无线远传水电表远程抄表系统方案带IC卡控制.docx

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无线远传水电表远程抄表系统方案带IC卡控制

无线远传IC卡水电表方案

方案书

第二部分系统介绍

一、概述

远程抄表系统是为提高水表、电表等能耗参数的综合计费管理水平而设计的新兴技术。

它以全自动的抄表方式取代了传统的人工抄表方式，和同类抄表系统相比，具有网络结构自适应、免调试、免维护、运行稳定、方便扩展的特点。

该系统采用先进的无线网络数据传输技术，对居民用水、用电的使用状况进行实时采集，实现数据的集中存储和统一管理，减少了人工劳动，极大地提高了工作效率，为有关部门管理、统计、分析能源使用情况提供依据，使管理更科学、更高效。

1、应用范围

✧供水公司

✧电力公司

✧物业公司

✧企业单位

✧学校宿舍等

2、系统功能

✧实时抄表功能

✧冻结抄表功能

✧设备档案管理

✧用户档案管理

✧数据统计分析

✧报表查询打印

✧操作权限管理

✧缴费结算管理

✧数据异常诊断

✧数据备份恢复

二、参照标准和规范文件

✧GB/T778.1-2007冷水水表和热水水表（第1部分：

规范）

✧GB/T778.2-2007冷水水表和热水水表（第2部分：

安装要求）

✧GB/T778.3-2007冷水水表和热水水表（第3部分：

试验方法和试验设备）

✧CJ/T188-2004户用计量仪表数据传输技术条件

✧信部无[2005]423号《微功率（短距离）无线电设备管理暂行规定》

✧JJG596-2012电子式电能表

✧JJG596-2012电子式电能表检定规程

✧IEC62052-11交流电测量设备通用要求、试验和试验条件

✧GB/T17215.321-20081级和2级静止式交流有功电度表

✧DL/T645-1997多功能电能表通信规约

✧信部[2005]423号微功率（短距离）无线电设备的技术要求

三、系统介绍

远程抄表系统是我公司结合自身先进技术和用户实际应用需求，而推出的一套具有极高性价比的自动抄表系统。

该系统秉承我公司在同类产品十余年的丰富经验，借鉴并结合了国内外数家著名同类产品的先进技术思路，运用了先进的计算机网络技术、无线网络技术、自动控制技术等，是目前国内最先进的远程抄表系统之一。

该系统依据我公司科技强大的技术平台，运用了数十项先进技术和专利技术，完美地实现了对计量表用量信息、运行状况的远程监控，管理员足不出户即可监测计量表运行状态、掌握能耗使用规律，为管理部门合理资源分配、节约能源、提高管理效率提供了依据。

该方案主要使用IC卡来实现表具的预付费控制功能，远传仅仅是来实现用户用量的抄录。

远传表具内封装了IC卡读写卡模块和无线远传模块，用户到管理部门交费后，管理部门将所购用量写入非接触式IC卡中，用户把卡中数据输入计量表中，表即自动开始运行，当购买量用完后，表自动停止运行。

远传功能能够监视用户的用量、阀门的状态、电池的状态等参数，便于管理部门实现统一的管理与统计。

1、系统组成

无线远传水电表远程抄表系统由无线远传水表、无线远传电表、采集器、集中器和综合抄表管理系统软件组成。

2、系统网络结构

图一无线远传水表远程抄表系统网络结构

该系统具有极好的兼容性和扩展性，既可以实现对无线远传水电表进行管理，也可以实现水、电、气、暖表等多种类型智能表的综合管理。

3、系统运行原理

系统采用微软公司大型数据库SQLSERVER2000，可以满足大容量数据存储的要求。

管理软件采用网络化设计，既适用于本地一站式管理，也适用于多个管理部门的多重管理，如分公司和总公司之间、物业管理和行业管理之间等。

采集器和集中器均内置微功率多通道嵌入式无线数传模块，实现无线组网，是目前最先进的抄表方式，满足了不同建筑结构对工程施工简单、维护快捷的需求，也为提高物业管理和行业管理现代化水平提供了良好的基础。

