北京自来水V10综述

1、北京自来水方案2013-4-6第1章概述31.1水表的数字化技术 31.1.1有源表31.1.2无源直读水表 4第2章远程自动抄表方案 72.1系统主要指标 822集中器92.3自动抄表收费主站软件 102.3.1数据采集102.3.2校时功能102.3.3图形分析102.3.4报表打印102.3.5数据安全112.3.6运行状态监视 112.3.7事件记录112.3.8信息发布11第3章费用报价12第14页共12页第1章概述随着国民经济的快速发展，城市供水用户和用水量不断增加，一户一表的推行， 多费率水价的准备实施以及用水管理部门出于对数据统计及收费管埋的需要，都要求 对传统的机械式水表及上

2、门人工抄表方式进行变革，实现水表的数字化和自动抄表。水表的数字化工作和自动抄表系统在上世纪九十年代已经实施和使用，但由于种 种原因，绝大多数自动抄表系统都未能正常运行，最后只好恢复原来的机械式水表和 人工抄表，造成了很大的人力和财力浪费。二十世纪初，无源直读技术的出现，将水 表的数字化工作推向新的高度，被行业内普遍认为具有实用推广价值的技术方案。1.1水表的数字化技术1.1.1有源表水表数字化的关键技术问是能否正确把机械计量数据转化为电子读数，即传感技 术是否可靠和具有很强的抗干扰能力。常用的水表传感技术主要有干簧管传感器、霍 尔传感器、韦根传感器、光电传感.器。这些传感技术都是通过传感器变换

3、、累计暂存、 传送数据三步来完成数字化自动抄表的。用水表某位指针或齿轮镶嵌磁性材料先把计量数字变成电脉冲信号，然后单片机 对脉冲信号进行采集、累加、存储和传送，最后传到上位计算机进行远传抄表。在整 个过程中，水表不能脱离电源的支持，必须维持稳定、可靠、不间断的供电。因此这 类水表统称为有源发讯水表或脉冲水表，都属于有源表。一个计量数据，通过.上述三个过程最后得到的数据和表具指示数不一致，其中每 个环节都可能出错，特别是传感器变换和累计暂存出错的机会较多，而且一旦有错就 无法纠错，而产生脉冲误差原因有很多：机械振动、电磁干扰、供电问题、表具倒转、 退磁等，只要有一点产生错误，累积误差永远地被保存

4、在结果中。因此，有源抄表系 统存在如下诸缺点：(1) 易受，电磁干扰、盗用、破坏；(2) 初始化及维护工作量大；(3) 电能消耗，维护费用可观1.1.2无源直读水表从有源脉冲表存在的以上缺陷可知，如果不对水表传感技术进行改进，则无法从 根本上解决问题。首先应解决不间断的供电电源问题，改为只在要抄表时加电而平时 不用电源。其次解决脉冲累积方法造成的差错，改为读取水表的数据，即读即送把累 计暂存环节去掉。再则传感器采用无磁性材料，最后上传的数据信息不再是脉冲信息。为了克服有源脉冲表存在的缺陷，一种新型的水表数字化方法，即无源直读数字 化方法，使得抄表系统在工作作可靠、抄送准确、免维护三人核心技术问

5、题取得了重 大突破。无源”的含义是，平时不向水表和通信网络供电，需要抄表时才供电。“直读” 的含义是，读出的数据都与水表表盘上的数据同步。“数字”的含义是，传送的是水表 数据而不是脉冲信息。无源直读电表如下图所示：无源直读技术能够在无电的情况下能够把机械读数转化为电子读数，其关键技术是编码，通过编码识别字轮的相对位置。字轮上有从 0到9的10个数字，为了识别这10个数字采用计算机中的信息编码技术，用5个bit (二进制数位)来表示32个不同信息，因此, 字轮从0到9的10个数字很容易可以用5位编码来表示。采用编码技术的数字化水表平时不需采集信号和存贮数据，所以不需要供电，只 有当需要读取数据的

6、时候才通电，这样完全避免了外界的电干扰；也不用担心停电丢失 数据、机械读数与电子读数不同等情况，实现无源直读功能。无源光电直读水表根据 传感器实现的方式分为光电反射式和光电对射式：(1)光电反射式在水表计数的每个字轮的弧而安装若干个光电传感器，一个字轮所有传感器的输 出构成这个字轮的角度信息编码，通过判断传感器的状态来确定字轮的位置，从而可 得到字轮.上的数字，把识别的数据通过仪表总线向上发送，就可实现机械水表的数字 化。光电对射式在水表计数的每个字轮的一侧安装若干个发光管，另一侧在与发光装置相对应的 位置设有若干个接收管，如图1所示。传感器焊接在线路板上，按照一定的规则在同 一圆周上分布，线

7、路板保持固定不动。每个字轮的同一圆周上按照一定的规则挖出若 干个透光孔，如图2所示。当水表字轮随着用户用水而转动时，在发光管和接收管之 间必然出现透空和隔断的情况，当发光管和接收管之间处于隔断的位置时，感应装置 输出的信号设为高电平；当发光管和接收管之间处于透空的位置时， 感应装置输出的信 号设为低电平。一个字轮所有感应装置的输出构成了这个字轮的角度信息编码，从而可得到字轮上的数字图1水表计数器匚邂E孔1印字图2字轮无源直读水表的特点(1) 采用光电直读技术，直接读取水表的窗口值，没有脉冲累计误差，避免了 因外界干扰引起读数不准确的情况；(2) 表内无电源，直读装置仅在抄表瞬间加电工作，避免由

