沈煜博 武傳勝 宋胤儒 王雪東（遼寧科技大學 遼寧鞍山 114051）

物聯(lián)網(wǎng)遠程自動抄表系統(tǒng)發(fā)展趨勢

沈煜博 武傳勝 宋胤儒 王雪東
（遼寧科技大學 遼寧鞍山 114051）

本文通過對主流遠程抄表系統(tǒng)的特點及原理的描述提出了目前存在的問題，對未來抄表系統(tǒng)的發(fā)展趨勢作了初步的預測。關鍵詞：抄表 計量 采集器 遠傳

一、遠程自動抄表系統(tǒng)概述

現(xiàn)在最常見的遠程自動抄表系統(tǒng)是采用分線制集中抄表方式，即由采集器定時順序采集來自多路分線連接的水、電、氣表信號并進行數(shù)據(jù)處理、存儲，各采集器之間采用總線制連接，最后連接至計算機。其典型特點是各戶表通過分戶線連接至采集器位置。系統(tǒng)一般分為四層次結構；現(xiàn)場采集器、服務器（區(qū)域管理器）、通信控制器、管理器中心，部分產(chǎn)品還會附帶一個掌抄器。系統(tǒng)結構如下圖所示：

1.現(xiàn)場采集儀器：完成對現(xiàn)場表具輸出數(shù)據(jù)的采集，一般一個采集器可以對多個基表進行采集。但是目前支持一個采集器對幾種不同種類的基表同時進行采集的產(chǎn)品不是很多。

2.服務器（區(qū)域管理器）：以多機通信方式采集數(shù)據(jù)采集器中的表數(shù)據(jù)，然后進行處理、存儲，并通過通信總線與總控制室的系統(tǒng)管理中心的計算機相連。一個服務器可以連接幾十個數(shù)據(jù)采集器（視系統(tǒng)通信方式定）。

3.通信控制器：連接服務器與管理中心的計算機對信號進行協(xié)議轉(zhuǎn)換。

4.管理中心：管理中心由多媒體計算機和系統(tǒng)管理軟件組成。安裝在物業(yè)管理中心處。

系統(tǒng)管理軟件一般有如下功能：

查詢管理網(wǎng)絡中任一用戶的表數(shù)和各月用量及應繳的費用。查詢某一棟樓當月各表的數(shù)碼及總費用。修改各戶各表底數(shù)和修改戶主的姓名。查詢上月費率，輸入本月費率。報表打印，按月、按季打印出某單元、某用戶的用量及費用。打印各用戶月用量及應繳費用的通知單。在已經(jīng)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫文件上增加新用戶的各表數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)管理軟件可以根據(jù)用戶的需要進行編制，以滿足不同用戶的需要。

可以借助internet技術，將管理中心的計算機與電力、水、煤氣或其他代收費部門的網(wǎng)絡相連接實現(xiàn)網(wǎng)上抄收，上網(wǎng)用戶可以在線查詢自己的費用情況，方便實用，并可擴展到電子商務，實現(xiàn)網(wǎng)上付費。不過目前要實現(xiàn)到這一地步還需要一個比較長期的發(fā)展過程。

二、現(xiàn)狀

遠程抄表系統(tǒng)的發(fā)展已有十多年了，但實際應用狀況卻差強人意，許多已安裝自動抄表系統(tǒng)的樓盤由于計量不準確最后不得不又返回到人工抄表的老路上來，雖然產(chǎn)生這種現(xiàn)象的因素是多方面的，但仔細分析，根據(jù)現(xiàn)在表具的生產(chǎn)原理出現(xiàn)這種情況是必然的。

1.前端表具先天不足

目前市面上所使用的抄表系統(tǒng)種類雖然繁多，但基本結構及原理都大同小異。就目前廣泛使用的脈沖發(fā)信表（水表、氣表）基本上采用干簧管或霍耳元件傳感器，工作原理簡單，即在原機械表的轉(zhuǎn)動齒輪或指針上放置磁鐵，將傳感器固定在其附近某一位置，齒輪或指針轉(zhuǎn)動帶動磁鐵轉(zhuǎn)動，當磁鐵靠近又離開傳感器時，輸出一個周期的脈沖信號。采集設備通過累計脈沖表發(fā)出的脈沖信號進行累計和換算，轉(zhuǎn)換出用戶的用水、用電、用氣量。通過這種方式實現(xiàn)遠傳的系統(tǒng)，其可靠性取決于脈沖發(fā)信表發(fā)信、脈沖信號傳輸以及系統(tǒng)計量的可靠性?，F(xiàn)實證明，這些環(huán)節(jié)的可靠性是無法保證的，使用中常會存在著以下弊端：

（1）從理論上講，遠傳表輸出的脈沖數(shù)與齒輪或指針的轉(zhuǎn)動次數(shù)成一 一對應關系，然而 現(xiàn)場條件卻難以達到理想狀態(tài)，由于表盤的抖動和傳輸過程的電磁干擾等因素，易引起脈沖丟失或多計脈沖。因此在使用一段時間后，脈沖計數(shù)方式的抄表數(shù)據(jù)與表具現(xiàn)場讀數(shù)值不一致，系統(tǒng)需要不斷的修正，易引起管理部門與用戶的糾紛。