集中器按照管理中心下载的抄表任务自动向各个采集器发送冻结抄表指令，抄取计量表各种数据信息，并具有数据补抄功能，可自动对未成功抄回的计量表进行补抄。

集中器内部带有高精度时钟芯片和大容量非易失性存储器，可保存31天的日零点冻结数据和12个月的月末零点冻结数据。

系统初始化原理：

系统设计了自动搜寻采集器的功能，计量表和抄表设备即装即用、施工快捷，非常方便。

计量表和抄表设备安装完毕后，无需人工干预，系统便能自动搜寻各设备的电子标签码（ID号）并自动存储，真正做到免调试、免维护的全自动抄表系统。

数据抄表方式：

系统抄表方式灵活，可根据不同的工作需求而进行不同的抄表工作，可分为如下几种操作模式：

数据全部抄收：

选定一个抄表区域，将该区域所有智能表数据全部回传。

多表数据传输：

选定一批智能表，将该批智能表的数据回传。

单表点抄：

选定某一个智能表，将该表的数据回传。

而且，各种抄表模式均能指定日期（最近31天的日冻结数据和最近12个月的月冻结数据）抄表。

4、通信方式

系统数据通信由上、中、下三个层次组成，这三层通信在物理结构上相互独立，下面分别予以介绍。

（1）上层通信

上层通信是指集中器与管理中心电脑之间的通信。

该层通信的主要特点是数据量较大，传输距离可能很远。

如图二所示，上层通信经常采用的方式有GPRS无线移动网络方式和公用电话网络方式。

（a）GPRS通信方式（b）电话线通信方式

图二上层通信方式

（a）GPRS通信方式

如图二（a）所示，管理中心电脑与集中器利用GPRS无线移动网络实现远程数据通信，集中器内置GPRS网络模块，采用实时在线工作模式，数据传输速度快，无需网络维护，十分方便。

此方式要求管理中心电脑具有固定的网络IP地址。

管理中心若不具有固定网络IP地址则需要配置一台数据接入设备——GPRSDTU。

注：

集中器和GPRSDTU各需要配置一张开通GPRS包月套餐业务的移动手机卡。

（b）电话线通信方式

如图二（b）所示，管理中心电脑通过调制解调器与电话网连接，集中器也与电话网连接，只要通电话的地方，都可采用此方式，因此它的传输距离不受限制。

每次通信时，管理中心电脑首先要和集中器自动建立拨号连接。

注：

集中器和调制解调器各占用一条电话线路，支持内线电话。

以上通信方式各有特点，应根据项目的具体情况选用，以期达到最佳效果。

（2）中层通信

中层通信是指集中器与采集器之间的通信。

该层通信采用无线射频通讯方式，无需通讯线缆。

集中器和采集器之间的无线通讯距离在空旷环境可达300米以上，而且，采集器具有10级无线中继功能，即集中器和采集器之间的最大信号覆盖范围可达3千米。

每台集中器可管理255台采集器。

（3）下层通信

下层通信是指采集器与无线远传水电表之间的通信。

图三水表下层通信方式

如图三所示，CJQ-XT型采集器与无线远传水表通过无线信号传输数据，无需铺设通讯线缆，无线网络信号传播能力强、覆盖范围大、施工快捷灵活。

一台采集器所能连接的表数量可达128块。

第三部分系统先进性

一、技术背景

目前，无线通讯技术突飞猛进，大到卫星遥控、无线移动网络等，小到家电、玩具车辆等的无线操控。

随着现代科技的发展，一系列新技术的出现和应用，无线通讯技术发展势头强劲，已经越来越普遍的应用到生活中的方方面面。

在抄表领域，有实力的智能表生产厂家已经开始升级换代，无线抄表方式已成为远程抄表的发展趋势。

目前，无线通讯模块已经高度集成为一块芯片，采用全数字化电路，数据通讯稳定可靠，早已告别了落后的模拟电路模块。

在抄表设备内集成无线通讯芯片，实现无线组网，省去通讯线路的铺设和维护，使设备安装更加方便，施工更加简单，大大降低了系统的综合成本。

二、系统先进性

远程抄表系统所用技术均经过多年验证，系统成熟、稳定。

系统设备采用高增益全向天线，具有信号传播能力强、覆盖面积大，不会出现信号死角和盲点，具有很强的现场适应性，抄表成功率达100%，和同类抄表系统相比，具有网络结构自适应、免调试、免维护的特点。

