1、远程集中抄表系统设计方案 1目 录远程水电气表集中抄表系统 .11、前言 .12、光电直读表技术产生的背景 .23、直读式抄表系统介绍 .44、系统软件设计的功能说明 .175、 盛世家园小区 远 程抄表技术方案说明 .18二、系统硬件组成及架构图 .19三、系统方案及报价 .19四、管理系统（客户端）主要功能 .20五、远程集抄设备功能简介 .21六、远程集抄系统验收方案 .22远程集中抄表系统设计方案 2远程水电气表集中抄表系统1、前言智能建筑（Intelligent Building，缩写 IB）是信息时代的必然产物，是计算机技术、通信技术、控制技术与建筑技术密切结合的结晶。随着全球社会
2、信息化与经济国际化的深入发展，智能建筑已成为各国综合经济实力的具体象征，也是各大跨国企业集团国际竞争实力的形象标志。同时，在国内外正在加速建设信息高速公路的今天，智能建筑也是“信息高速公路（Information Super Highway） ”的主结点。因而，全国各地房地产开发商也都在竞相实现其小区建筑智能化，对未来智能小区管理提升重要环节，可见兴建智能型建筑已成为当今跨世纪性的发展目标。随着供水、供电、供气和供暖系统的改造深化，公共事业迅速发展，水、电、气、暖已作为商品进入了市场，而现在每个住宅楼都需派专人抄表，不仅抄收数据烦琐，而且统计困难，各个耗能单元的耗能数据无法进行统计分析，能量损
3、耗环节不能得到及时有效的判断和处理，系统能耗较高。更重要的是无法对计费、线损控制、用电分析、营销预测、乃至宏观决策等方面提供及时准确的数据。只有更新抄表方式，采用远程集中抄表系统管理手段，才是解决用能核算、用能收费方面问题的根本途径。随着远程集中抄表系统的建设和投入使用，这些难题都将迎刃而解。远程抄表集中监控系统可以有效的解决以下问题： 完善现有的物业管理模式，解决入户难问题。 完善水电计量系统，杜绝目前计量系统中存在错抄、估抄、人情抄等问题。 提高管理水平，减少抄表扰民问题。 实现水电在线监控功能，解决计量统计收费抄收率低下，收费难的问题。 实现计量远传，建立起水电数据即时统计平台，提高管理
4、水平，加强对水电消耗的统计，通过对有关数据的分析，查找水电供应系统存在的问题，及时进行维修维护，确保水电气的正常供应。随时对住户用电、用水情况进行统计分析，每天每户存储一个数据。远程集中抄表系统设计方案 3 系统完成后可以支持住房物业收费一卡通功能。水费、电费等费用全部凭卡支付，由后台软件统一管理。2、光电直读表技术产生的背景过去几年，国内普遍采用脉冲式远传水表抄表，其实际应用效果都十分不理想,脉冲表的基本工作原理是利用电子技术和传感技术，对传统的表具加以改造：在户外安装一套计量系统，将每一个计量表传感器传出的数据，送到计数器存储，经过统计送到控制电路单元；所有的控制电路单元通过数据总线并连，
5、可在数据总线上任何点上使用装有接收卡的计算机来抄收三表数据。水表远传作为智能化小区的基本功能普遍受到重视，但从大量的市场反馈信息来看，采用脉冲计数表所做的水表远传基本上都存在问题，这其中的原因是多方面的。首先从脉冲表计数原理来看：该系统所采用的表具是一种既能直观显示使用量，同时又产生计量脉冲信号的计量表具。它在原有表具的转轮上加装磁，同时在表具支架上安装相应的感应设备（干簧管、霍尔器件等） ，每当转轮转动一定的角度，感应设备便产生一个感应脉冲，经过外围电路转变为电脉信号，驱动计数电路进行计数动作。抄表时，由计数器累加值通过一定的分辩率（计量当量）计算便可以得到表具转过的相对值。在住宅耗能自动抄
6、收系统中，各种用户耗能数据的采集以及数据信号的各种转换均由所谓远传表具完成，它们都是在普通耗能表的基础上加装脉冲计数及数据传输模块得到的。从脉冲表具计数器的技术原理和实现方式来看，它存在以下几个方面问题：其中的技术因素产生出以下难以避免的问题。a) 系统必须每日 24 小时加电。这样，不仅对供电要求极高，耗电量也相对较大，而且设备 24 小时工作，对表具各器件要求极高，也严重影响了表具使用寿命。b) 受外界客观环境影响，数据可靠性差：脉冲计量要求所有部件必须“始终如一”地可靠、有效地记录脉冲事件，既不能漏记每一次脉冲也不能误动作伪计数。而在长期的工作中，断电、外界强电磁场、水管内水的回流等因素
7、均会使计数电路误计或漏计脉冲而产生错误。同时，脉冲表具极易通过加磁铁干扰脉冲、人为断掉采集器电源等方式破坏表具读数。c) 脉冲表具的计数机理决定了其结果必然是相对值。这样，脉冲表具采集值完全依赖于初值，需要人为逐一置入正确的初值。同时，这一特性决定了脉冲表没有任何自我纠错能力。因此，脉冲表具数据可靠性无法保证。远程集中抄表系统设计方案 4总之，已有的脉冲表具计数器存在“容易发生计数错误，错误无法自我校正而造成误差积累，初值置入、数据校正必须依赖人工完成”等主要问题。这使得脉冲远程采集数据与表具刻度盘示数不一致，造成不必要的纠纷。虽然厂商和科研部门对原有脉冲表进行改进（如防破坏报警，防干扰，加备
