無線通信在機械水錶中應用的研究與探索論文

本文研究了現代無線通信技術、計算機技術、水錶計量技術，對原有的機械水錶進行改造，探索無線自動水錶抄表系統的研究。

0 引言

當前，在我國的很多地區都採用人工抄表方式收繳水費。例如自來水公司每月要派專人上門抄表，不僅影響居民的日常生活，給用戶帶來很多不便，而且若業主是上班族，會出現長時間收不上水費的情況;且隨着人們自我安全意識的不斷加強，抄表員是否能不能敲開住戶的門也是一個不大問題。因此人工上門抄表工作不僅費時費力，而且效率低，誤差大，給管理工作帶來很大困難，嚴重影響行業的發展。爲解決該問題，建設部在1996年左右給新建樓房提出了“三表出戶”或“水錶一戶一表”的新要求，工作開展也算迅速。但該方法主要適用於新建樓房，對於早期的樓房，因施工難度較大等原因則難以推廣。

本文的研究證實基於早期樓房施工難，推廣難的需求，將無線通信技術與水計量智能化結合起來，對原來的水錶系統進行改造，設計爲自動抄表系統。該系統包含用戶表子系統和抄表終端子系統及PC機(筆記本電腦)。用戶表子系統安裝在用戶家，完成用水量的測量與發送;操作員只要在樓下持筆記本電腦和抄表終端，輸入用戶的編號，將該信息發送出去，便可得到用戶的用水量。所以，用本方案進行抄表既準確又方便，既能提高抄表人員抄表的工作效率又能減少抄表人員上門抄表的麻煩，也能減少用戶與供水部門之間的糾紛。在改造過程中，不僅對早期的機械水錶容易改造，而且對新建小區的新水錶設計也較容易實施，適應現代所有水錶用戶對用水繳費的需求。

1 水自動抄表國外的發展歷史與水平

國外一些國家採用短距離無線抄表系統已發展多年，像BADGER、ABB、NEPTUNE、SENSUS等公司都較早推出了自己的無線抄表系統。

主要有以下幾種類型：

①無線組網抄讀系統：此係統用無線網絡來控制水錶的流量，數據的採集與傳輸用專門的設備來讀取;②有線採集，遠距離無線發送的自動抄表系統：運用可以遠距離發送數據的數據採集器來讀取數據，再用可遠距離傳送數據的設備將水錶中的數據上傳即可;③車載巡抄系統：在水錶安裝無線遠傳設備來上傳水錶數據，利用車載的無線數據巡抄設備來完成數據的讀取;④智能卡水錶抄表方式：以預付費的形式來管理居民的用水;⑤總線智能抄表：總線智能抄表技術在國外非常流行，許多國外的公司較早採用的一種主流抄表技術。此方式是基於在原有水錶上裝配一個採集模塊，實現單獨抄表或組網抄表兩種模式，既便捷又高效;⑥無線收發式水錶系統：通過計算機技術、無線通信技術及水錶計量技術相結合，將計量、數據採集及處理於一體。此係統只在相應的設備上安裝信息採集、處理及存儲模塊，通過設置無線收發控制裝置，在不聯網的情況下，就可實現遠程無線收發功能。此種水錶使用的數據傳輸芯片不用進行頻段的申請，也不用設專門的線路，且設備的維護和安裝非常方便。因此採用無線收發方式進行數據傳輸的抄表方式是未來抄表技術的發展趨勢，且該種方式正在發展中。

2 水自動抄表國內的發展歷史與水平

國內水自動抄表的現狀：隨着我國經濟生活水平的迅速提高，人工抄表收費與現在的居民生活水平存在着越來越多的`隱患及問題，其中最突出的一個問題就是抄表時進戶難、收費更難，具體情況如下：

①入戶難：由於居民安全意識的不斷加強，抄表員很難敲開用戶的門，因此水費往往無法百分之百的回收，供水公司長期蒙受經濟損失;

