摘要：分析了人工抄表收費(fèi)方式存在的問(wèn)題、幾種計(jì)量收費(fèi)方式的特點(diǎn)。研究了自動(dòng)抄表系統(tǒng)的構(gòu)成、燃?xì)獗砼c采集器(集中器)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式、集中器與燃?xì)夤竟芾碇行闹g的數(shù)據(jù)傳遞方式，提出適用于各種用戶類型的自動(dòng)抄表模式。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)抄表系統(tǒng)；燃?xì)獗?；集中器；燃?xì)夤竟芾碇行?；?shù)據(jù)傳輸
Application of Automatic Meter Reading to Gas Charge System
ZHANG Tao
Abstract：The problems with manual meter reading charge mode and the characteristics of several metering charge modes are analyzed. The composition of automatic meter reading system and the data transmission modes between gas meter and collector(concentrator)and between concentrator and management center of gas company are studied. The automatic meter reading mode suitable for different users is put forward.
Key words：automatic meter reading system；gas meter；concentrator；management center of gas company；data transmission
1 概述
1.1 傳統(tǒng)的人工抄表收費(fèi)方式存在的問(wèn)題
燃?xì)庠诔鞘薪ㄔO(shè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，用戶種類和數(shù)量迅猛增長(zhǎng)，用氣結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多元化。要實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)獾暮侠砝茫細(xì)獾挠?jì)量收費(fèi)管理工作非常重要。傳統(tǒng)的抄表收費(fèi)方式存在的弊病日益突出，主要包括：入戶難；管理費(fèi)用、人員開(kāi)支過(guò)高；抄表人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，收費(fèi)部門工作負(fù)擔(dān)重；數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性不好，不能動(dòng)態(tài)、及時(shí)反映使用情況的變化，管網(wǎng)調(diào)控能力差；按月抄表得來(lái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)于燃?xì)夤具M(jìn)行更深層次的分析和管理決策(如規(guī)劃、儲(chǔ)備和調(diào)度等)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此，自動(dòng)抄表系統(tǒng)和IC卡預(yù)售系統(tǒng)等應(yīng)運(yùn)而生了。
1.2 幾種計(jì)量收費(fèi)方式的特點(diǎn)
① 自動(dòng)抄表系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：安全性強(qiáng)，各種有效的措施可以避免數(shù)據(jù)遭到非法修改；實(shí)時(shí)性強(qiáng)，便于及時(shí)了解運(yùn)行情況和發(fā)現(xiàn)安全隱患；可靠性強(qiáng)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)正確；可安全監(jiān)控，可以采集數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制閥門開(kāi)關(guān)，避免氣費(fèi)的拖欠；時(shí)鐘性強(qiáng)，通過(guò)管理中心設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)分時(shí)付費(fèi)；采集的數(shù)據(jù)完整準(zhǔn)確，提高了信息化管理水平，使燃?xì)夤玖私飧黝愑脩魧?duì)燃?xì)獾南M(fèi)情況，更準(zhǔn)確地調(diào)整儲(chǔ)備和供給方案，制定管理政策等。缺點(diǎn)：前期投入相對(duì)較大。由于該種方式具有很大的優(yōu)越性，目前在國(guó)外已得到廣泛的應(yīng)用。
