摘要：本文提供了一種基于GPRS網絡的自來水遠程自動抄表系統(tǒng)設計原理和實現方案，簡要介紹了GPRS技術的基本知識，描述了GPRS無線傳輸應用于自來水遠程自動抄表系統(tǒng)的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果.
關鍵詞：GPRS DTU；DTU；Internet；自來水；

一、系統(tǒng)簡介
    隨著供水部門對“一戶一表”工程改造的推進，以及對自動化的要求，遠程自動抄表系統(tǒng)已成為自來水自動化管理和智能化控制不可缺少的組成部分。為了適應供水公司用戶水表和現代智能化樓宇用水管理的需要，方便水表用戶繳水費，目前廈門才茂通信專門為供水公司、物業(yè)管理公司設計了基于GPRS無線網絡的自來水遠程自動抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)將計算機技術、移動數據通信技術、數據網絡技術、自控技術溶為一體，可自動完成用水戶水表網絡的遠程數據采集、紀錄、實時監(jiān)測、統(tǒng)計分析、打印和供、停水控制等管理工作。
二、系統(tǒng)組成
    GPRS自來水遠程自動抄表系統(tǒng)由監(jiān)控中心、通信網絡和無線網絡水表（數顯水表＋CM3150P DTU）組成。監(jiān)測中心包括中心站機、計算機及系統(tǒng)軟件、顯示器、打印機等設備，中心站機與無線網絡水表的通信采用中國移動的GPRS網絡。該系統(tǒng)適用于與供水公司距離遙遠、分散單獨的水表用戶，系統(tǒng)網絡方框圖如圖2所示： 
 
    

三、系統(tǒng)功能
1、自動檢測功能：系統(tǒng)對水表的用水量（流量）等參數（壓力）的數據進行采集、監(jiān)測、紀錄，并進行數據分析處理，形成各種圖形和報表，實現遠程無人自動抄表。
2、動態(tài)顯示功能：可定時或隨機在自動抄表系統(tǒng)網絡圖畫面上動態(tài)顯示每只水表的用水量和整個系統(tǒng)所包括水表的總水量。
3、打印功能：可打印每只水表的月、年報表和月水費單，可打印總用水量的日、月、年報表和收水費的月、年報表。
4、數據管理功能：建立歷史數據庫，存儲原始數據，供統(tǒng)計分析使用。對采集的用水量等數據進行累計值、平均值、最大值、最小值等的分析計算，系統(tǒng)數據庫適合擴充和維護，可滿足各種規(guī)模的供水部門數據抄表和維護使用。
5、合并、網絡瀏覽功能：本系統(tǒng)可與供水公司的服務器連接，通過局域網接入供水公司現有用水營業(yè)收費電腦管理系統(tǒng)，實現信息共享。
6、銀行自動繳費：通過監(jiān)控中心收費管理系統(tǒng)與銀行掛接，計費靈活方便。
7、可依據用戶繳納水費情況控制供水或停水，具有支持IC卡功能。
四、系統(tǒng)主要設備
1、中心站機：用于發(fā)送監(jiān)測中心計算機的指令和接收無線網絡水表的信息，并將信息通過RS-232/RG45通訊接口送入計算機。
2、系統(tǒng)軟件：
   系統(tǒng)開發(fā)的專業(yè)軟件，它結合了國際最新軟件流行趨勢，可在Windows98、Windows2000、WindowsXP、Liunx等主流操作系統(tǒng)上運行。系統(tǒng)軟件通過中心站機發(fā)布指令，對本系統(tǒng)實施監(jiān)測，負責各采集站點的配置和網絡管理，同時將輸入數據寫入數據庫，可發(fā)布指令，實現參數設置、數據監(jiān)測、統(tǒng)計分析和報表打印及供、停水控制等處理。
3、CM3130P GPRS DTU 技術參數：
   CM3150P GPRS DTU采用ARM9高性能工業(yè)級嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數據終端永遠在線，多種協(xié)議轉換的虛擬專用網絡。針對網絡流量控制的用戶，產品支持語音，短信，數據觸發(fā)上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。

3150P實物拍攝

一．無線參數
1、 支持EGSM900/GSM1800無線網絡
2、 GPRS multi-slot class 10
3、 編碼方案：CS1~CS4
4、 符合SMG31bis技術規(guī)范
5、 Compliant to GSM phase 2/2+
6、 支持數據、語音、短信和傳真

二．硬件系統(tǒng)
7、 CPU:工業(yè)級ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache(業(yè)內最高級CPU)
8、 FLASH：8MB（可擴展至32MB）(業(yè)內最大內存容量)
9、 SDRAM：64MB（可擴展至256MB）
10、 接口：
  1個RS232串口。串口速率110~230400bits/s
  指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。
  天線接口：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
  SIM卡接口：3V/5V標準的推桿式用戶卡接口。
  電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。
  語音接口：標準的耳機麥克風接口。
11、 供電：
外接電源：DC 9V 500mA
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：350mA
待機電流：35mA
12、 工業(yè)級無線模塊
 GRPS模塊：Simens MC39i
13、 尺寸
 外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件） 
14、 其他參數:
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC
儲存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無凝結)

三．軟件功能
1. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。
2. 支持RSA，RC4加密算法
3. 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
4. 支持虛擬數據專用網（APN）
5. 透明數據傳輸與協(xié)議轉換，支持多種工作模式
6. 支持數據中心動態(tài)域名和IP地址訪問
7. 支持雙數據中心備份
8. 支持多數據中心
9. 支持主從模式
10. 支持短信、語音、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接。
11. 支持短消息備份及告警。
12. 多重軟硬件看門狗
13. 數據包傳輸狀態(tài)報告。
14. 標準的AT命令界面
15. 可以用做普通撥號MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持遠程配置，遠程控制
18. 通過串口軟件升級
19. 同時支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)

