù)”或“水表一戶(hù)一表”的新要求，工作開(kāi)展也算迅速。但該方法主要適用于新建樓房，對于早期的樓房，因施工難度較大等原因則難以推廣。
本文的研究證實(shí)基于早期樓房施工難，推廣難的需求，將無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)與水計量智能化結合起來(lái)，對原來(lái)的水表系統進(jìn)行改造，設計為自動(dòng)抄表系統。該系統包含用戶(hù)表子系統和抄表終端子系統及PC機(筆記本電腦)。用戶(hù)表子系統安裝在用戶(hù)家，完成用水量的測量與發(fā)送;操作員只要在樓下持筆記本電腦和抄表終端，輸入用戶(hù)的編號，將該信息發(fā)送出去，便可得到用戶(hù)的用水量。所以，用本方案進(jìn)行抄表既準確又方便，既能提高抄表人員抄表的工作效率又能減少抄表人員上門(mén)抄表的麻煩，也能減少用戶(hù)與供水部門(mén)之間的糾紛。在改造過(guò)程中，不僅對早期的機械水表容易改造，而且對新建小區的新水表設計也較容易實(shí)施，適應現代所有水表用戶(hù)對用水繳費的需求。
1 水自動(dòng)抄表國外的發(fā)展歷史與水平
國外一些國家采用短距離無(wú)線(xiàn)抄表系統已發(fā)展多年，像BADGER、ABB、NEPTUNE、SENSUS等公司都較早推出了自己的無(wú)線(xiàn)抄表系統。
主要有以下幾種類(lèi)型：
�、贌o(wú)線(xiàn)組網(wǎng)抄讀系統：此系統用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )來(lái)控制水表的流量，數據的采集與傳輸用專(zhuān)門(mén)的設備來(lái)讀取;②有線(xiàn)采集，遠距離無(wú)線(xiàn)發(fā)送的自動(dòng)抄表系統：運用可以遠距離發(fā)送數據的數據采集器來(lái)讀取數據，再用可遠距離傳送數據的設備將水表中的數據上傳即可;③車(chē)載巡抄系統：在水表安裝無(wú)線(xiàn)遠傳設備來(lái)上傳水表數據，利用車(chē)載的無(wú)線(xiàn)數據巡抄設備來(lái)完成數據的讀取;④智能卡水表抄表方式：以預付費的形式來(lái)管理居民的用水;⑤總線(xiàn)智能抄表：總線(xiàn)智能抄表技術(shù)在國外非常流行，許多國外的公司較早采用的一種主流抄表技術(shù)。此方式是基于在原有水表上裝配一個(gè)采集模塊，實(shí)現單獨抄表或組網(wǎng)抄表兩種模式，既便捷又高效;⑥無(wú)線(xiàn)收發(fā)式水表系統：通過(guò)計算機技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)及水表計量技術(shù)相結合，將計量、數據采集及處理于一體。此系統只在相應的設備上安裝信息采集、處理及存儲模塊，通過(guò)設置無(wú)線(xiàn)收發(fā)控制裝置，在不聯(lián)網(wǎng)的情況下，就可實(shí)現遠程無(wú)線(xiàn)收發(fā)功能。此種水表使用的數據傳輸芯片不用進(jìn)行頻段的申請，也不用設專(zhuān)門(mén)的線(xiàn)路，且設備的維護和安裝非常方便。因此采用無(wú)線(xiàn)收發(fā)方式進(jìn)行數據傳輸的抄表方式是未來(lái)抄表技術(shù)的發(fā)展趨勢，且該種方式正在發(fā)展中。
2 水自動(dòng)抄表國內的發(fā)展歷史與水平
國內水自動(dòng)抄表的現狀：隨著(zhù)我國經(jīng)濟生活水平的迅速提高，人工抄表收費與現在的居民生活水平存在著(zhù)越來(lái)越多的隱患及問(wèn)題，其中最突出的一個(gè)問(wèn)題就是抄表時(shí)進(jìn)戶(hù)難、收費更難，具體情況如下：
�、偃霊�(hù)難：由于居民安全意識的不斷加強，抄表員很難敲開(kāi)用戶(hù)的門(mén)，因此水費往往無(wú)法百分之百的回收，供水公司長(cháng)期蒙受經(jīng)濟損失;
�、诠芾碣M用過(guò)高：如5萬(wàn)用戶(hù)，需要的抄表工人及管理人員在20到30人，年費用需60萬(wàn)元左右。由此可見(jiàn)光抄表用去的費用就較大，大大影響了經(jīng)濟效益;
�、鄢韯趧�(dòng)強度大：傳統人工抄表方式工作量多，勞動(dòng)強度大，效率差，已不適應現代企業(yè)的管理要求;
�、苜M用收繳損耗大：用戶(hù)偷水現象嚴重，致使大量水損無(wú)法收繳。
我國水表自動(dòng)抄收系統主要有以下幾種類(lèi)型：