② IC卡預(yù)售方式的優(yōu)點(diǎn)：前期投入??；避免氣費(fèi)的拖欠。缺點(diǎn)：實(shí)時(shí)性差，雖然IC卡的回讀功能可將各類用戶表的歷史使用情況回傳給燃?xì)夤镜墓芾硐到y(tǒng)，但只有用戶購(gòu)氣才能回傳數(shù)據(jù)，不能達(dá)到安全監(jiān)控的目的；雖然CPU卡具備密鑰系統(tǒng)，安全性能好，但邏輯加密卡安全性差；當(dāng)IC卡控制模塊安裝在切斷閥上，與流量計(jì)之間通過(guò)脈沖傳遞用氣信息時(shí)，往往流量計(jì)氣量的增加值大于IC卡控制模塊中氣量的減少值，而且這種差異隨著用氣量的增加而累積，有時(shí)兩者相差很大。這是由電路匹配不當(dāng)和各種干擾問(wèn)題造成的，給燃?xì)夤驹斐山?jīng)濟(jì)損失，引起的糾紛更令人頭痛。由于發(fā)達(dá)國(guó)家有很好的信用機(jī)制，因此這種方式在國(guó)外使用很少，不宜實(shí)現(xiàn)分時(shí)付費(fèi)。當(dāng)燃?xì)鈨r(jià)格上漲，用戶大量囤氣時(shí)，會(huì)給燃?xì)夤編?lái)?yè)p失。
③ 自動(dòng)抄表預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)
以上2種收費(fèi)方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，由于自動(dòng)抄表系統(tǒng)具有更明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展迅速，成為趨勢(shì)。但I(xiàn)C卡預(yù)售系統(tǒng)可以避免欠費(fèi)，這在我國(guó)是不容忽視的優(yōu)點(diǎn)。綜合2種方式，形成一種全新的自動(dòng)抄表預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在自動(dòng)抄表系統(tǒng)基礎(chǔ)上，融合新的預(yù)付費(fèi)運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)集自動(dòng)抄表、遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)付費(fèi)于一體的營(yíng)銷管理系統(tǒng)。
由購(gòu)買氣量改為預(yù)存費(fèi)用，預(yù)存費(fèi)用的數(shù)值保存在燃?xì)夤镜臄?shù)據(jù)管理中心，以便根據(jù)燃?xì)鈨r(jià)格實(shí)時(shí)調(diào)整，避免燃?xì)鈨r(jià)格上漲前用戶囤氣給燃?xì)夤編?lái)?yè)p失。此方式綜合了國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和我國(guó)的國(guó)情，將成為我國(guó)城鎮(zhèn)燃?xì)饩用裼脩簟⑸虡I(yè)用戶今后計(jì)量收費(fèi)的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于其他不適合預(yù)付費(fèi)方式的城鎮(zhèn)燃?xì)庥脩簦窈蟀l(fā)展的趨勢(shì)是自動(dòng)抄表。
2 自動(dòng)抄表系統(tǒng)的構(gòu)成
2.1 自動(dòng)抄表系統(tǒng)的組成
自動(dòng)抄表系統(tǒng)的組成見(jiàn)圖1。
燃?xì)馐召M(fèi)系統(tǒng)中，自動(dòng)抄表系統(tǒng)將會(huì)得到廣泛使用，數(shù)據(jù)信息在以下幾個(gè)部門和設(shè)備之間傳遞：燃?xì)獗怼⒓衅?或手持抄表器)、燃?xì)夤镜臄?shù)據(jù)管理中心、燃?xì)夤镜臄?shù)據(jù)服務(wù)器、燃?xì)夤镜牟僮鹘K端和銀行。
2.2 適于自動(dòng)抄表的燃?xì)獗?/span>
① 按輸出信號(hào)方式分類
a. 輸出脈沖式
將代表燃?xì)饬髁康臋C(jī)械字輪轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，供數(shù)字電路采集。特點(diǎn)：燃?xì)獗硐蛲獠坎杉鬏敵雒}沖時(shí)，匹配不當(dāng)或遇到干擾均會(huì)多計(jì)或少計(jì)，且誤差一直累計(jì)，不會(huì)修正；燃?xì)獗硐騼?nèi)部采集電路輸出脈沖，可靠性就會(huì)大大加強(qiáng)。
b. 字輪編碼式
