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摘要：自來水智能抄表系統是能源管理體制現代的體現。該系統的結合傳感技術、射頻技術、微電子技術等，通過無線通訊傳輸水量信號，利用現有廣泛使用的電話網及計算機，將數據發送給管理端，完成數據處理。

關鍵詞：無線通訊公司電話網計算機抄表

傳統的供水計量操作通常是由各管理部門派人到裝表地點抄表，由于用戶面廣、量大，極易造成差錯，人工抄表不但效率低，且不利于科學管理，給城市管網的建模、分析、規劃等都帶來很大的困難。電子和計算機技術的迅速發展，為實現自動抄表技術提供了大環境，管理體制的現代化也呼喚著自動抄表時代的到來。目前我國普遍采用將水表安裝在用戶室內，每月入戶抄表收費的方法。這給用戶帶來很多麻煩，給抄表人員帶來煩惱，造成很多不必要的糾紛。為了有效解決入戶抄表收費存在的諸多弊端、提高效率、避免入戶抄表引發的治安問題（如冒充收費入室搶劫）和杜絕拖欠費用，水表戶外計量呼聲越來越高。尤其對高層、毫華居住小區，水表戶外計量是非常必要的，傳統的抄表方式已不能適應今后住宅的發展要求。

隨著電子技術、傳感技術、自動控制技術和計算機技術的發展，水表戶外計量已經開發出不少產品。主要有：IC卡、電力載波、遠傳抄表三種戶外計量方式。建設部《2000年小康型城鄉住宅科技產業工程城市示范小區規劃設計導則（修改稿）》中已經明確提出：“推廣應用戶外計量（含水、電、曖、燃氣表）技術”。在《中國住宅產品發展綱要》中也明確提出：“實現方便查表，不干擾住戶，使大量人工查表工作逐步過渡到數字化傳送，開發智能化的水、電、氣、熱計量裝置及接口箱框”。目前水表戶外計量的智能抄表系統已達到使用要求。因此，結合傳感技術、射頻技術，利用現有廣泛使用的電話網，設計開發了結構獨特、性能穩定、完全可靠的自來水智能抄表系統。

1設計要求

為保證自來水智能抄表系統的準確性和可靠性，提高能源管理的科學性、規范化，對智能抄表系統提出以下要求：

（1）水表為密封結構，是一種既能直觀顯示相關能耗計量數據，又能產生能耗計量脈沖信號的新型計量表具。

（2）系統具有防斷電功能。停電時，發射端和接收端裝有備用電池，防止數據丟失。

（3）系統采用高精度不掉電實時時鐘，為數據分時處理提供可靠的時間基準；可實現分時段計費功能；通過通訊設備故障報警、記錄故障發生時間的功能。

（4）數據庫安全。數據庫為只讀方式，只有授權的管理員可以寫入數據，管理中心電腦設有密碼，嚴防無關人員操作，密碼可由操作員在主機上修改。可提供計費查詢、報表生成、打印、報警等功能。

2總體結構

智能抄表系統現有兩種形式：

（1）用戶室內裝有電話，抄表系統結構如圖1所示。數據采集通過無線通訊將數據傳送給數據處理器，數據處理器通過電話線向管理計算機上報數據。

（2）用戶室內沒有電話，抄表系統結構如圖2所示。數據采集器通過無線通訊傳送給數據處理器，數據處理器安裝在室外的走廊內，并附帶顯示模塊顯示用戶當用水量。安裝在走廊內的數據處理器通過公用電話線向管理計算機上報數據。如果住戶的房間被鐵門等屏蔽而無法實現無線通訊，可以鋪鋪設專用通訊線，將數據上傳。

3系統組成

（1）水表。本系統所采用的計量水表是一種既能直觀顯示相關能耗計量數據，又能產生能耗計量脈沖信號的新型計量表具。它實際上是一種加裝了永義磁鐵和霍爾元件組成磁電傳感器的水表，霍爾元件固定安裝在計數轉盤附近，永磁鐵安裝在計數盤（例如0.1m3或0.01m3）位上，當轉盤每轉一圈，永磁鐵經過霍爾元件一次，即在信號端產生一個計量脈沖，對應0.1m3或.0.01m3，經無線發射器發送給數據處理器。另外，在水表上還裝有防盜霍爾元件，當用戶盜用水時，霍爾元件發出報警信號給數據處理器，數據處理器再通過電話線報告給管理計算機，以便做出處理。

(2)數據處理器。數據處理器是一個多功能模塊，實現水表數據的自動抄收，將數據長期、可靠地存儲，并在需要時將其傳給管理計算機。具體來說，它用于接收水表數據及各種報警信號，累計住戶用水量，通過電話線定期向管理計算機發送住戶的有關數據。一臺數據處理器對應一塊水表，一般安裝在電話機附近。數據處理器內部有可充電電流作為后備電源，在外部電源停電的情況下，則由充電電流單獨向數據處理器供電，保證數據處理器正常工作。

（3）管理計算機。管理計算機是本系統的管理核心，可通過電話線下接許多數據處理器，數據處理器的個數基本不受限制。管理計算機能隨時抄收每個用戶水表的數據，并將數據保存在數據庫中供查詢，能對整個系統進行管理，對所抄數據進行處理。