8、用电源等措施） ，但这种种问题是由脉冲表具的机理决定的，无法从根本上加以解决。全新的技术解决方案光电直读计数器编码智能表在解决远传智能表具这样一个具有普遍社会意义的问题上，公司始终坚持“细致严谨，实事求是”的作风和“方案论证，科技先行”的原则，以“计量准确，简单实用”为目标进行了为期两年多的开发实验，2003年终于取得了突破性的进展，成功研制了光电智能刻度识别智能表，并获得专利。基于以上诸因素和市场反馈情况，我们提出了采用字轮刻度识别技术。光电直读计数器编码智能表其特点为透射式光电转换直读表，读取抄表瞬间计数器字轮位置状态，采用光电编码器原理，将每个字轮作为一个码盘，五个红外接收管感应字轮上的
9、透光槽射过来的红外光而引起的电平变化组成一组五位数码，译码后远传至系统计算机在抄表界面上显示与表具窗口示值相同的数字。其优点： 1) 直透光电转换，直接可靠，不受时间和环境而出现判读困难和误码。系统数据与基表数据完全相同，真正达到零误差实时抄表。2) 利用独特的编码技术,真正彻底解决了直读表进位时读数不准的难题.3) 直读表计电子模块部分与表计内的计数器等装置没有机械接触，不影响原有计量精度，彻底解决了直读表计量精度的问题。4) 直接读取表计的窗口示值， 不是累计脉冲数， 没有累计误差，不需设置表底数、表常数等参数，无需存储数据，真正实现了可靠“读表“。5) 平时无需供电，只需在抄表瞬间供电，
10、故障率和功耗低，使用寿命长。6) 电磁兼容(EMC)测试达到国家标准要求 ,克服了其它智能表受外界电磁干扰的影响其稳定性的难题；且平时电子模块处于不工作状态，不受系统是否发生过断电、故障或干扰甚至雷电的影响。7) 每个表计有属于本表的唯一电子身份编码，方便管理维护。8) 施工安装方便，节省系统施工成本。远程集中抄表系统设计方案 53、直读式抄表系统介绍1) 系统结构直读式集抄系统由四级网络组成，从下至上分别是读数转换层、中继/供电层、数据集中层和管理层(见图 1)。图 1 *直读式集抄系统结构框图读数转换层读数转换层的作用是把各种计量表上计数器的显示值转换成与其对应的读数，并传送给上层设备。该
11、层的主要设备是各种直读式远传计量表。中继/供电层中继/供电层的作用有两个：一是向下属的直读式表计提供可控的工作电源；二是对通信线路上的信息进行中继。该层的主要设备是中继器(RTU) 。数据集中层数据集中层的作用是定时读取和储存下属各表计的数据及传递实时操作命令。该层的主要设备是集中器(TCU)。管理层远程集中抄表系统设计方案 6管理层的作用是对整个系统所采集的数据进行处理、储存，并提供查询、打印等功能。该层的主要设备是电脑、打印机等。通过管理层还可以将*系统的数据提供给其它管理系统使用。直读式集抄系统的工作原理如下：投入运行后，系统进入“待命”状态，此时只有集中器和中继器处于工作状态，可以随时
12、接收来自管理中心的命令。如果集中器接收到来自上层的操作命令，或者集中器内预设的定时抄表时间到，系统即进入“工作”状态，此时中继器先接通各直读表的电源，然后就可根据操作命令执行各项操作了。如果连续 15 分钟( 此时间可设置) 内没有新的操作，则系统自动返回“待命”状态。在日常情况下，管理层电脑不干预系统的运行，由集中器根据预先设定的时间和次数对其下属表计进行抄表，并对所抄数据按一定格式存储在具有掉电保护功能的存储器中。集中器对下属表计的定时抄表次数至少每天 1 次。根据需要，管理层电脑可随时读取集中器中所储存的数据；也可以通过集中器实时地对任一表计进行操作(如读取抄表数据、执行通断控制、设置相
13、关参数等等) 。管理层电脑对所读取的数据作进一步处理后，向用户提供查询服务及输出各种报表。2) 通信方式直读式集抄系统在组成结构上类似于集散式控制系统，其数据通信由上中下三个层次组成( 见图 2)。上层通信是指集中器与主站电脑之间的通信，中层通信是指集中器与其下属中继器之间的通信，下层通信是中继器与其下属直读表之间的通信。这三层通信在物理结构上相互独立，对通信方式、传输介质、传输速率的要求各不相同，下面分别予以介绍。远程集中抄表系统设计方案 7中继器 中继器直读表 直读表 直读表 直读表集中器管理中心电脑上层通信中层通信下层通信图 2 *直读式集抄通信层次（一） 、上层通信如前所述，上层通信是