我公司系统先进性介绍：

✧系统全部关键技术均由我公司自主研发，拥有自主知识产权，保证了系统的后期维护和升级，为用户提供长期技术支持和售后服务，免除用户后顾之忧；

✧系统具有自动搜寻采集器的功能，无需人工干预，自动完成调试，大大缩短了系统安装周期；

✧系统的关键部件——多通道无线数传模块，由我公司自主研发和生产，采用全数字化集成电路，运用最先进的矩阵式编解码技术、通讯频率自动校准技术、无线网络动态自维护技术等数项领先技术，保证系统稳定可靠；

✧无线通讯技术参数和指标符合信部无[2005]423号《微功率（短距离）无线电设备的技术要求》；

✧计量表的采集计数工作单元均装配在智能表内，数据采集、处理、存储等基础工作全由智能表本身完成，数据采集设备仅进行通讯联系，消除了外界因素对计量的影响；

✧电子单元完全由我公司自主研发和生产，电子电路高度集成，产品故障率极低；

✧数据保存功能：

计量表和抄表设备采用高可靠非易失性存储器，数据可保存十年以上，不会因为掉电而丢失或改变；

✧系统管理软件完全自主研发，终身免费升级。

三、先进技术

1、无线网络通讯频率自动校准技术

无线网络中，各设备通讯频率的一致性是决定网络正常运行的关键。

由于电子元件本身的精度差异和环境温湿度变化的影响，无线通讯频率会逐渐偏移，导致网络稳定性下降，需要专业人员定期进行频率校准，这种方式费工、费时，增加成本开销。

本系统创新的采用无线网络通讯频率自动校准技术有效地解决了这一问题。

该技术是利用网络中各设备的交互通讯，实现频率的自动校准：

集中器以广播形式周期发送标准频率的无线信号，其他设备对接收到的标准频率信号进行评估，并和自身频率进行对比，自动调整频率差，使系统设备的通信频率始终保持一致。

并且，各设备电子单元采用环境感知电路设计，能够根据周围环境温湿度的变化自动调整运行参数，使电子单元保持最佳性能，并结合电子单元的低噪放大电路设计，实现超高的信号接收灵敏度，不需要提高设备的发射功率，就可以成倍增加网络信号覆盖范围。

2、无线网络动态自维护技术

无线信号强度会受到周围建筑物、电器、温湿度等因素的影响不断变化，传统的无线网络需要加大信号发射功率或增加中继器以维持网络正常运行；当网络中的设备故障时，其信号覆盖范围内都会成为信号盲区，这既浪费资源，又不能保证网络的快速恢复。

为适应未知的、时变的网络环境，实现网络的自动维护、最大限度降低故障设备的影响区域，系统创新的采用了无线网络动态自维护技术：

各设备设定唯一的通信识别码，集中器周期发送网络探听包，侦听无线信道活动状态，当网络空闲时，集中器以广播形式发起网络导航包（用于收集网络中的设备信息），集中器信号范围内的采集器将网络导航包解码后，提取出信号源的通信识别码、传输路径、中继级数等信息更新到自身的通讯链表中，并将自身的通信识别码和信号强度等状态信息附加到网络导航包中，当网络空闲时仍以广播形式传递给周围的采集器，如此循环下去，网络中的设备将会不断收到携带周围网络结构的导航包，并不断刷新自身的通讯链表，当链表存满后就不再发送网络导航包，此时，各设备将会形成相互间的通讯链路网，从而自动组建成多路径的、交织的通讯网络。

系统周期性的自动维护网络，能够随网络中设备的增减、信号强弱的变化，及时搜索到最佳通讯路径，实现设备的免调试、免维护、即装即用、快速组网的目的。

3、矩阵式编解码技术

采用有效的编解码技术可以提高信息传送成功率和降低误码率。

本系统数据传输采用独有的矩阵式编解码技术：

将需要传输的数据包重新组合变换序列，并经过冗余交织后再发送出去，接收方将收到的数据包按照约定的解码算法还原出数据源码。

若数据传输过程中遭遇到干扰信号，接收方将数据包序列还原后，可以将干扰到的一段数据分散到各个序列段中，使干扰信号的影响由“线”变成“点”，即将干扰信号导致的错码化整为零、分散开来，然后利用校验算法并结合冗余信息，对错码进行定位和纠正，从而大幅提高数据传输的成功率，有效抑制突发干扰，延长无线信号的传输距离，实现数据的准确、加密传输。

