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摘要：本文提供了一種基於GPRS網絡的自來水遠程自動抄表係統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無線傳輸應用於自來水遠程自動抄表係統的實現方法。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、係統簡介
隨著供水部門對“一戶一表”工(gong)程(cheng)改(gai)造(zao)的(de)推(tui)進(jin)，以(yi)及(ji)對(dui)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)要(yao)求(qiu)，遠(yuan)程(cheng)自(zi)動(dong)抄(chao)表(biao)係(xi)統(tong)已(yi)成(cheng)為(wei)自(zi)來(lai)水(shui)自(zi)動(dong)化(hua)管(guan)理(li)和(he)智(zhi)能(neng)化(hua)控(kong)製(zhi)不(bu)可(ke)缺(que)少(shao)的(de)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)。為(wei)了(le)適(shi)應(ying)供(gong)水(shui)公(gong)司(si)用(yong)戶(hu)水(shui)表(biao)和(he)現(xian)代(dai)智(zhi)能(neng)化(hua)樓(lou)宇(yu)用(yong)水(shui)管(guan)理(li)的(de)需(xu)要(yao)，方(fang)便(bian)水(shui)表(biao)用(yong)戶(hu)繳(jiao)水(shui)費(fei)，目(mu)前(qian)廈(sha)門(men)才(cai)茂(mao)通(tong)信(xin)專(zhuan)門(men)為(wei)供(gong)水(shui)公(gong)司(si)、物業管理公司設計了基於GPRS無線網絡的自來水遠程自動抄表係統。該係統將計算機技術、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、實時監測、統計分析、打印和供、停水控製等管理工作。
二、係統組成
GPRS自來水遠程自動抄表係統由監控中心、通信網絡和無線網絡水表（數顯水表＋CM3150P DTU）組成。監測中心包括中心站機、計算機及係統軟件、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。該係統適用於與供水公司距離遙遠、分散單獨的水表用戶，係統網絡方框圖如圖2所示：
三、係統功能
1、自動檢測功能：係統對水表的用水量（流量）等參數（壓力）的數據進行采集、監測、紀錄，並進行數據分析處理，形成各種圖形和報表，實現遠程無人自動抄表。
2、動態顯示功能：可定時或隨機在自動抄表係統網絡圖畫麵上動態顯示每隻水表的用水量和整個係統所包括水表的總水量。
3、打印功能：可打印每隻水表的月、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：建立曆史數據庫，存儲原始數據，供統計分析使用。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，係統數據庫適合擴充和維護，可滿足各種規模的供水部門數據抄表和維護使用。
5、合並、網絡瀏覽功能：本係統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收費電腦管理係統，實現信息共享。
6、銀行自動繳費：通過監控中心收費管理係統與銀行掛接，計費靈活方便。
7、可依據用戶繳納水費情況控製供水或停水，具有支持IC卡功能。
四、係統主要設備
1、中心站機：用於發送監測中心計算機的指令和接收無線網絡水表的信息，並將信息通過RS-232/RG45通訊接口送入計算機。
2、係統軟件：
係統開發的專業軟件，它結合了國際最新軟件流行趨勢，可在Windows98、Windows2000、WindowsXP、Liunxdengzhuliucaozuoxitongshangyunxing。xitongruanjiantongguozhongxinzhanjifabuzhiling，duibenxitongshishijiance，fuzegecaijizhandiandepeizhihewangluoguanli，tongshijiangshurushujuxierushujuku，kefabuzhiling，shixiancanshushezhi、數據監測、統計分析和報表打印及供、停水控製等處理。
3、CM3130P GPRS DTU 技術參數：
CM3150P GPRS DTU采用ARM9高性能工業級嵌入式處理器，以實時操作係統為軟件支撐平台,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協xie議yi棧zhan。為wei用yong戶hu提ti供gong高gao速su，穩wen定ding可ke靠kao，數shu據ju終zhong端duan永yong遠yuan在zai線xian，多duo種zhong協xie議yi轉zhuan換huan的de虛xu擬ni專zhuan用yong網wang絡luo。針zhen對dui網wang絡luo流liu量liang控kong製zhi的de用yong戶hu，產chan品pin支zhi持chi語yu音yin，短duan信xin，數shu據ju觸chu發fa上shang線xian以yi及ji超chao時shi自zi動dong斷duan線xian的de功gong能neng。同tong時shi也ye支zhi持chi雙shuang數shu據ju中zhong心xin備bei份fen，以yi及ji多duo數shu據ju中zhong心xin同tong步bu接jie收shou數shu據ju等deng功gong能neng。
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技術規範
5、 Compliant to GSM phase 2/2+
6、 支持數據、語音、短信和傳真
二．硬件係統
7、 CPU:工業級ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache(業內最高級CPU)
8、 FLASH：8MB（可擴展至32MB）(業內最大內存容量)
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標準的推杆式用戶卡接口。
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，確保係統穩定可靠
4. 支持虛擬數據專用網（APN）
5. 透明數據傳輸與協議轉換，支持多種工作模式
6. 支持數據中心動態域名和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. 數據包傳輸狀態報告。
14. 標準的AT命令界麵
15. 可以用做普通撥號MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持遠程配置，遠程控製
18. 通過串口軟件升級
19. 同時支持LINUX和WINDOWS操作係統