字輪編碼式燃?xì)獗硎窃谌細(xì)獗淼臋C(jī)械計(jì)數(shù)器上，即字輪0～9每一位數(shù)字輪上都安裝多只光電傳感器，這些傳感器通過(guò)組合編碼將相應(yīng)的10個(gè)數(shù)字(0～9)對(duì)應(yīng)傳出，以數(shù)字信號(hào)形式通過(guò)有線或無(wú)線的方式傳遞給集中器或手持抄表器。
特點(diǎn)：能直接讀出用氣量數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)與數(shù)碼輪上表示的數(shù)據(jù)完全一致；不受外界干擾，價(jià)格相對(duì)便宜。但是它存在臨界問(wèn)題：因數(shù)碼輪之間存在進(jìn)位間隙，當(dāng)數(shù)碼輪發(fā)生進(jìn)位時(shí)，特別是發(fā)生多位同時(shí)進(jìn)位時(shí)，會(huì)產(chǎn)生數(shù)碼輪數(shù)字排列不在一條水平直線上的現(xiàn)象，必須通過(guò)程序判斷數(shù)值的真實(shí)性，但是隨著字輪的繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，數(shù)碼輪的位置會(huì)自動(dòng)校正，即使先前出現(xiàn)偏差，之后也會(huì)糾正。
② 按接口種類分類
a. 脈沖傳輸接口
發(fā)送和接收方波脈沖信號(hào)。特點(diǎn)：電平、脈沖寬度以及占空比都需匹配好，否則將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的傳遞誤差，抗干擾和功耗也是要考慮的重要因素。
b. 紅外通信接口
在燃?xì)獗砩习惭b紅外通信接口，紅外通信的實(shí)質(zhì)是對(duì)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，利用紅外信道進(jìn)行傳輸，紅外通信接口就是針對(duì)紅外信道的調(diào)制解調(diào)器。紅外線信號(hào)最大傳輸距離可達(dá)8m。特點(diǎn)：傳輸距離短，抗污能力差。
c. 無(wú)線短波數(shù)字接口
在燃?xì)獗砩习惭b無(wú)線短波數(shù)字接口，實(shí)現(xiàn)短距離微功率無(wú)線通信技術(shù)。
d. RS485/232通信接口
智能燃?xì)獗硗ǔ＞邆銻S485或RS232接口，通過(guò)敷設(shè)專線實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)傳遞。特點(diǎn)：傳遞安全可靠；必須敷設(shè)專線，不適合老用戶的改造。
e. 圖像傳輸接口
圖像傳輸接口是在燃?xì)獗頇C(jī)械字輪顯示窗外面加上一個(gè)小型攝像頭，將字輪顯示數(shù)值拍攝成圖像，將圖像信號(hào)傳給微機(jī)，再經(jīng)過(guò)圖像轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：圖像掃描式遠(yuǎn)傳表讀取數(shù)據(jù)直觀、可靠，完全與數(shù)碼輪數(shù)字一致，避免發(fā)生糾紛。缺點(diǎn)：由于傳遞的是圖像，其傳送的數(shù)據(jù)量大，傳輸時(shí)間長(zhǎng)，價(jià)廉物美的16位單片機(jī)不能勝任此項(xiàng)工作，必須使用價(jià)格較高的微型計(jì)算機(jī)，成本高。
2.3 集中器
集中器是一個(gè)以單片機(jī)為中心的小型處理系統(tǒng)，采用微處理設(shè)計(jì)，內(nèi)置通信模塊。負(fù)責(zé)接受從管理中心發(fā)來(lái)的各種指令，經(jīng)判斷后發(fā)送至對(duì)應(yīng)的采集器中；收集采集器上傳的數(shù)據(jù)并發(fā)送至管理中心；具有協(xié)議檢查功能，用來(lái)判斷集中器和上位機(jī)之間通信所采用的協(xié)議是否相同；校時(shí)功能，管理中心可定時(shí)對(duì)集中器自動(dòng)校時(shí)，以保證集中器時(shí)間準(zhǔn)確，同時(shí)集中器可對(duì)所管理的燃?xì)獗斫y(tǒng)一校時(shí)，以確保時(shí)間一致。
① 固定的集中器
從采集器到集中器通過(guò)有線方式，如有線寬帶方式、電力載波方式和RS485總線方式、RS232總線方式。
② 移動(dòng)的集中器(手持抄表器)
從采集器到集中器通過(guò)無(wú)線方式，如無(wú)線短波方式和紅外方式(也稱光電方式)。
③ 具備路由器功能的集中器
在高層居民用戶中，各層間通過(guò)接力式的路由方式將數(shù)據(jù)集中至集中器或采集器。一般通過(guò)GPRS傳送數(shù)據(jù)時(shí)，該裝置安裝于樓房的頂層；通過(guò)手持抄表器采集數(shù)據(jù)時(shí)，該裝置安裝于樓房的一層。此種方式克服了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)采集方式受傳輸距離的影響。
