原创无线直读气表远程抄表系统及解决方案介绍

 2018-5-23 16:30  1910 6 6 分类: 物联网

第一节无线直读燃气表远程抄表系统介绍

一、系统结构

直读式集抄系统由四级网络组成，从下至上分别是读数转换层、数据采集层、数据集中层和管理层(见图1)。

图1 直读式集抄系统结构框图

无线直读集抄系统的工作原理如下：

投入运行后，系统进入“待机”状态，即所有无线集中器和无线采集器处于“待机”状态，随时接收并来自管理中心的命令，所有无线气表均工作于低功耗“休眠”模式，随时接收无线采集器（DAU）的唤醒、抄表、开/关阀门等命令。

每当预先设定的自动采集时间到来时，无线采集器（DAU）自动启动抄表任务，抄取所属无线气表的读数和状态并存储到内嵌的FLASH中，以备管理层抄取。

管理层计算机可随时通过GPRS/CDMA/PSTN/LAN/RS232/RS485/RF─无线集中器─无线采集器读取无线采集器中所储存的数据；也可以以同样路径实时地对任一表计进行操作(如读取抄表数据、执行通断控制、设置相关参数等等)。管理层电脑对所读取的数据作进一步处理后，向用户提供查询服务及输出各种报表。

对个别处于信号盲区的无线气表，抄表管理员可携带无线手持机（掌机）通过无线采集器实时补抄；或直接前往无线气表附近补抄。

二、通信方式

无线直读燃气远程抄表系统在组成结构上类似于集散式控制系统，其数据通信由上中下三个层次组成(见图2)。上层通信是指无线集中器与管理中心之间的通信，中层通信是指无线集中器与其下属无线采集器之间的通信，下层通信是无线采集器与其下属无线直读气表之间的通信。这三层通信在物理结构上相互独立，对通信方式、传输介质、传输速率的要求各不相同。

图2 无线直读集抄系统结构图

1、上层通信

如前所述，上层通信是指无线集中器（TCU）与主站电脑之间的通信。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3所示，在实际工程项目中，上层通信经常采用的方式有RS232、电话网、GPRS、RS485、局域网等。

图3 系统上层通信方式

1.1、RS232串行通信方式

如图3(a)所示，这是最简单也是最常用的方式，用一根RS232串行电缆将集中器的RS232口与电脑的RS232口连接起来即可。这种方式适用于集中器与主站电脑距离很近的场合，该距离应当小于15米。这种通信方式的传输速率较高，误码率很低，可靠性较高。

1.2、电话拨号通信方式

如图3(b)所示，当主站电脑与集中器相距较远时，可采用这种方式。主站电脑和集中器各自通过调制解调器(MODEM)与电话网连接，从理论上讲，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。这种通信方式的可靠性会受电话网传输质量的影响。

1.3、GPRS通信方式

如图3(d)所示，当主站电脑与集中器相距很远，并且无法采用电话拨号或者电话距离太远布线费用太高，可采用这种方式。

1.4、RS485串行总线通信方式

如图3(c)所示，当主站电脑与集中器之间有一定距离，并且一个项目中有多台集中器时，可采用这种通信方式。该方式要求集中器具有上行RS485通信接口，主站电脑也通过一个RS232/RS485转换器与串行总线相联。在理论上，电脑与集中器间的最大距离可达到1200米，如增加中继器则还能延长传输距离。这种方式的另一个特点是可以连接多台集中器(最多255台)，因此适用于比较大型的项目。这种通信方式的传输可靠性较高，传输速率也较高。

1.5、局域网通信方式

如图3(d)所示，随着网络技术的飞速发展，网络的触角已伸展到我们的周围。“宽带接入”成为新建小区的亮点，因此集抄系统与网络的连接也就势在必行了。此外近年来随着无线通信网络的发展，GPRS通信方式也可用于集抄系统的上层通信。

1.5、RF通信方式

如图3(e)所示，使用433MHz/470MHz等频率串口透传的射频无线模块，接入设备的串口接口，代替RS232/RS485等有线通讯方式，适合不方便布线的场合使用，甚至可以通过加大无线模块的发射功率，增加通讯距离。

这几种通信方式各有特点，应根据项目的具体情况选用，以期达到最佳效果。下表综合了这几种方式的情况，供参考。

通信方式	传输距离	可靠性	费用	适用范围
RS232	≤15m	高	低	近距离，单TCU结构
电话拨号	电话网所及处	较高	中	远程，有电话网处
RS485或M-BUS	≤1200m	高	中	中近距离，多TCU结构
局域网	视网络规模	高	高	距离不限，有局域网处，多TCU
GPRS	GSM覆盖处	高	中	距离不限，有GSM网络处
RF数传模块	几百到几千米	较高	低	中近距离，多TCU结构，不方便布线场合

2、中层通信

中层通信是指无线集中器（TCU）与无线采集器（DAU）之间的通信。一个无线集中器（TCU）与一定数量的无线采集器（DAU）组成多路由无线网络，每台无线采集器既具有采集气表数据的功能，同时各采集器互为中继；并支持多条指定传输路径，通常以主备路由方式工作，当主路由通讯不成功，即自动转为备用路由通讯，大大提高通讯稳定性。

3、下层通信

下层通信是指无线采集器（DAU）与其下属无线气表（DAU）之间的通信。一个无线采集器与一定数量的无线气表以自组网方式组成无线子网，在子网内，每个无线气表既作为无线通讯的终端节点，也互为中继。

三、设备简介

1、无线集中器（TCU）

无线集中器采用模块化结构，可根据无线集中器与管理层的通讯方式灵活配置相应的通讯模块；有GPRS/CDMA/PSTN/LAN/RS232/RS485/RF等通讯方式；可在线远程修改系统配置；具有大功率无线通讯模块扩展接口。外形如图4所示。

2、无线采集器（DAU）

无线采集器的功能是对无线气表的组网管理；与其他无线集中器互为中继；采集并存储无线气表的读数和状态数据。外形如图5所示。

3、无线直读气表

与传统的脉冲集抄系统不同，无线直读表是采用直接读取表计中机械计数器字轮位置的方法来抄表的，因此其抄表部分的电路平时可以不工作，只需在抄表时短暂地通电工作就可以了。直读气表的最大特点是准确和节能（见图6）。

4、无线手持机

手持机集成多种无线通讯方式，可以通过无线模块访问采集器读取子网所有气表数据，或直接访问燃气表读取盲区气表数据，然后通过GPRS发送到服务器或者存储到缓存中。如图7是一款WinCE6.0操作系统的手持机。