四、網絡水表
規格與普通水表相同，精度達到國家標準規定的計量等級。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、怕幹擾的缺點。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，根據抄表係統和用戶的需要而配置。
五、係統特點
該係統具有下述特點：
1、該係統具有GPRS的各種優點，即：
1.1 永遠在線：隻要激活GPRS後，將永遠保持在線，不存在掉線問題；類似於一種無線專線網絡。
1.2 高速傳輸：由於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，本係統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按照本係統接收和發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，它是一種麵向使用、科學合理的計費方式。
2、該係統的自動檢測抄表功能可使供水公司（或小區物業管理部門）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台階，有力地促進供水公司（或小區物業部門）現代化管理水平的提高。
3、該係統可徹底解決用水的實時管理、實時計量和遠程控製的問題，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係統實時遠程監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；該係統的計量準確無誤將避免人工疏忽的漏抄、誤抄、估抄；該係統的實時監測可減少由於管道破裂漏水、用戶違章用水等造成的水量損失；該係統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、係統顯著的經濟效益
1、較低的工程造價
由於城市的自來水供水普及率一般均達95%yishang，qianjiawanhudeshuibiaojifensanyouyuanligongshuigongsi，duonianlaigongshuigongsisuoyingyongdewuxianyaocexitongdetongxinyibandoucaiyongdiantai。rucaiyonggaizhongtongxinfangshi，gongshuigongsidecekongzhongxinjunxupeizhidiantai、專(zhuan)用(yong)電(dian)源(yuan)和(he)高(gao)增(zeng)益(yi)的(de)鐵(tie)塔(ta)天(tian)線(xian)，在(zai)市(shi)區(qu)各(ge)處(chu)水(shui)表(biao)用(yong)戶(hu)的(de)測(ce)點(dian)除(chu)配(pei)置(zhi)電(dian)台(tai)及(ji)專(zhuan)用(yong)電(dian)源(yuan)外(wai)，還(hai)需(xu)配(pei)置(zhi)高(gao)增(zeng)益(yi)的(de)定(ding)向(xiang)天(tian)線(xian)。而(er)本(ben)係(xi)統(tong)的(de)通(tong)信(xin)采(cai)用(yong)中(zhong)國(guo)移(yi)動(dong)的(de)GPRS網(wang)絡(luo)，在(zai)水(shui)司(si)的(de)測(ce)控(kong)中(zhong)心(xin)隻(zhi)需(xu)配(pei)置(zhi)內(nei)置(zhi)天(tian)線(xian)的(de)中(zhong)心(xin)站(zhan)機(ji)，水(shui)表(biao)測(ce)點(dian)隻(zhi)需(xu)配(pei)置(zhi)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)水(shui)表(biao)或(huo)測(ce)站(zhan)機(ji)。該(gai)型(xing)號(hao)的(de)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)水(shui)表(biao)和(he)測(ce)站(zhan)機(ji)，每(mei)台(tai)僅(jin)占(zhan)用(yong)一(yi)個(ge)移(yi)動(dong)電(dian)話(hua)號(hao)碼(ma)，其(qi)通(tong)信(xin)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)與(yu)移(yi)動(dong)電(dian)話(hua)一(yi)樣(yang)。因(yin)此(ci)，本(ben)係(xi)統(tong)的(de)工(gong)程(cheng)造(zao)價(jia)比(bi)應(ying)用(yong)電(dian)台(tai)的(de)係(xi)統(tong)造(zao)價(jia)至(zhi)少(shao)低(di)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 本係統采用中國移動的GPRS通信網絡，不需使用電台、不bu需xu架jia設she鐵tie塔ta天tian線xian或huo定ding向xiang天tian線xian等deng配pei套tao設she備bei，無wu線xian網wang絡luo水shui表biao和he測ce站zhan機ji基ji本ben上shang可ke免mian維wei護hu運yun行xing，不bu需xu配pei備bei專zhuan業ye技ji術shu人ren員yuan維wei修xiu保bao養yang，因yin此ci維wei修xiu費fei用yong低di。而er采cai用yong電dian台tai通tong訊xun需xu向xiang無wu線xian電dian管guan理li部bu門men申shen請qing頻pin道dao資zi源yuan，需xu配pei備bei專zhuan業ye技ji術shu人ren員yuan維wei護hu，那na麼me維wei修xiu費fei、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於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議，並按傳輸量計費。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，那麼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係統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，那麼每個測點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係統采用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係統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越來越廣泛地推廣應用，為供水行業的發展做出更大的貢獻。
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