2.4 燃?xì)夤緮?shù)據(jù)管理中心
燃?xì)夤緮?shù)據(jù)管理中心是遠(yuǎn)程智能抄表和安全監(jiān)控系統(tǒng)的中心，承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的管理，包括燃?xì)獗頂?shù)據(jù)抄錄、燃?xì)獗硗〝嚯娍刂频?，具體包括檔案管理、集中器管理、上傳數(shù)據(jù)的管理和控制數(shù)據(jù)抄錄、閥門開(kāi)關(guān)等管理功能。
系統(tǒng)需要建立操作規(guī)程和作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，對(duì)管理中心操作員的操作權(quán)限和日常工作進(jìn)行規(guī)定。
2.5 數(shù)據(jù)服務(wù)器
將所有燃?xì)獗淼男畔ⅲㄈ細(xì)獗硭鶎賳挝幻Q或戶主姓名、地址、燃?xì)獗矸N類、燃?xì)獗硇吞?hào)、費(fèi)率、序列號(hào)、安裝時(shí)間等檔案數(shù)據(jù)輸入至數(shù)據(jù)服務(wù)器。由數(shù)據(jù)管理中心采集上來(lái)的大量實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)也源源不斷地輸入到數(shù)據(jù)服務(wù)器。
2.6 操作終端
通過(guò)專線實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)管理中心連接，完成自動(dòng)抄表中的各項(xiàng)操作(如數(shù)據(jù)傳遞、查詢、控制、報(bào)表繪制等)，分為數(shù)據(jù)庫(kù)操作管理和控制管理。數(shù)據(jù)庫(kù)操作管理主要包括數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)維護(hù)、表具故障白檢?？刂乒芾碇饕ü芾碇行膱?zhí)行數(shù)據(jù)抄錄和通斷氣操作控制，對(duì)集中器下的所有燃?xì)獗磉M(jìn)行抄錄，抄錄燃?xì)獗肀淼住r(shí)間及狀態(tài)，也可實(shí)時(shí)抄錄單表數(shù)據(jù)，并可通過(guò)控制燃?xì)獗黹y門控制燃?xì)夤?yīng)。
3 燃?xì)獗砼c采集器(集中器)間的數(shù)據(jù)傳輸
3.1 RS232方式和RS485方式
這2種方式均需要抄表系統(tǒng)單獨(dú)敷設(shè)專用線路，依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是JG/T 162-2004《住宅遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)專線傳輸》，其中RS485總線使用最廣泛。優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)安全可靠，有標(biāo)準(zhǔn)可依，比較適用于新建居民小區(qū)。缺點(diǎn)：傳輸距離短，1000m左右；需在建筑物內(nèi)敷設(shè)專用線路，施工工程量較大，改造費(fèi)用較高，不適合老居民用戶。
3.2 脈沖傳輸方式
脈沖式遠(yuǎn)傳表是將燃?xì)獗磉h(yuǎn)傳的信號(hào)以脈沖(或開(kāi)關(guān)量)的形式發(fā)出，每一個(gè)脈沖信號(hào)代表一定的用氣量數(shù)值，由數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)在線累計(jì)存貯。系統(tǒng)要對(duì)累計(jì)的脈沖數(shù)進(jìn)行換算處理后，才能得到燃?xì)獗淼挠脷饬繑?shù)值。外部采集器在采集累計(jì)脈沖的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)誤計(jì)現(xiàn)象，造成接收到的數(shù)據(jù)與燃?xì)獗砩鲜局禂?shù)不一致，另外，由于脈沖信號(hào)易受干擾，也會(huì)造成誤差。
3.3 電力載波方式
電力線載波是將遠(yuǎn)端采集器采集的信號(hào)通過(guò)低壓載波傳輸至集中器。依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是DL/T 698—1999《低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)技術(shù)條件》。傳輸介質(zhì)：同一變壓器同相220V線路；傳輸距離：500～1000m。