4、一种基于磁唤醒方式的无线抄表系统专利技术（专利号：

ZL1.2）

针对电池供电的无线远传智能表，为降低整表功耗，延长电池使用寿命，我公司采用电磁唤醒技术。

当系统抄表时，抄表设备向目标智能表发送特定频率的电磁波，激活智能表，使其处于数据通讯状态；当抄表结束后，智能表恢复到超低功耗的睡眠模式，从而达到降耗的目的。

5、悬浮球阀专利技术（专利号为ZL3.X）

目前，在国内带有控断功能的水表中，大家多采用传统的电动球阀作为实现这一功能的执行机构，电动球阀具有开关自如、灵活、直通、压损小等诸多优点，但随着使用时间的增长以及水中水垢和微生物的共同作用，在球表面很容易形成水垢和锈斑，从而影响阀门正常开关，甚至锈死、无法工作，所以要求阀门定时开关以减少锈死的机会，这样无形中增加了开关阀门的次数，也就使得电池寿命大为减少。

我公司针对球阀的以上这些不利因素，开发出具有当今国内一流技术——悬浮球阀防锈技术的电动球阀，不仅继承了球阀原来的优点，而且解决了阀门最根本的问题；我们设计的球阀，阀芯与阀体之间采用悬浮式结构，阀芯与阀体之间留有缝隙，可以有效利用水的表面张力及水压，在保证关阀密闭不漏水的前提下，可以实现压损小、磨损小、功耗小、防锈蚀、防堵塞的目的，具有“防抱死”的结构特点。

在工作时，阀球悬浮在水中工作，在水压力和水流的共同作用下，冲刷、震动，达到防锈目的，长期使用不用担心锈死，同时，减少开关次数，节约电能，也达到延长电池使用寿命的目的。

6、无线基站防水防护模块专利技术（专利号：

ZL9.8）

远传智能表采用防水防护性能极好的无线基站模块作为主控电路。

该无线基站模块，包括控制单元和射频单元两部分。

控制单元包括高速微处理器及其复位电路、程序下载电路、通讯接口电路等外围电路；射频单元包括无线射频芯片及其外围电路和电源单元电路；本实用新型提供一种低功耗、多信道可以选用、体积小、重量轻、系统高度集成、抗干扰能力强、传输距离远、通讯可靠、防水性能极好的无线基站模块。

7、智能识别无线中继技术（专利号：

ZL7.0）

8、一种高效的网络自动路由的无线抄表方法

9、一种电池封装外壳及方便更换电池的表壳结构（专利号：

ZL1.3）

10、一种自动纠错且多重备份的数据编码技术

第四部分无线远传水表

●无线远传水表

无线远传水表用于计量管道中的水流量，同时具有无线数传功能。

通过无线电波传输数据，防水、防潮、防攻击、防偷水、防破坏、抗磁、抗干扰、保密性能好。

水表零件和连接件采用的是符合水质卫生条件要求的无毒和无污染的优质材料，能耐水和大气的腐蚀，具有可靠的防腐层，其内部电路全部采用环氧树脂密封（试验证明可以浸泡在水中正常工作）。

一、先进技术

✧一种自动触发型宽范围射频天线（ZL7.4）

✧无线基站防水防护模块（ZL9.8）

✧一种电池封装外壳及方便更换电池的表壳结构（ZL1.3）

✧区段式应用提高存储器寿命技术（ZL4.4）

✧一种自动纠错且多重备份的数据编码

✧水表防抖动技术（ZL.X）

✧温度补偿技术

✧频点自校准技术

✧多信道调频技术

✧纠检错编解码技术

二、功能特点

✧水表内置的微功率无线数传模块全数字化集成电路设计，采用温度补偿技术、频点自校准技术、多信道调频技术和纠检错编解码技术，保证了数据无线传输的稳定、可靠；

✧微处理器采用美国MICROCHIP系列纳瓦技术CMOS闪存单片机，宽工作电压和低功耗，内部EEPROM可擦写100,000次以上；

✧数据保持与恢复功能：

在断电的情况下，表内数据可保存十年，通电时，具有恢复数据的功能，保证表内数据安然无恙；

✧抗攻击功能：

水表采用了高可靠的传感器，具有很强的抗磁攻击能力，一般的外磁场干扰不会影响计量表的正常工作，同时管理系统对用户的非法攻击能进行有效的记录、报警提示等，提高了产品的可靠性；