4系統硬件電氣原理分述

4.1水表發射器電氣部分原理

水表發射器的功能是將水表計量的用水量，以無線通訊的方式傳送給數據處理器。框圖如圖3所示。安裝在水表內的霍爾傳感器用來檢測用水量，水表中每流過0.1t水，霍爾傳感器就發出一個脈沖信號，經串穩態電路產生一個紅1s寬的脈沖，再經施密特反相器4069整形后送入編碼器PT2262進行編碼，PT2262全碼編址為411個，經編碼后的數據送入無線發射模塊進行發射，無線電發射頻率為400MHz，有效距離為50m；同時發射器還具備一些附加功能。

（1）防盜功能。由于干式水表靠電磁傳動的特點，它易受外磁場的影響。如果用戶在水表附近放有強磁鐵，它會使水表傳動齒輪轉速降低，使水表的測量精度降低。而發射器上另裝有一個專用于測量磁場強度的霍爾傳感器，當發現水表附近有強磁場時，霍爾傳感器發出報警脈沖，經發射器無線傳送給數據處理器。

（2）備用電池。為保證發射器在停電時能正常工作，在交流220V供電的同時，還備有一個4.8V的鎳氫電池、由LM358、555組成的電池電壓監測和充電電路，使電池能正常充電。后備電池可維持發射器連續工作48h。

4.2數據處理器電氣部分原理

數據處理器是本系統的關鍵設備。由無線接收和解碼部分、時鐘日歷、8051及外圍、電話收發電路、電源等部分組成。框圖如圖4所示。無線接收模塊與發射模塊工作在相同頻率400MHz上；解碼由PT2272完成，工作頻率與PT2262相同，地址編碼與PT2262一致。時鐘日歷芯片DALLAS12887為系統提供準確的百年時鐘日歷，包括年、月、日、時、分、秒、星期和定時報警信號。

電話收發電路由撥號電路和音頻解碼電路組成。4-16譯碼妻MC4514模擬開關4066組成3*4虛擬鍵盤陣列，由8051控制過按鍵的開與合，完成將要拔出電話號碼和上傳數據的編碼，并將電話號碼和數據送入撥號電路。撥號專用芯片為W91312，晶振頻率為3.58MH，接收到管理計算機機端的電話號碼后立即撥出。當兩端的握手信號完成，確認線路接通后，由8051控制將上傳的數據以音頻方式輸出給管理計算機；音頻解碼電路的功能是將音頻信號解碼，以BCD碼的形式輸出。當數據處理器撥通管理計算機后，管理計算機端回復一個接通握手信號，該信號是音頻信號，經交流放大電路放大后，送入音頻解碼芯片MC145436解碼，最后以BCD碼的形式送入8051。

系統供電采用220V交流和鋰后備電池供電的雙重方案，當住宅停電或人為斷電時，系統仍可維持正常工作48h。

4.3管理計算機通訊接口板電氣部分原理

管理計算機通訊接口板由撥號電路、音頻解碼電路、電話振鈴檢測電路、光電隔離電路和電源電路組成，如圖5所示。撥號電路和音頻解碼電路與數數處理器板上的相同。

5系統軟件

本系統軟件由數據接收、數據轉換和收費系統三部分組成。

（1）數據接收系統。由于需要從并口讀取用戶的用水量，所以在用戶的用水量上來之后，先由數據接收系統將用戶的數據轉換成文本文件。此系統在操作系統啟動后自動啟動，且一直處于工作狀態。

（2）數據轉換系統。考慮到數據接收之后形成的是文本文件，不能直接進入數據庫，所以設計一個數據轉換系統將數據存入數據庫。此系統在操作系統啟動后自動啟動，且一直處于工作狀態。

（3）收費系統。在合法用戶登錄到本系統后，進行日常的業務處理。根據用戶的計算機配置情況，該系統可以在單機環境下運行，也可以在網絡環境下運行。

單機運行環境對計算機軟、硬件的要求：操作系統為WIN95/WIN98；數據庫為Oracle734。

網絡運行環境對計算機軟、硬件的要求：操作系統的客戶端為WIN95/WIN98、服務器端為WIN2000/WINNT；

數據庫的客戶端為Oracle734；服務器端為Oracle8i；

硬盤：5G；

水作為一種有限的資源，越來越為人們所重視，節約用水已不再是一種倡議，而是我們的責任和義務。因此，對居民、企事業單位用水的準確計量是十分迫切的，一戶一閥，一戶一表已是大勢所趨。另一方面，聯一戶一表工程的實施，居民用水的計量與收費的難度也逐漸加大，為了有效解決入戶抄表收存在的諸多弊端，提高效率，避免入戶抄表引發的治安問題，杜絕拖欠費用。因此，戶外智能抄表代替傳統入戶抄表勢在必行。

在現有的智能抄表中，有通過動力線載波網絡實現的，有通過鋪設專用線實現的，比較兩種智能抄表系統，用動力線載波網絡實現局限性比較大，主要受變壓器限制；通過鋪設專用線來實現，施工工程比較大，改造費用也比較高。因此，采用公用電話網實現智能抄表系統，避免了上述的不利因素，適用面比較廣泛，安裝方便，不用鋪線，改造費用也比較小，給用戶帶來很多方便。因此，應用前景非常廣闊。