優(yōu)點(diǎn)：整個(gè)系統(tǒng)不需要布線，采用電話中繼方式的特點(diǎn)是造價(jià)低，采用無(wú)線中繼方式的特點(diǎn)是靈活方便、運(yùn)行成本低。
缺點(diǎn)：由于電力線(220V)是非通信用線路，其干擾和衰減都很大，因此，電力線載波數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率高；燃?xì)夤臼褂秒娏€需要與供電公司協(xié)調(diào)。
3.4 無(wú)線短波方式
無(wú)線短波方式是利用無(wú)線電技術(shù)進(jìn)行近距離的信號(hào)傳輸。在由電池供電的具有無(wú)線數(shù)傳模塊的燃?xì)獗?或采集器)與具有無(wú)線數(shù)傳模塊的集中器(或手持抄表器)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的定時(shí)定量發(fā)送。設(shè)定好無(wú)線遠(yuǎn)傳的數(shù)據(jù)間隔后，在其喚醒期間，將燃?xì)獗淼挠?jì)量數(shù)據(jù)、安全使用記錄等數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊發(fā)送到集中器，再將集中器(或手持抄表器)中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)管理中心電腦系統(tǒng)中。傳輸方式符合信息產(chǎn)業(yè)部《微功率(短距離)無(wú)線電設(shè)備管理暫行規(guī)定》的要求。
數(shù)據(jù)管理中心的命令也可通過(guò)集中器的無(wú)線數(shù)傳模塊，發(fā)送到燃?xì)獗?或采集器)。所使用的波段無(wú)需付費(fèi)，但要向無(wú)線電管理局申請(qǐng)。根據(jù)《微功率(短距離)無(wú)線電設(shè)備的技術(shù)要求》可知：通常470～510MHz頻段可作為民用無(wú)線電計(jì)量?jī)x表的使用頻段。
優(yōu)點(diǎn)：由于免去了在現(xiàn)有建筑物中布置信號(hào)線的麻煩，適用于各種環(huán)境，適用于新舊居民小區(qū)；實(shí)時(shí)性比較好；因?yàn)槭侨細(xì)夤咀约航ňW(wǎng)，所以省去了后期的使用費(fèi)用；降低了系統(tǒng)功耗和管理費(fèi)用，大大減少了人工勞動(dòng)，提高了自動(dòng)化程度。
缺點(diǎn)：通常數(shù)傳電臺(tái)的使用距離在500m以內(nèi)，再遠(yuǎn)就不適用了；無(wú)需申請(qǐng)的頻段存在任何人都可以去占用的問(wèn)題，可能會(huì)受到干擾，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可靠性差，需要通過(guò)程序判斷對(duì)錯(cuò)。
分類：點(diǎn)抄方式和集抄方式。早期采用的點(diǎn)抄方式由集中器或手持抄表器依次與燃?xì)獗淼臄?shù)傳模塊進(jìn)行傳輸。這種方法對(duì)高層住戶不適用，抄表員仍需上樓，但不入戶。后來(lái)出現(xiàn)的集抄方式是指所用的燃?xì)獗肀旧砭邆渲欣^器和集中器功能，若通過(guò)手持抄表器抄表，各樓層的燃?xì)獗硪来味〞r(shí)將數(shù)據(jù)信息傳遞給一層住戶的燃?xì)獗?，然后由手持抄表器讀取；若通過(guò)具備GPRS功能的集中器抄表，則各樓層燃?xì)獗硪来螌?shù)據(jù)信息定時(shí)傳遞給頂層住戶的燃?xì)獗?，然后由集中器讀取并發(fā)送出去。相比點(diǎn)抄方式，集抄方式具有可靠性高、方便快捷的優(yōu)點(diǎn)。
3.5 小區(qū)局域網(wǎng)方式
小區(qū)局域網(wǎng)是在一個(gè)相對(duì)有限的地理范圍內(nèi)，由一組微機(jī)、服務(wù)器、打印機(jī)和類似的設(shè)備連接組成的網(wǎng)絡(luò)。用戶的計(jì)算機(jī)需安裝網(wǎng)卡并接入到樓內(nèi)的交換機(jī)，再通過(guò)專線與城域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)相連。小區(qū)局域網(wǎng)接入是一種成熟的本地有線寬帶接入方式，它通過(guò)網(wǎng)線高速傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了千兆到小區(qū)，百兆到大樓，十兆到桌面的傳播速率。這種接入方式不需申請(qǐng)電話線，二者分屬不同的網(wǎng)絡(luò)，獨(dú)立運(yùn)行，小區(qū)局域網(wǎng)對(duì)原有電話線路沒(méi)有任何干擾，用戶可以同時(shí)上網(wǎng)和使用電話。目前廣泛采用的專線為L(zhǎng)on總線、CAN總線。
3.6 有線寬帶方式
① 電話線ADSL有線寬帶方式