✧基表采用意大利生产线生产，压铸铜一次成型技术，数控机床加工，耐压高、无砂眼，不会出现爆表的现象，长期运行不会锈蚀，使用寿命长，工艺设计精确，表体一致性好，精度为B级，计量准确，稳定可靠；

✧字轮显示清晰易读，基表使用寿命十年；

✧计量表出厂时唯一ID编号，建立完整的生产、调试、使用和维护记录。

✧具有IC卡预付费功能，用户到管理部门交费后，管理部门将所购用量写入非接触式IC卡中，用户把卡中数据输入计量表中，表即自动开始运行，当购买量用完后，表自动停止运行。

三、技术参数

产品类别

15口径

20口径

25口径

水表性能

B级表

密封性

1.6Mpa水压，15分钟内不泄露

长度

165mm

195mm

225mm

过载流量

3m³/h

5m³/h

7m³/h

常用流量

1.5m³/h

2.5m³/h

3.5m³/h

分界流量

0.12m³/h

0.2m³/h

0.3m³/h

最小流量

0.03m³/h

0.05m³/h

0.07m³/h

起动流量

≤0.012m³/h

≤0.016m³/h

0.020m³/h

最小读数

0.0001m³

最大读数

9999.9999m³

小流量误差

≤±5%

常用流量误差

≤±2%

工作温度

温度：

0.1℃—40℃（水表）温度：

0.1℃—95℃（热水表）

工作水压

水压：

0.0——1.0Mpa

口径（DN）

15mm

20mm

25mm

材料

铜

重量

1.2kg

1.5kg

2.4kg

外观尺寸

165×78×92

195×83×95

225×105×110

电源模式

高性能锂电池供电，电池更换方便

第五部分采集器

一、CJQ-XT型采集器

CJQ-XT型采集器适用于无线远传型计量表的数据采集。

1、功能特点

✧内置双路微功耗多通道无线数传模块，支持8个网络通信频段；

✧采集器具有动态自组网功能，自动组网，无需人工干预，自动维护网络连接，无需设置、即装即用，支持10级中继路由；

✧采集器上、下行通道采用独立的无线数传模块，抗干扰能力强、数据采集效率高；

✧无线网络路由算法采用专利技术，技术领先、运行稳定可靠，安装方便，无需调试；

✧采集器微处理芯片采用高可靠、低功耗设计，运行稳定，使用寿命长；

✧采集器下行采用无线方式采集计量表数据，自动存储计量表数据信息，最大可存储128块计量表；

✧采集器采用非易失性高可靠存储器，掉电后数据可保存10年；

✧无线数据通信采用独有矩阵式编解码算法，有效过滤错误信息，保证数据的准确性；

✧采集器数据通讯规约参照“CJ/T188-2004”，兼容性好。

2、技术参数

✧工作电源：

AC220V±20%，50HZ

✧上行通讯：

微功率无线方式：

1200BPS，空旷环境下通讯距离可达300米以上，支持10级中继路由，最大信号覆盖范围可达3千米

✧下行通讯：

微功率无线方式：

1200BPS，空旷环境下通讯距离可达300米以上

✧静态功耗：

<2W

✧带载能力：

可管理128块表

✧工作温度：

-25℃～＋65℃

✧相对湿度：

5％～85％（不结露）

二、安装使用

1.采集器采用壁挂式安装，具有三个固定孔，可直接固定于墙体表面；

2.采集器室外安装时，应配置室外防护箱，应选择不被雨淋、不被强光直射的地方，安装位置应低于防雷网；

3.采集器应选取在计量表相对集中的位置进行安装；

4.采集器固定后，将配套天线可靠连接到采集器天线端子上，采集器天线固定位置应距离附近墙体水平距离30厘米以上，距地面高度1.5米以上；

5.采集器供电应稳定，避免因供电中断导致的数据无法抄收，电源线应选用2×0.75mm2或者更粗的线材，并安装漏电保护装置；

6.采集器接通交流220V、50Hz的交流电后，工作指示灯点亮，采集器开始正常工作；

7.采集器具有上传和下传通讯指示灯，有数据通讯时，通讯指示灯点亮；

8.安装完毕，记录采集器的ID编号，便于维护管理。

三、外形尺寸

第六部分集中器

一、集中器

集中器是一个抄表区域的数据汇总设备，它通过微功率无线方式对其管辖的采集器进行数据采集、处理和存储，并支持GPRS无线移动网络（JZQ-GJ型）或公用电话交换网络（JZQ-MJ型）与管理中心实现远程通信。