8、于供电不稳定、不 可靠或故障引起的计量误差及大量的维护工作；(3) 自动记忆字轮位置，不是脉冲累加式计量，直读水表无需初始化，抄表系 统维护工作量小；M-BUS总线标准：普通两芯线缆连接，不区分正负极性，同时完成数据 通讯和电源提供功能；(5)树型结构布线，施工、维护工作量比有源脉冲表大大降低。第2章 远程自动抄表方案远程自动抄表系统由直读式远传水表、 集中器或通讯控制控制器、抄表主站组成。 该方案居民用户安装了直读式远传水表，将水表通讯电缆组网，按照树型结构布线后，在楼下安装集中器，当抄表中心与用户端之间有了专门的通讯手段，采用远程 自动抄表方案可以实现对居民用水的实时抄表和控制，替代现有抄

9、表人员的工作，大 大提高了自来水抄表、收费管理的自动化水平。当抄表主站和集中器距离较近时，可采用有线方式，通过铺设电缆通讯；距离较远可选用GPRS无线通讯；公用电话网通过拨号 MODEM方式通讯；宽带网、ISDN 等网络覆盖的小区可选用网络方式通讯。远程自动抄表方案示意图：1集屮賈 厂、GPRS. XMODEMS J宜述式水我口欣式水衷亡读式水农逍讯控別器松古主站主要设备选择：直读式远传水表、集中器、通讯控制器、直读式自动抄表主站软硬 件、通讯设备。上述设备，直读式远传水表、集中器和通讯控制器安装在居民用户现 场；直读式自动抄表主站软硬件和通讯设安装在自来水公司。2.1系统主要指标(1) 系统

10、容量：集中器：接入直读式远传水表160块，最多可接入200块；通讯控制器：可接入16只集中器，直读式自动抄表主站：接收和处理的表计数量10000块(可扩充)。(2) 通讯速率：M-BUS : 2400bpsRS485: 2400bpsRS232： 2400bps无线通讯：2400bps电话拨号：56Kbps(3) 通讯距离：直读式远传水表与集中器之询通讯电缆长度小于700米(总线上挂满40块表时)；抄表主站与集中器之间的采用 RS485通讯时，通讯电缆长度小于1000米，超过 时需增加中继器；GPRS无线和网络通讯时，与通讯控制器之间的距离没有要求。功耗：直读式远传水表：抄表瞬间30 mW ；

11、.集中器(抄表瞬间)：15W;(5) 抄表时间：集中器抄一块表时间：1秒。(6) 工作环境：集中器工作电压：220V AC 一30%;通讯控制器工作电压：220V AC 一 30%；集中器、通讯拉制器工作温度：-200C5 00C ；相对湿度：5%95%(最大绝对湿度28g/m3、无凝露现象)。(7) 可靠性指标：读数准确度：100%;一次抄读成功率：99%;系统工作寿命：12年；集中器停电数据保持时向：10年。2.2集中器集中器过无极性两芯总线方式与直读式远传水表通信，读取表计数据并通过通讯 网络和自动抄表主站通讯。集中器主要具有以下功能和特点数据采集功能通过M-BUS总线读取直读式远传水表

12、数据信息。数据存储功能集中器具有大容量的存储体，掉电后数据保证十年不丢失，可长期保存各种数据。 数据存储带校验措施，避免无效数据送出。集中器还存储由主站或抄表机下发的表计地址、通信规约等运行参数。时钟功能集中器内置实时时钟，以便满足分时段计费的要求。时钟可经主站进行设置和对 时。数据通信功能集中器配置三种通讯接口，实现与直读式远传水表和主站的通讯。4个M-BUS接口，每个接口标准接入40块表，共接入160块（最多可接50块表, 总汁200块）;1个RS232接口，用于现场维护与抄表机通讯；1个RS485接口，实现专线（两芯屏蔽电缆）通讯；集中器可由自动抄表主站进行远程维护， 也可通过抄表机或笔

13、记本电脑进行现 场维护：包括设置、修改各种参数、监视集中器的状态。2.3自动抄表收费主站软件直读式自动抄表主站系统的功能如下：2.3.1数据采集定时抄取居民用户水表窗口显示值数据；即时抄取居民用户水表、窗口显示值数据；统计当月用水量数据；指定抄表口用水量（抄表口可设置）；对数据进行统计分析，判断用水量是否异常：对总表的数据与居民用户直读式远传水表的数据进行统计分析，判断水供应的损耗情况。2.3.2校时功能系统主机时钟校准所在集中器时钟和抄表器时钟。2.3.3图形分析近30日用量曲线。2.3.4报表打印用户请单；仪表清单；用户每月用水量报表；费用清单，可用作收费羊据。2.3.5数据安全操作员权限设置；用户口令管理；仪表密码管理。2.3.6运行状态监视监视每个集中器的通信状态和工作状态。如有异常则报警并形成事件记录；监视直读式远传水表通信状态。 集中器将每块表的通信状态，传送给主站，系统可以判断每块水表的当前的通信状态，对于不能抄取数据的水表，可以报警和进行事件记录。2.3.7事件记录.系统事样。用户登录、修改费率、更换表计等；水量定时段越限报警。2.3.8信息发布提供WWW信息发布。上网用户可以在线查询自己的费用情况；站点以网页的形式提供，方便实用，并可扩展到