ADSL(非對(duì)稱數(shù)字用戶線)是DSL(數(shù)字用戶線)技術(shù)的一種，使用這種技術(shù)，可在普通銅線電話用戶線傳送語(yǔ)音信號(hào)的同時(shí)，將一組一般的電話線變成高速的數(shù)字線路，ADSL能夠向終端用戶提供8Mb/s的下行傳輸速率和1Mb/s的上行傳輸速率，比傳統(tǒng)的28.8kb/s模擬調(diào)制解調(diào)器快將近200倍，這也是傳輸速率為128kb/s的ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng))所無(wú)法比擬的。ADSL可以使使用電話和上網(wǎng)同時(shí)進(jìn)行，不互相干擾。通過(guò)ADSL能對(duì)遠(yuǎn)程的抄表系統(tǒng)實(shí)施功能操作，取得測(cè)量結(jié)果并對(duì)抄表系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障判斷。
ADSL作為主流有線寬帶接入方式，其特點(diǎn)有：
a. 速率高。ADSL能夠向終端用戶提供8Mb/s的下行傳輸速率和1Mb/s的上行傳輸速率。相比之下，傳輸速率僅為56kb/s的傳統(tǒng)電話撥號(hào)方式只能是窄帶。
b. 費(fèi)用低。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)各大城市ADSL的包月費(fèi)為40～200元(不含其他使用費(fèi)用)。
c. ADSL使話音和數(shù)據(jù)在不同的通路上運(yùn)行，使用電話與傳輸數(shù)據(jù)互不干擾。
d. 必須在整個(gè)小區(qū)內(nèi)布線，它的終端和管理微機(jī)需要220V交流電，并提供遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信；電話網(wǎng)通信是電路交換，抄錄一個(gè)采集器，就必須完全占用一條電話線路，如果同一時(shí)間必須抄錄多個(gè)采集器，就需配置多條電話線路，若集中抄表的規(guī)模很大，系統(tǒng)的管理難度較大。
② ISDN方式
ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò))是基于公共電話網(wǎng)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)，它能夠利用普通的電話線雙向傳送高速數(shù)字信號(hào)，廣泛進(jìn)行各項(xiàng)通信業(yè)務(wù)，包括話音、數(shù)據(jù)、圖像等。因?yàn)樗鼛缀蹙C合了目前各單項(xiàng)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的功能，所以被形象地稱作“一線通”。ISDN是對(duì)稱性網(wǎng)絡(luò)傳輸，傳輸速率達(dá)128kb/s。
4 集中器與管理中心間的數(shù)據(jù)傳遞方式
集中器與燃?xì)夤緮?shù)據(jù)管理中心之間的數(shù)據(jù)傳遞方式包括GPRS/SMS、GSM/SMS短消息、有線寬帶方式和DDN專線。其中有線寬帶方式見(jiàn)前文。
4.1 GPRS的特點(diǎn)
GPRS(通用分組無(wú)線業(yè)務(wù))采用與GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))相同的頻段、頻帶寬度、無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)和TDMA幀結(jié)構(gòu)。在GSM上構(gòu)建GPRS，硬件無(wú)需改動(dòng)，只需軟件升級(jí)。
GPRS自動(dòng)抄表系統(tǒng)見(jiàn)圖2[1]。
特點(diǎn)：
① 實(shí)時(shí)|生強(qiáng)
GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，延時(shí)僅600～1200ms，無(wú)需輪詢就可以同步接收、處理多個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)，可很好地滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
② 可遠(yuǎn)程控制
通過(guò)GPRS雙向系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，如參數(shù)調(diào)整、開(kāi)關(guān)控制等操作。
③ 安全性強(qiáng)
保密性好，安全可靠。可為將要進(jìn)行無(wú)線通信的數(shù)據(jù)加密，并在無(wú)線終端和網(wǎng)絡(luò)之間建立一條高度可靠且加密的邏輯鏈路，保證數(shù)據(jù)在無(wú)線環(huán)境中安全傳輸。
④ 建設(shè)成本低