14、指集中器与主站电脑之间的通信。该层通信的主要特点是数据量较大，传输距离可能很远。如图 3 所示，在实际工程项目中，上层通信经常采用的方式有 RS232、电话网、GPRS 、RS485、局域网等。1、RS232 串行通信方式如图 3(a)所示，这是最简单也是最常用的方式，用一根 RS232 串行电缆将集中器的RS232 口与电脑的 RS232 口连接起来即可。这种方式适用于集中器与主站电脑距离很近的场合，该距离应当小于 15 米。这种通信方式的传输速率较高，误码率很低，可靠性较高。2、电话拨号通信方式如图 3(b)所示，当主站电脑与集中器相距较远时，可采用这种方式。主站电脑和集中器各自通过调制解
15、调器(MODEM)与电话网连接，从理论上讲，只要通电话的地方，都可采用此方式，因此它的传输距离不受限制。这种通信方式的可靠性会受电话网传输质量的影响。远程集中抄表系统设计方案 8(a) (b) (c) (d)图 3 *系统上层通信方式3、GPRS 通信方式如图 3(d)所示，当主站电脑与集中器相距很远，并且无法采用电话拨号或者电话距离太远布线费用太高，可采用这种方式。4、RS485 串行总线通信方式如图 3(c)所示，当主站电脑与集中器之间有一定距离，并且一个项目中有多台集中器时，可采用这种通信方式。该方式要求集中器具有上行 RS485 通信接口，主站电脑也通过一个 RS232/RS485 转
16、换器与串行总线相联。在理论上，电脑与集中器间的最大距离可达到1200 米，如增加中继器则还能延长传输距离。这种方式的另一个特点是可以连接多台集中器(最多 255 台)，因此适用于比较大型的项目。这种通信方式的传输可靠性较高，传输速率也较高。5、局域网通信方式如图 3(d)所示，随着网络技术的飞速发展，网络的触角已伸展到我们的周围。 “宽带接入”成为新建小区的亮点，因此集抄系统与网络的连接也就势在必行了。此外近年来随着无线通信网络的发展，GPRS 通信方式也可用于集抄系统的上层通信。这几种通信方式各有特点，应根据项目的具体情况选用，以期达到最佳效果。下表综合了这几种方式的情况，供参考。通信方式
17、传输距离 可靠性 系统费用 适 用 范 围RS232 15m 高 低 近距离，单 TCU 结构电话拨号 电话网所及处 较高 中 远程，有电话网处RS485 1200m 高 中 中近距离，多 TCU 结构远程集中抄表系统设计方案 9局域网 视网络规模 高 高 距离不限，有局域网处，多 TCUGPRS GSM 覆盖处 高 中 距离不限，有 GSM 网络处（二） 、中层通信中层通信是指集中器与中继器之间的通信。目前一般采用 RS485 和局域网方式较多，其特点如上面介绍，这里不再重复。（三） 、下层通信下层通信是指中继器与其下属表计之间的通信。目前采用的通信方式主要是 RS485。直读表 直读表 直
18、读表中继器R S - 4 8 5电 源线图 4 下层通信连接示意图从图 4 中可见，中继器的下行通信接口通过 RS485 总线与直读表连接，同时中继器所提供的直流电源通过另一对导线与直读表连接。按照目前设计，考虑到中继器电源的容量，一台中继器所能连接的直读表数为64 个。为方便系统的组成及供电，往往在每栋楼或每个楼道配置一台中继器，以连接整个单元各层的直读表。RS485 总线通信是一种比较成熟的通信方式，无论传输速率还是可靠性都很高。3) 设备简介(一)TCU4000 系列集中器TCU4000 型集中器采用模块化结构，可在线修改系统配置，具有两个硬件上互相独立的串行口，各方面的性能均有较大提高
19、。外形如图 5 所示。主要技术参数如下： 设备型号：TCU4000； 工作电源： 12VDC/2A； 通信方式： 与上位机： RS232；与下位机接 RS485 主干总线； 4、485 通信方式：1200 米（加中继器可延长通信距离） 。 下属中继数：128 台远程集中抄表系统设计方案 10 外形尺寸： 121mm X 85mm X 27mm 工作环境： 温度：0 55；湿度：5 95%RH。图 5 TCU4000 系 列 集 中 器(二)RTU7000 中继器RTU7000 中继器是直读表系统专用的设备，它由中继器和直流稳压电源两部分组成。外形如图 6 所示。主要技术参数如下： 设备型号： RTU7000； 通信方式：上行、下行均为 RS485：与上位机接中继网；与下位机接扩展总线 通信距离： 1200m 连接智能表数量 64 只 接口特性： 兼容 RS-485； 电源电压： 122V； 电 流： 静态电流5mA； 工作电流:200mA（单路接 64 只表单元，线长 300 米） 。 保护等级： RS-485 接口每线 600W 的雷击浪涌保护； 尺 寸： 121mm X 85mm X 27mm 10、使用环境：温度：055，相对湿度：5%到 95%。
