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无源直读远程抄表系统
双击自动滚屏 发布者:直读水表 发布时间:2010/10/25 15:46:05 阅读:977207次 【字体:

 无源直读表主要是针对自来水公司解决抄表收费管理而推出的,这种方式淘汰了传统的采用干簧管脉冲方式进行用水量计量的方式,而是采用从水表机械度轮上直接读取用水量数据的方式,可以保证计量数据的准确性,确保不出现累计误差和漏计脉冲等现象。

一、无源直读表系统描述:

    无源直读表系统主要由直读表、数据集中器、手持抄表器、抄表管理系统软件等部分构成,如下图所示:

      无源直读表安装在用户管道上,完成用户用水量的准确计量,通过RS-485有线远传数据道将无源直读表和数据集中器连接起来。平时无源直读表不需要通电工作,只是由机械部完成用水量的计量,当需要从无源直读表中读取数据时,数据集中器给无源直读表供电,发送抄表指令,这时无源直读表对机械度轮上的数据进行采集,并将采集的数据返传回数集中器,由数据集中器对各个无源直读表的计量数据进行保存。

      数据集中器将无源直读表中的数据抄读完毕后,会切断无源直读表的电源,只保留机械计的功能,这样就可以有效地降低无源直读表的电能消耗,同时不需要在无源直读表中装电池,可以有效地降低无源直读表的成本。保存在数据集中器中的用水量数据,由自来水公司按照一定的时间周期,通过使用手持抄表器将用水量数据全部抄回到自来水公司的抄表网点。在条件许可的情况下,也可以采用不安装数据集中器的方式,而是在现场直接用手持抄表器和无源直读表进行连接,将无源直读表中的用水量数据抄回到手持机中,这样可以节省数据集中器的成本。

      在自来水公司的抄表网点,应设计一个局域网的抄表收费平台,不同的终端可以完成不同的业务,在手持接入终端可以将手持机中的数据导入到数据库,在人工录入终端可以将抄表工手工抄收的机械表读数录入到数据库,这样就能够保证所有用户的用水量数据全部统一保存在数据库中。业务终端用来办理用户的开户、销户、信息修改设置、换表等业务流程,缴费终端可以为用户进行水费缴纳结算,并可以通过打印机打印发票和各种统计报表。在条件允许的情况下,还可以在自来水公司建立一个广域网的抄表数据平台,将所有的抄表网点全部通过网络连接起来,在自来水公司建立一个管理中心。管理中心是整个抄表收费管理软件平台的核心,自来水公司所有居民用户的用水量以及缴费数据信息全部在这里产生保存。自来水公司管理中心采用双服务器+磁盘阵列的方式组成整个抄表收费管理软件平台的基本配置。磁盘阵列用来保存所有用户的用户信息、用水量信息以及缴费交易信息的数据记录,服务器用来安装运行抄表收费管理系统软件,服务器采用主备机方式,正常状态下主服务器在运行,当主服务器出现故障时,程序能够立即切换到备服务器运行,这样就能保证整个系统运行的实时性。管理中心的抄表收费管理软件平台处理完的数据信息全部保留到管理中心的磁盘阵列中。采用这种配置,可以保证各种不同的抄表收费管理软件的相对独立性,不致于产生不同业务的互相干扰和影响,同时又保证了自来水公司所有抄表收费数据的统一性,便于自来水公司进行整体数据的查询、统计和相关报表的生成。自来水公司管理中心配备的管理终端主要是业务监控查询终端,具体的抄表和收费业务一般不在管理中心完成管理人员在终端上主要能够查询数据库的所有数据并进行综合统计分析,并可以对每一个营业网点的数据记录进行分析统计。可以配置桌面终端或移动终端。所有终端均可以产生各种性质的查询统计报表,并通过网络打印机打印报表。

二、无源直读表结构描述

      无源直读表不使用传统的脉冲采样进行用水量计量的常用技术,而是采用电子部分直接对机械表字读数进行读取、判断并通过远传通道输出的新的计量处理模式。无源直读表的控制器由CPU、电机驱动模块、数据采集模块、数据传输模块和电源模块组成,CPU用来控制所有模块的动作以及实现表的功能,电机驱动模块用来控制数据采集模块和机械水表字轮的接触和脱离,数据采集模块采用电阻网络对机械水表字轮的读数进行采集和判断,确定每一位上的当前读数值,数据传输模块通过RS-485数据接口将获取的机械数输出,供外部装置进行采集完成抄表工作,电源模块完成对各个模块的供电和稳压处理。结构示意图如下:

     