②管理費用過高：如5萬用戶，需要的抄表工人及管理人員在20到30人，年費用需60萬元左右。由此可見光抄表用去的費用就較大，大大影響了經濟效益;

③抄表勞動強度大：傳統人工抄表方式工作量多，勞動強度大，效率差，已不適應現代企業的管理要求;

④費用收繳損耗大：用戶偷水現象嚴重，致使大量水損無法收繳。

我國水錶自動抄收系統主要有以下幾種類型：

①智能卡水錶。隨着智能卡技術的普及，水錶設備的更新換代也比較快，在現在的水錶系統中智能卡水錶技術是當前較先進的一種。該系統具有限量用水、無需與用戶產生收費糾紛、無需敷設專線、安裝方便、易於維護等優點。雖然該表已經形成了一定的規模，但由於要先付款後喝水、水損無法平攤、實施過程監控難度較大等，智能卡水錶在國外的一些發達國家已經悄悄淡出了競爭市場。

②Internet抄表。網絡化、智能化是現代住宅的主流趨勢。像居民住宅裏裝配的IP電話、有線電視、寬帶網、遠程醫療、遠程旅遊預約以及各種儀表的監控，都得益於發達的網絡系統。居民區的物業公司通過網絡能夠隨時掌握本小區的生活和消費情況。而自動抄表僅僅算是Internet抄表中的一種功能。隨着網絡抄表功能的日趨完善，自動抄表的成本會越來越低。隨着技術的發展，電腦安全已經成爲令人矚目的問題，同樣，該抄表方式的安全更是個隱患。

③藍牙抄表系統：藍牙技術，是一種短程無線技術，它採用的頻譜是2.4GHz-ISM，這種技術的發展背景是用來打破紅外線傳輸帶現時性和用電纜連接不同產品時受到的限制，從二十一世紀以來，己經應用到了移動電話與個人電腦或其它設備、儀器之間的通信，並能實現在幾十米的距離內不借助其他傳輸設備及接口直接進行數據的傳輸。基於藍牙技術的抄表系統可能會比智能卡抄表系統的功能更強、耗能更少、監控力度更強。但是藍牙技術現在還只能實現幾十米的短程數據傳輸，且安全技術還有待繼續研討，所以在能否運用到水錶的改造中，價格以及安全仍是個大問題。

④無線發射式水錶系統。無線發射式水錶系統，在原有機械式水錶中安裝必需的數據處理、採集、數據存儲等模塊，再安裝設置無線發射設備，通過無線通信設備用遠程接收裝置接收和發送信號，無需敷設任何線路即可完成用戶水錶的抄表工作。在國家相關政策的推動下，民用無線自動水錶抄表系統的使用已成定局。相信在不久的將來無線自動抄表系統將會得到不斷的完善和成熟，併成爲水費收繳模式中的中流砥柱。

3 本無線自動抄表系統的構成

本無線自動抄表系統主要由上位機(筆記本電腦)、抄表終端、用戶表終端幾部分組成。其中，上位機的主要功能是通過串口接收來自抄表終端的數據，將數據一目瞭然的顯示出來，並且方便地查看用戶的用水量及費用。抄表終端的主要功能是向用戶表發送傳輸要求，並接收來自用戶表的用水量，通過串口傳送給上位機，其無線傳輸距離不小於100M，傳送數據正確率達到100%。用戶表終端主要功能是完成用戶水流量的統計，誤差小於0.5%;在接到抄表終端發送傳輸要求後，實時發送水量的統計結果，傳輸距離不小於100M，傳送數據正確率達到100%。本無線自動水錶抄表系統將大大提高供水管理部門的工作效率。

4 總結

本文對基於上位機、抄表終端、用戶表終端的無線自動抄表系統進行了研究，通過用戶表終端將用戶用水量統計並傳送給抄表終端再通過串口傳送給上位機的系統設計，實現了具有無線自動抄表功能的新型抄表系統。