无线通信在机械水表中应用的研究与探索论文

本文研究了现代无线通信技术、计算机技术、水表计量技术，对原有的机械水表进行改造，探索无线自动水表抄表系统的研究。

0 引言

当前，在我国的很多地区都采用人工抄表方式收缴水费。例如自来水公司每月要派专人上门抄表，不仅影响居民的日常生活，给用户带来很多不便，而且若业主是上班族，会出现长时间收不上水费的情况;且随着人们自我安全意识的不断加强，抄表员是否能不能敲开住户的门也是一个不大问题。因此人工上门抄表工作不仅费时费力，而且效率低，误差大，给管理工作带来很大困难，严重影响行业的发展。为解决该问题，建设部在1996年左右给新建楼房提出了“三表出户”或“水表一户一表”的新要求，工作开展也算迅速。但该方法主要适用于新建楼房，对于早期的楼房，因施工难度较大等原因则难以推广。

本文的研究证实基于早期楼房施工难，推广难的需求，将无线通信技术与水计量智能化结合起来，对原来的水表系统进行改造，设计为自动抄表系统。该系统包含用户表子系统和抄表终端子系统及PC机(笔记本电脑)。用户表子系统安装在用户家，完成用水量的测量与发送;操作员只要在楼下持笔记本电脑和抄表终端，输入用户的编号，将该信息发送出去，便可得到用户的用水量。所以，用本方案进行抄表既准确又方便，既能提高抄表人员抄表的工作效率又能减少抄表人员上门抄表的麻烦，也能减少用户与供水部门之间的纠纷。在改造过程中，不仅对早期的机械水表容易改造，而且对新建小区的新水表设计也较容易实施，适应现代所有水表用户对用水缴费的需求。

1 水自动抄表国外的发展历史与水平

国外一些国家采用短距离无线抄表系统已发展多年，像BADGER、ABB、NEPTUNE、SENSUS等公司都较早推出了自己的无线抄表系统。

主要有以下几种类型：

①无线组网抄读系统：此系统用无线网络来控制水表的流量，数据的采集与传输用专门的设备来读取;②有线采集，远距离无线发送的自动抄表系统：运用可以远距离发送数据的数据采集器来读取数据，再用可远距离传送数据的设备将水表中的数据上传即可;③车载巡抄系统：在水表安装无线远传设备来上传水表数据，利用车载的无线数据巡抄设备来完成数据的读取;④智能卡水表抄表方式：以预付费的形式来管理居民的用水;⑤总线智能抄表：总线智能抄表技术在国外非常流行，许多国外的公司较早采用的一种主流抄表技术。此方式是基于在原有水表上装配一个采集模块，实现单独抄表或组网抄表两种模式，既便捷又高效;⑥无线收发式水表系统：通过计算机技术、无线通信技术及水表计量技术相结合，将计量、数据采集及处理于一体。此系统只在相应的设备上安装信息采集、处理及存储模块，通过设置无线收发控制装置，在不联网的情况下，就可实现远程无线收发功能。此种水表使用的数据传输芯片不用进行频段的申请，也不用设专门的线路，且设备的维护和安装非常方便。因此采用无线收发方式进行数据传输的抄表方式是未来抄表技术的发展趋势，且该种方式正在发展中。

2 水自动抄表国内的发展历史与水平

国内水自动抄表的现状：随着我国经济生活水平的迅速提高，人工抄表收费与现在的居民生活水平存在着越来越多的`隐患及问题，其中最突出的一个问题就是抄表时进户难、收费更难，具体情况如下：

①入户难：由于居民安全意识的不断加强，抄表员很难敲开用户的门，因此水费往往无法百分之百的回收，供水公司长期蒙受经济损失;

②管理费用过高：如5万用户，需要的抄表工人及管理人员在20到30人，年费用需60万元左右。由此可见光抄表用去的费用就较大，大大影响了经济效益;

③抄表劳动强度大：传统人工抄表方式工作量多，劳动强度大，效率差，已不适应现代企业的管理要求;

④费用收缴损耗大：用户偷水现象严重，致使大量水损无法收缴。

我国水表自动抄收系统主要有以下几种类型：

①智能卡水表。随着智能卡技术的普及，水表设备的更新换代也比较快，在现在的水表系统中智能卡水表技术是当前较先进的一种。该系统具有限量用水、无需与用户产生收费纠纷、无需敷设专线、安装方便、易于维护等优点。虽然该表已经形成了一定的规模，但由于要先付款后喝水、水损无法平摊、实施过程监控难度较大等，智能卡水表在国外的一些发达国家已经悄悄淡出了竞争市场。

②Internet抄表。网络化、智能化是现代住宅的主流趋势。像居民住宅里装配的IP电话、有线电视、宽带网、远程医疗、远程旅游预约以及各种仪表的监控，都得益于发达的网络系统。居民区的物业公司通过网络能够随时掌握本小区的生活和消费情况。而自动抄表仅仅算是Internet抄表中的一种功能。随着网络抄表功能的日趋完善，自动抄表的成本会越来越低。随着技术的发展，电脑安全已经成为令人瞩目的问题，同样，该抄表方式的安全更是个隐患。

③蓝牙抄表系统：蓝牙技术，是一种短程无线技术，它采用的频谱是2.4GHz-ISM，这种技术的发展背景是用来打破红外线传输带现时性和用电缆连接不同产品时受到的限制，从二十一世纪以来，己经应用到了移动电话与个人电脑或其它设备、仪器之间的通信，并能实现在几十米的距离内不借助其他传输设备及接口直接进行数据的传输。基于蓝牙技术的抄表系统可能会比智能卡抄表系统的功能更强、耗能更少、监控力度更强。但是蓝牙技术现在还只能实现几十米的短程数据传输，且安全技术还有待继续研讨，所以在能否运用到水表的改造中，价格以及安全仍是个大问题。

④无线发射式水表系统。无线发射式水表系统，在原有机械式水表中安装必需的数据处理、采集、数据存储等模块，再安装设置无线发射设备，通过无线通信设备用远程接收装置接收和发送信号，无需敷设任何线路即可完成用户水表的抄表工作。在国家相关政策的推动下，民用无线自动水表抄表系统的使用已成定局。相信在不久的将来无线自动抄表系统将会得到不断的完善和成熟，并成为水费收缴模式中的中流砥柱。

3 本无线自动抄表系统的构成

本无线自动抄表系统主要由上位机(笔记本电脑)、抄表终端、用户表终端几部分组成。其中，上位机的主要功能是通过串口接收来自抄表终端的数据，将数据一目了然的显示出来，并且方便地查看用户的用水量及费用。抄表终端的主要功能是向用户表发送传输要求，并接收来自用户表的用水量，通过串口传送给上位机，其无线传输距离不小于100M，传送数据正确率达到100%。用户表终端主要功能是完成用户水流量的统计，误差小于0.5%;在接到抄表终端发送传输要求后，实时发送水量的统计结果，传输距离不小于100M，传送数据正确率达到100%。本无线自动水表抄表系统将大大提高供水管理部门的工作效率。

4 总结

本文对基于上位机、抄表终端、用户表终端的无线自动抄表系统进行了研究，通过用户表终端将用户用水量统计并传送给抄表终端再通过串口传送给上位机的系统设计，实现了具有无线自动抄表功能的新型抄表系统。