1、功能特点

✧采用优质工业级元器件，质量稳定，运行可靠；

✧内置微功耗多通道无线数传模块，支持8个网络通信频段；

✧无线自动组网，支持10级中继路由，最大信号覆盖范围可达3千米；

✧无线抄表网络具有动态自组网功能，无需人工干预，自动维护网络连接；

✧无线网络路由算法采用专利技术，技术先进、稳定可靠，安装方便，无需调试；

✧集中器具有自动寻找采集器功能，无需设置、即装即用，最大可存储255台采集器；

✧无线数据通信采用独有矩阵式编解码算法，有效过滤错误信息，保证数据的准确性；

✧采用32M大容量非易失性高可靠存储器，断电后数据可保存10年；

✧可以存储31天日冻结数据、12个月月冻结数据。

✧具有定时抄表、冻结抄表、预抄功能；

✧具有校时功能，时钟精度：

≤±0.5s/d；

✧具备程序升级功能，可远程或本地升级集中器嵌入式程序；

✧采用16位主流CPU，96M主频，数据处理速度快；

✧每台集中器具有唯一地址编码，便于跟踪维护；

✧安装方式：

壁挂式安装，室外安装需加装防护箱。

2、技术参数

✧工作电源：

AC220V±20%，50HZ

✧上行通讯：

GPRS无线移动网络或公用电话交换网络

✧下行通讯：

微功率无线方式：

1200BPS，空旷环境下通讯距离可达300米以上，支持10级中继路由，最大信号覆盖范围可达3千米

✧静态功耗：

<5W

✧带载能力：

可管理255台采集器

✧工作温度：

-25℃～＋65℃

✧相对湿度：

5％～85％（不结露）

二、安装使用

1.集中器采用壁挂式安装，具有三个固定孔，可直接固定于墙体表面；

2.集中器室外安装时，应配置室外防护箱，应选择不被雨淋、不被强光直射的地方，安装位置应低于防雷网；

3.集中器应选取在采集器相对集中的位置进行安装；

4.集中器固定后，将配套天线可靠连接到集中器天线端子上，集中器天线固定位置应距离附近墙体水平距离30厘米以上，距地面高度1.5米以上；

5.JZQ-GJ型集中器需要安装一张开通GPRS包月套餐业务的移动品牌手机卡；

6.ZJQ-MJ型集中器需要通过一路电话线（支持内线电话）接入公用电话交换网络；

7.集中器供电应稳定，避免因供电中断导致的数据无法抄收，电源线应选用2×0.75mm2或者更粗的线材，并安装漏电保护装置；

8.集中器接通交流220V、50Hz的交流电后，开始正常工作；

9.安装完毕，记录采集器的ID编号，便于维护管理。

三、外形尺寸

第七部分综合抄表管理系统

第一章概述

综合抄表管理系统是为配合我公司有限公司自主研发生产的集中器抄表终端而开发的一套综合抄表管理系统。

本系统支持以太网方式、GPRS固定IP、GPRS非固定IP、电话线方式、232串行方式五种通讯方式的集中器终端，并支持后付费、IC卡预付费充值、远传预付费、IC卡+远传预付费充值四种付费方式；系统支持的表类型有一表一卡、一卡通系列冷水表、热水表等。

本系统分为远传管理软件和远传抄表软件二大模块。

远传管理软件主要负责管理设系统参数设置；设备建档；IC卡预付费用户用户的卡开户、充值、补卡、更正、换表功能；远程预付费用户的远程充值、写应急卡、更正换表功能；后付费用户的数据结算及缴费功能及各种数据的查询分析统计。

远传抄表软件主要负责与集中器终端进行通信,包括集中器参数设置、参数读取、抄收当前数据、日冻结数据、月冻结数据、定时抄表及表