四、網絡水表
    規(guī)格與普通水表相同，精度達到國家標準規(guī)定的計量等級。該水表結合了廈門才茂CM3150P GPRS DTU，具有計量準確（遙測顯示水量與水表本身讀出的數值完全相同）、工作穩(wěn)定可靠、功耗低、數據無漏失的特點，解決了以往遠程數字計量誤差、怕停電、耗電量大、怕干擾的缺點。網絡水表可直接使用220V市電，或采用直流電源。無線網絡水表不需另配測站機，它具有測站機的類似性能，可通過CM3150P GPRS DTU與中心站機直接采用中國移動數據無線網絡通信。
5、計算機（電腦）、液晶顯示器或投影機、打印機、不間斷電源、避雷器等設備為外購通用或專用產品，根據抄表系統(tǒng)和用戶的需要而配置。

五、系統(tǒng)特點
該系統(tǒng)具有下述特點：
1、該系統(tǒng)具有GPRS的各種優(yōu)點，即：
1.1 永遠在線：只要激活GPRS后，將永遠保持在線，不存在掉線問題；類似于一種無線專線網絡。
1.2 高速傳輸：由于GPRS采取了先進的分組交換方式，數據傳輸最高理論值可達171.2kb/s。因此，本系統(tǒng)在一條可移動的信息高速公路上傳輸數據。
1.3 按量收費：GPRS按照本系統(tǒng)接收和發(fā)送數據的數量來收取費用，沒有數據流量的傳遞時，即使在線，也不收費。因此，它是一種面向使用、科學合理的計費方式。
2、該系統(tǒng)的自動檢測抄表功能可使供水公司（或小區(qū)物業(yè)管理部門）及時、準確地掌握用戶用水量和計收水費的情況，使供水管理和服務質量水平躍上一個新臺階，有力地促進供水公司（或小區(qū)物業(yè)部門）現代化管理水平的提高。
3、該系統(tǒng)可徹底解決用水的實時管理、實時計量和遠程控制的問題，為供水公司實現遠程自動計量、水量分時計費、水損分析管理和用水系統(tǒng)實時遠程監(jiān)控等現代化供水管理提供了可靠的手段。
4、實現遠程自動抄表可減少抄表和相關的員工人數及費用開支，降低員工勞動強度，提高抄表工作效率；該系統(tǒng)的計量準確無誤將避免人工疏忽的漏抄、誤抄、估抄；該系統(tǒng)的實時監(jiān)測可減少由于管道破裂漏水、用戶違章用水等造成的水量損失；該系統(tǒng)的應用將有效地提高供水回收率和降低供水管網的運行成本。
5、配置大容量非易失存儲器，可存儲大量的水表數據，停電數據也可保存10年；密碼保護，非授權用戶無法操作。
六、系統(tǒng)顯著的經濟效益
1、較低的工程造價
    由于城市的自來水供水普及率一般均達95%以上，千家萬戶的水表既分散又遠離供水公司，多年來供水公司所應用的無線遙測系統(tǒng)的通信一般都采用電臺。如采用該種通信方式，供水公司的測控中心均需配置電臺、專用電源和高增益的鐵塔天線，在市區(qū)各處水表用戶的測點除配置電臺及專用電源外，還需配置高增益的定向天線。而本系統(tǒng)的通信采用中國移動的GPRS網絡，在水司的測控中心只需配置內置天線的中心站機，水表測點只需配置無線網絡水表或測站機。該型號的無線網絡水表和測站機，每臺僅占用一個移動電話號碼，其通信的可靠性與移動電話一樣。因此，本系統(tǒng)的工程造價比應用電臺的系統(tǒng)造價至少低10-20萬元以上（測點數量越多差價越大）。
2、低廉的運行費用
    2.1 本系統(tǒng)采用中國移動的GPRS通信網絡，不需使用電臺、不需架設鐵塔天線或定向天線等配套設備，無線網絡水表和測站機基本上可免維護運行，不需配備專業(yè)技術人員維修保養(yǎng)，因此維修費用低。而采用電臺通訊需向無線電管理部門申請頻道資源，需配備專業(yè)技術人員維護，那么維修費、員工工資和交通費，加上電費和頻道占用費等，其綜合運行成本開支每個月不少于3000元。
    2.2 可與中國移動通信公司簽訂使用其通訊網絡的協(xié)議，并按傳輸量計費。采用GPRS方式的計費標準為：0.01元/1kb，最低收費為每月20元。每個測點傳輸量以2kb/次計，如果每小時傳輸1次數據，那么1個月的話費=2kb×24×31×0.01元/1kb=14.88元；按最低收費也就是20元。目前，有的遠程自動抄水表系統(tǒng)的通信采用中國電信的電話線傳輸，如果每小時傳輸1次數據，那么每個測點1個月的話費=24×31×0.20元=148.80元；因此，采用有線電話線傳輸的通信計費與本系統(tǒng)采用GPRS相比為148.80元÷20元=7.44倍。
七、結論
    綜上所述，應用GPRS的自來水遠程自動抄表系統(tǒng)具有顯著的社會效益和經濟效益，其先進性、實用性、擴充性、安全性、可靠性，使得她必將在供水行業(yè)越來越廣泛地推廣應用，為供水行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻。

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