采用GPRS的無(wú)線公網(wǎng)平臺(tái)，只需安裝好設(shè)備就可以，不需要為自動(dòng)抄表進(jìn)行專門布線，前期投資少、見(jiàn)效快，后期升級(jí)、維護(hù)成本低。
⑤ 集抄范圍廣
GPRS覆蓋范圍廣，在無(wú)線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以完成對(duì)集抄的控制和管理。而且，擴(kuò)容無(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)限制。
⑥ 傳輸容量大、速度快
數(shù)據(jù)中心要和集中器保持實(shí)時(shí)連接。由于數(shù)據(jù)采集點(diǎn)多，需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量巨大，GPRS技術(shù)能滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?。GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率為20～170kb/s，并且可根據(jù)管理中心下發(fā)的命令改變傳輸數(shù)據(jù)的速率，以適應(yīng)不同的用戶需要。
⑦ 通信費(fèi)用低
采用包月或按流量計(jì)費(fèi)方式，運(yùn)營(yíng)成本低。GPRS和SMS短消息之間自動(dòng)切換，在某些地區(qū)只有SMS覆蓋，GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換至SMS來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。
4.2 GSM/SMS短消息的特點(diǎn)
GSM標(biāo)準(zhǔn)中定義的點(diǎn)-點(diǎn)短消息服務(wù)使得短消息能在移動(dòng)臺(tái)和短消息服務(wù)中心之間傳遞。這些服務(wù)中心是通過(guò)稱為SMS-GMSC的特定MSC同GSM網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系的。GSM中唯一不要求建立端-端業(yè)務(wù)路徑的業(yè)務(wù)就是短消息。系統(tǒng)認(rèn)為不同的消息彼此獨(dú)立，消息的傳輸總是由處于GSM外部的短消息服務(wù)中心(SMSC)進(jìn)行中繼，消息有目的地或起源地，但只與用戶和SMSC有關(guān)，與其他GSM基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)關(guān)。這種方式是前述GPRS方式的初級(jí)階段，在GSM網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有升級(jí)為GPRS的區(qū)域可以使用。
此外，隨著其他3G技術(shù)的引入，GSM/GPRS空中接口可以升級(jí)為TD-SCDMA或WCDMA，傳輸速率將得到大幅度提升。而原來(lái)采用CDMA技術(shù)的2G系統(tǒng)可以升級(jí)為CDMA2000 EV-DO，以支持更高的速率。本質(zhì)上，這些技術(shù)沒(méi)有差別，主要應(yīng)考慮滿足所需速率時(shí)其網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域、資費(fèi)和終端的成本。
① 優(yōu)點(diǎn)
a. 通信距離遠(yuǎn)。
b. 一般應(yīng)用于中低數(shù)據(jù)交換量的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，其低廉的價(jià)格與便利的維護(hù)(無(wú)須雇傭?qū)I(yè)維修人員)完全可以彌補(bǔ)其運(yùn)行費(fèi)用較高的缺陷。
② 缺點(diǎn)
a. 通信時(shí)間延遲。采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，即數(shù)據(jù)不是直接被發(fā)送到目標(biāo)接受方，而是先發(fā)送到中國(guó)移動(dòng)的短消息中轉(zhuǎn)服務(wù)器中排隊(duì)等待，然后被發(fā)送到目標(biāo)接受方，這樣就會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲，甚至在數(shù)據(jù)傳輸高峰時(shí)，會(huì)延遲幾個(gè)小時(shí)。短消息通信時(shí)間短則數(shù)秒，長(zhǎng)則數(shù)分鐘，不能應(yīng)用于實(shí)時(shí)性要求高的系統(tǒng)中。