CPU使用MICROCHIP公司的PIC16F690单片机,拥有4K程序空间,256字节RAM,同时自带256字节的EEPROM,这样电路部分无需自带EEPROM进行数据存储,可以有效地减小电路板的结构尺寸。数据采集模块采用电阻法对每个机械表字轮的读数进行测试,共对3个字轮读数进行测试,分别是1吨位、10吨和100吨位,之后程序根据这3个字轮的变化情况自动判断1000吨位上字轮的数值。每个待测字轮上按照机械结构分布有不同的电阻网络,测试时通过两个金属探针顶到字轮上对电阻阻值进行检测,经过A/D转换后根据阻值的不同查表得到不同阻值相对应的数字。如果要求电阻检测准确,金属探针必须和字轮进行紧密接触,保证接触电阻很小,不对检测结果产生误差,但长期处在这种状态会对每一个字轮的正常运转产生影响。为此需要一个电机带动一个凸轮结构控制金属探针,当需要进行检测时,电机驱动凸轮保证探针和字轮接触,当检测完成后,电机驱动凸轮保证探针和字轮脱离接触。数据传输模块采用RS-485数据接口,平时处于被动接收状态,不主动向外发送指令。当收到抄表指令后,CPU控制电机驱动模块和数据采集模块工作,完成一次机械水表字轮数据采集,并将采集到的数据反馈传出。直读远传电子模块不自带电源,平时处于不工作状态,外部设备需要对直读表进行数据通信时需要同时向无源直读表提供一个5-12V电源,电子模块上电复位后处于低功耗接收状态,在收到相关指令后进入高速工作状态处理相关流程,处理完毕后重新处于低功耗接收状态,直到外部供电电源切断。由于采用直读方式,电子模块不需要LCD显示模块,所有的数据均通过外部设备获取读出和显示。为便于远传直读表今后在现场的安装使用,还需要设置一个硬件感应开关和LED发光二极管。当外部设备处于巡检状态时,如果感应开关闭合,则远传直读表开始响应外部设备的指令,在收到外部设备的正确应答后,发光极管处于点亮状态,若不能收到外部设备的正确应答或应答错误,发光二极管处于闪烁状态,两种状况下均延时5秒熄灭。

三、    无源直读表功能描述

所设计的无源直读表应具备如下功能:

1、数据采样功能:能够一次同时对三个机械字轮的读数进行自动采样工作,三个字轮固定为1吨位、10吨位和100吨位。

2、数据判断识别功能:能够根据检测到的三个字轮的读数情况,自动判断高位字轮的读数,最高能够判断3位,即无源直读表可最多返回6位整数的用水量记录。

3、判断功能:能够根据检测到的数据大小变化判断当前抄表之前水表流量处于正向还是反向运行状态。同时能够根据是否在规定时间内收到到位信号判断电子驱动模块是否工作正常、是否有异常电阻值出现判断采集模块是否工作正常。

4、通信功能:能够根据需要进行RS-485数据通信,响应外部设备的各种指令。

5、参数设置功能:外部设备能够通过RS-485数据通信接口对无源直读表内的参数进行设置和初始化工作。

6、握手功能:外部设备发送握手命令后,无源直读表在感应开关响应的情况下,能够自动将水表表号等信息发送到外部设备,完成双方的握手对应工作。

7、冻结功能:外部设备可以发送冻结指令,接收到该指令的无源直读表完成一次当前用水量的抄读工作,并将数据保存到EEPROM中。

四、    无源直读表通信指令类别

外部设备和无源直读表之间采用RS—485信道进行数据通信,通信数据帧有以下几种:

1、抄表命令帧:外部设备向无源直读表发送抄表命令帧,远传水表在收到指令后,完成一次数据采集工作,将当前采集的用水量和上次用水量数据返回,并同时返回相关的工作状态数据。

2、参数设置命令帧:外部设备向无源直读表发送参数设置命令帧,对无源直读表的水表表号、用水量高位字节进行设置,同时将相关工作状态字进行初始化。设置完毕后向外部设备返回正确或错误应答。

3、修改密钥指令帧:外部设备向无源直读表发送修改密钥指令帧,用加密方式设置无源直读表中的数据通信保护密钥和分区号,设置完毕后向外部设备返回正确或错误应答。

4、冻结指令帧:外部设备向无源直读表发送冻结指令帧,接收到该指令的无源直读表完成一次当前用水量的抄读工作,并将数据保存到EEPROM中,不返回应答帧。

5、握手应答指令帧:外部设备向无源直读表发送握手应答指令帧,无源直读表只有在感应开关闭合的情况下,将分区号、水表表号信息发送到外部设备,完成双方的握手应答。

五、    无源直读表的安装

无源直读表在自来水管网中的安装过程和普通机械表完全相同,不同的是需要为无源直读表安装RS-485数据通道,为此,需要根据无源直读表和数据集中器的位置敷设线缆。线缆敷设完毕,正确安装无源直读表和数据集中器后,需要抄录无源直读表和数据集中器的设备号,返回到业务终端在用开户时完成数据信息的一一对应关系。在现场连接完毕后,需要进行通信参数测试,将数据集中器的开关拨到测试位置,然后安装人员在每一块无源直读表表面贴上测试卡片,如果观察到无源直读表的指示灯点亮,则证明通信连接准确,否则需要检查线路和设备,直到观察到无源直读表的指示灯正常点亮。每一块无源直读表都要进行这样的测试,测试完毕后就可以正常使用了。

 
 

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