�、僦悄芸ㄋ�。隨著(zhù)智能卡技術(shù)的普及，水表設備的更新?lián)Q代也比較快，在現在的水表系統中智能卡水表技術(shù)是當前較先進(jìn)的一種。該系統具有限量用水、無(wú)需與用戶(hù)產(chǎn)生收費糾紛、無(wú)需敷設專(zhuān)線(xiàn)、安裝方便、易于維護等優(yōu)點(diǎn)。雖然該表已經(jīng)形成了一定的規模，但由于要先付款后喝水、水損無(wú)法平攤、實(shí)施過(guò)程監控難度較大等，智能卡水表在國外的一些發(fā)達國家已經(jīng)悄悄淡出了競爭市場(chǎng)。
�、贗nternet抄表。網(wǎng)絡(luò )化、智能化是現代住宅的主流趨勢。像居民住宅里裝配的IP電話(huà)、有線(xiàn)電視、寬帶網(wǎng)、遠程醫療、遠程旅游預約以及各種儀表的監控，都得益于發(fā)達的網(wǎng)絡(luò )系統。居民區的物業(yè)公司通過(guò)網(wǎng)絡(luò )能夠隨時(shí)掌握本小區的生活和消費情況。而自動(dòng)抄表僅僅算是Internet抄表中的一種功能。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )抄表功能的日趨完善，自動(dòng)抄表的成本會(huì )越來(lái)越低。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，電腦安全已經(jīng)成為令人矚目的問(wèn)題，同樣，該抄表方式的安全更是個(gè)隱患。
�、鬯{牙抄表系統：藍牙技術(shù)，是一種短程無(wú)線(xiàn)技術(shù)，它采用的頻譜是2.4GHz-ISM，這種技術(shù)的發(fā)展背景是用來(lái)打破紅外線(xiàn)傳輸帶現時(shí)性和用電纜連接不同產(chǎn)品時(shí)受到的限制，從二十一世紀以來(lái)，己經(jīng)應用到了移動(dòng)電話(huà)與個(gè)人電腦或其它設備、儀器之間的通信，并能實(shí)現在幾十米的距離內不借助其他傳輸設備及接口直接進(jìn)行數據的傳輸�；谒{牙技術(shù)的抄表系統可能會(huì )比智能卡抄表系統的功能更強、耗能更少、監控力度更強。但是藍牙技術(shù)現在還只能實(shí)現幾十米的短程數據傳輸，且安全技術(shù)還有待繼續研討，所以在能否運用到水表的改造中，價(jià)格以及安全仍是個(gè)大問(wèn)題。
�、軣o(wú)線(xiàn)發(fā)射式水表系統。無(wú)線(xiàn)發(fā)射式水表系統，在原有機械式水表中安裝必需的數據處理、采集、數據存儲等模塊，再安裝設置無(wú)線(xiàn)發(fā)射設備，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信設備用遠程接收裝置接收和發(fā)送信號，無(wú)需敷設任何線(xiàn)路即可完成用戶(hù)水表的抄表工作。在國家相關(guān)政策的推動(dòng)下，民用無(wú)線(xiàn)自動(dòng)水表抄表系統的使用已成定局。相信在不久的將來(lái)無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統將會(huì )得到不斷的完善和成熟，并成為水費收繳模式中的中流砥柱。
3 本無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統的構成
本無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統主要由上位機(筆記本電腦)、抄表終端、用戶(hù)表終端幾部分組成。其中，上位機的主要功能是通過(guò)串口接收來(lái)自抄表終端的數據，將數據一目了然的顯示出來(lái)，并且方便地查看用戶(hù)的用水量及費用。抄表終端的主要功能是向用戶(hù)表發(fā)送傳輸要求，并接收來(lái)自用戶(hù)表的用水量，通過(guò)串口傳送給上位機，其無(wú)線(xiàn)傳輸距離不小于100M，傳送數據正確率達到100%。用戶(hù)表終端主要功能是完成用戶(hù)水流量的統計，誤差小于0.5%;在接到抄表終端發(fā)送傳輸要求后，實(shí)時(shí)發(fā)送水量的統計結果，傳輸距離不小于100M，傳送數據正確率達到100%。本無(wú)線(xiàn)自動(dòng)水表抄表系統將大大提高供水管理部門(mén)的工作效率。
4 總結
本文對基于上位機、抄表終端、用戶(hù)表終端的無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統進(jìn)行了研究，通過(guò)用戶(hù)表終端將用戶(hù)用水量統計并傳送給抄表終端再通過(guò)串口傳送給上位機的系統設計，實(shí)現了具有無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表功能的新型抄表系統。
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