（2）表具傳感器的的安裝也是一個重要的因素，目前一些水表生產(chǎn)廠家從傳感器廠家購入傳感器后自行安裝，由于水表中指針為金屬指針由于安裝不慎，水表安裝運行后甚至會出現(xiàn)指針給磁鐵吸到磁鐵上的問題導致了現(xiàn)場的讀數(shù)和脈沖抄表的計數(shù)出現(xiàn)很大的出入。

（3）由于傳感器是覆蓋在表盤上安裝的，安裝了傳感器后甚至直接影響了現(xiàn)場讀表。所以廠家在安裝傳感器的時候安裝的角度也是該考慮的。

2.脈沖信號傳輸

脈沖表發(fā)出的脈沖信號，需通過信號線傳輸至采集器，如果傳輸距離過長，或者因連線質(zhì)量不好、屏蔽作用不強信號失真，則不可避免造成系統(tǒng)計數(shù)錯誤。

3.系統(tǒng)計量

（1）由于脈沖計數(shù)的累加性特點，系統(tǒng)采集器上的記憶脈沖的電子存儲元件數(shù)據(jù)易受干擾，影響數(shù)據(jù)精確。

（2）遠程抄表系統(tǒng)是通過不間斷地累計對應脈沖表遠程發(fā)來的脈沖來進行計量的，這就首先要求系統(tǒng)初始值設置必須正確，即人工抄讀每只遠傳表的表盤實際讀數(shù)后，將表的實際值準確無誤地輸入到數(shù)據(jù)采集器，目前所使用的抄表設備一般有兩種設置方式：一種是通過掌機將現(xiàn)場讀數(shù)先輸入掌機中，然后通過掌機將數(shù)據(jù)通過紅外接口輸入采集器。這種設置由于不是實時計數(shù)，對于運行中的系統(tǒng)當用戶用量比較大時不可避免的存在誤差。另外一種是直接在管理計算機端通過軟件實現(xiàn)，進行基數(shù)設置時需要使用對講機進行實時設置。這樣設置不存在誤差。

（3）在實際使用過程中還必須要求電源及線路狀態(tài)始終完好，不允許停電，如果采集器掉電或出現(xiàn)其他嚴重故障則會使該采集器上的所有戶表數(shù)據(jù)丟失，集中抄表的風險無法有效分散?，F(xiàn)在的抄表系統(tǒng)一般都自帶蓄電池。但實際運用中蓄電池持續(xù)的時間往往都不是很理想，一旦停電必須對抄表的基數(shù)進行重新設置。所以抄表系統(tǒng)的供電一定要保證，一旦這些必要條件不具備，系統(tǒng)計數(shù)便不可避免地與機械表的讀數(shù)出現(xiàn)誤差。

基于以上原因，可以清楚地看到目前采用累計脈沖的方式進行計量的抄表方式，顯然是不能成為今后主流發(fā)展的趨勢。目前的抄表系統(tǒng)前期的技術問題是根源，是由于其產(chǎn)品設計上的先天不足，用它直接作為計量收費的依據(jù)，必然招致無窮無盡的麻煩。

三、前景展望

抄表系統(tǒng)要達到可靠、準確運行的要求，必須解決其計量的準確性和可靠性的問題，而要真正解決準確性及可靠性問題，就必須改變以脈沖信號累計為計量方式的抄表方式。近年來市場上推出了無源總線制的智能型直讀表抄表系統(tǒng)，這種直讀式抄表系統(tǒng)將代表了今后抄表系統(tǒng)發(fā)展的一個方向。智能型直讀表具是在傳統(tǒng)的表具內(nèi)加裝直接讀表的電子模塊，其可行性和適用性都是原有脈沖表及分線型抄表系統(tǒng)不可比擬的，主要有以下功能特點：

1.無源總線制直讀表直接感應表具的窗口值，即直接“讀取”窗口值，不需要脈沖轉(zhuǎn)換、累計、換算，沒有累計誤差。解決了目前以累計脈沖方式工作的系統(tǒng)易受干擾而導致讀數(shù)和系統(tǒng)累計計量值不一致的問題。

2.系統(tǒng)在抄表時不需設置表底數(shù)、表常數(shù)等參數(shù)，無需存儲數(shù)據(jù)，真正實現(xiàn)了“讀表”計量。

3.直讀表具內(nèi)的電子模塊與表具內(nèi)的計讀器等裝置沒有機械接觸，不影響計量精度。直接傳送數(shù)字信號而非脈沖信號，抗干擾性好。不僅不受機械振動影響，同時也不受電磁干擾的影響，所以在復雜的使用環(huán)境下能穩(wěn)定、準確、可靠地實現(xiàn)計量。

4.表具內(nèi)沒有電源，直讀裝置在抄表瞬間加電工作。表具的電子部分平時不工作，讀表瞬間由采集器或手持終端通過網(wǎng)絡布線供電。由于內(nèi)部不設電源避免了傳統(tǒng)方式由于供電不穩(wěn)定或故障引起的計量誤差及大量的維護工作。使得整機故障率和功耗大大降低，使用壽命更長。

四、結束語

在國家相關政策的推動下，民用計量表智能化已是大勢所趨。隨著行業(yè)技術標準的不斷成熟規(guī)范、管理水平的不斷提高。國家對抄表設備監(jiān)管力度、市場引導等不斷加強。將抄表系統(tǒng)及相關配套產(chǎn)品納入重點計量器具范圍，建立市場準入制度也將是必然。相信在不久的將來遠程抄表系統(tǒng)將會得到不斷的完善和成熟，抄表系統(tǒng)的春天也將會來臨。

大創(chuàng)項目編號 DC2016175