b. 單次通信數(shù)據(jù)量受限制。受短消息通信機(jī)制的限制，一條短消息有效數(shù)據(jù)載荷較小，這在要求大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)南到y(tǒng)中應(yīng)用很不利。
c. 通信資費(fèi)較高。當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)，費(fèi)用問(wèn)題較為突出，雖然和無(wú)線運(yùn)營(yíng)商的談判可以一定程度上降低單條費(fèi)用，但在通信頻率較高的應(yīng)用中運(yùn)營(yíng)費(fèi)用仍居高不下。
4.3 DDN專線
DDN專線(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)專線)是利用物理實(shí)線作為數(shù)字信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，是隨著數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型網(wǎng)絡(luò)。它的傳輸媒介有光纖、數(shù)字微波、衛(wèi)星信道以及用戶端可用的普通電纜和雙絞線。利用數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)與利用傳統(tǒng)的模擬信道相比，具有傳輸質(zhì)量高、速度快(傳輸速率可達(dá)64kb/s至2Mb/s)、帶寬利用率高等優(yōu)點(diǎn)。
特點(diǎn)：
① DDN專線接入能提供高性能的點(diǎn)-點(diǎn)通信，通信保密性強(qiáng)，特別能滿足金融、保險(xiǎn)等保密性要求高的客戶需要。
② DDN專線接入還適用于20/80業(yè)務(wù)規(guī)則的大中型企業(yè)，即80%的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(Intranet)內(nèi)傳輸，只有20%的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(Intranet)與外部網(wǎng)絡(luò)(這里主要指Internet)之間傳輸。
③ DDN專線接入傳輸質(zhì)量高，通信速率可根據(jù)用戶需要在N×64kb/s(N=1～32)范圍內(nèi)選擇，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間延遲小。
④ DDN專線信道固定分配，充分保證了通信的可靠性，保證用戶使用的帶寬不受其他客戶影響。
⑤ 對(duì)稱性。數(shù)據(jù)上行速度與下行速度相同。
⑥ 費(fèi)用高。
5 銀行與數(shù)據(jù)管理中心的數(shù)據(jù)傳遞
由于銀行與數(shù)據(jù)管理中心之間的數(shù)據(jù)傳遞量大，對(duì)安全性和傳輸速度也有較高的要求，因此通常采用DDN專線方式。
6 各類用戶自動(dòng)抄表模式
各類用戶自動(dòng)抄表模式見(jiàn)圖3～6。
6.1 居民用戶
特點(diǎn)：用戶數(shù)量大，單個(gè)用戶的用氣量少。普通居民用戶數(shù)量十分龐大，集中分布，其耗氣量不超過(guò)4m3/h。帶有壁掛爐的高檔住宅或別墅分布較分散，其耗氣量不超過(guò)10m3/h。
① 無(wú)局域網(wǎng)的居民用戶
根據(jù)其特點(diǎn)，建議采用圖3所示的自動(dòng)抄表模式。
② 有局域網(wǎng)或有線寬帶的居民用戶
根據(jù)其特點(diǎn)，建議采用圖4所示的自動(dòng)抄表模式。
6.2 商業(yè)、采暖用戶
特點(diǎn)：商業(yè)用戶主要包括酒店、餐廳等，常年用氣，用戶分散，流量通常在500m3/h以下。采暖、制冷用戶主要是季節(jié)性用氣大戶，而且在采暖、制冷期實(shí)行不同的燃?xì)鈨r(jià)格機(jī)制，流量通常為500～5000m3/h。此類用戶的數(shù)量比居民用戶少得多，但用氣量卻遠(yuǎn)大于居民用戶。建議采用圖5所示的自動(dòng)抄表模式。
6.3 集中供熱、發(fā)電、工業(yè)等大用戶
特點(diǎn)：集中供熱、發(fā)電、工業(yè)用戶一般用氣量很大，用戶數(shù)量少，其設(shè)備是否能安全可靠運(yùn)行關(guān)系重大，流量通常在5000m3/h以上，而且用氣有一定的規(guī)律，資金充足。建議采用圖6所示的自動(dòng)抄表模式。
參考文獻(xiàn)：
[1] 姜開(kāi)山，胡波，馬立元，等.GPRS遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.
(本文作者：張濤 北京市公用事業(yè)科學(xué)研究所 北京 100011)
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