水電煤抄表行業(yè)應(yīng)用解決方案

水電煤抄表行業(yè)應(yīng)用解決方案

行業(yè)背景

隨著公共事業(yè)（水、電、燃?xì)猓┰谥袊�的蓬勃發(fā)展，在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下的公共事業(yè)單位紛紛改制為企業(yè)。經(jīng)過企業(yè)改制的公共事業(yè)公司被推入市場(chǎng)之后，以前被忽略的成本、服務(wù)等等問題現(xiàn)在都得到了前所未有的重視，怎么樣降低成本、提高服務(wù)質(zhì)量成為了這些企業(yè)的當(dāng)前需要解決的重大課題

在這樣的大背景之下，各種提高抄表的服務(wù)質(zhì)量、降低抄表的成本的自動(dòng)抄表系統(tǒng)逐漸被提到議事日程上。手持終端抄表、遠(yuǎn)抄表程、集中抄表等等系統(tǒng)都只基于這樣考慮而設(shè)計(jì)的。由于水、燃?xì)狻㈦姷木唧w情況不同，采用的技術(shù)方案和進(jìn)度都各不相同。電力公司是這方面的先行者。很多大城市都實(shí)現(xiàn)了集中抄表和手持終端抄表。而且很多電力公司都專門成立了抄表公司專門負(fù)責(zé)抄表和日常的電表維護(hù)。系統(tǒng)概述

傳統(tǒng)的電力抄表采用手工操作，使用紙張作為記錄信息的載體，工作效率低下，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。且手工操作工作量大，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，計(jì)算機(jī)手工錄入又容易出錯(cuò)。利用新科技，實(shí)現(xiàn)抄表信息電子化已勢(shì)在必行。抄表信息電子化，配合便攜式票據(jù)打印機(jī)現(xiàn)場(chǎng)打印繳費(fèi)單，既節(jié)省了時(shí)間又節(jié)省資源。系統(tǒng)應(yīng)用業(yè)務(wù)流程圖：

系統(tǒng)拓?fù)鋱D:

系統(tǒng)組成

1、現(xiàn)場(chǎng)抄表功能：

a)快速的按鍵輸入（手抄），如果輸入的本月電量和上月比較相差很大,抄表機(jī)

將報(bào)警，因此可避免誤抄

b)遠(yuǎn)紅外通訊，兼容儀表通訊規(guī)約讀取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)抄表過程的自動(dòng)化c)條形碼譯碼器的抄表機(jī)可用于掃描條形碼，實(shí)現(xiàn)查找用戶的自動(dòng)化

d)具有屏幕夜光和按鍵夜光；照明燈光，當(dāng)光線昏暗或夜間時(shí)抄表使用方便e)能自動(dòng)記錄抄表時(shí)間，閉鎖抄表機(jī)時(shí)鐘設(shè)置功能

2、便攜式票據(jù)打印機(jī)功能a)可打印條碼

b)可通過IrDA或Bluetooth接收打印數(shù)據(jù)c)較高的打印速度

d)便于手持或固定于身體的某部位

收益：

1、現(xiàn)場(chǎng)將繳費(fèi)通知單交給用戶，減輕了抄表員工作量、提高了抄表效率；2、減少郵局投遞繳費(fèi)通知單，節(jié)省投遞費(fèi)用；

3、業(yè)主在抄表的同時(shí)拿到繳費(fèi)通知單，當(dāng)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)核對(duì)，避免糾紛；4、減少資金回籠所需要的時(shí)間；

5、若業(yè)主沒有收到或遺失繳費(fèi)通知單，亦或是忘記繳費(fèi)，可以在下次抄表時(shí)再

次打印繳費(fèi)單并現(xiàn)場(chǎng)催繳

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Zigbee無線三表抄表系統(tǒng)解決方案

1.應(yīng)用背景

水、電、氣三表數(shù)據(jù)通常采用傳統(tǒng)的手工和半手工方式抄送。存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)用高等問題。因此，實(shí)現(xiàn)三表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄送，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。Zigbee技術(shù)是近年來興起的一種無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它是一種低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸速率、低成本、數(shù)據(jù)可靠性高的雙向無線通信技術(shù)，主要用于自動(dòng)、遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域及家用設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。基于Zigbee的技術(shù)特點(diǎn)以及抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸要求，本方案提供Zigbee無線網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)采集，以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與中心站數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨�，有效解決傳統(tǒng)抄表系統(tǒng)存在的一些問題.

2.Zigbee介紹Zigbee是一種新興的短距離、低速率的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。主要用于近距離無線連接。它有自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以它們的通信效率非常高。Zigbee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類似現(xiàn)有的移動(dòng)通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。

3.Zigbee技術(shù)特點(diǎn)

功耗低：工作模式情況下，Zigbee技術(shù)傳輸速率低，傳輸數(shù)據(jù)量很小，因此信號(hào)的收發(fā)時(shí)間很短，其次在非工作模式時(shí)，Zigbee節(jié)點(diǎn)處于休眠模式。設(shè)備搜索時(shí)延一般為30ms，休

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眠激活時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為15ms。由于工作時(shí)間較短、收發(fā)信息功耗較低且采用了休眠模式，使得Zigbee節(jié)點(diǎn)非常省電，Zigbee節(jié)點(diǎn)的電池工作時(shí)間可以長達(dá)6個(gè)月到2年左右。同時(shí)，由于電池時(shí)間取決于很多因素，例如：電池種類、容量和應(yīng)用場(chǎng)合，ZigBee技術(shù)在協(xié)議上對(duì)電池使用也作了優(yōu)化。對(duì)于典型應(yīng)用，堿性電池可以使用數(shù)年，對(duì)于某些工作時(shí)間和總時(shí)間（工作時(shí)間+休眠時(shí)間）之比小于1%的情況，電池的壽命甚至可以超過10年。

數(shù)據(jù)傳輸可靠：ZigBee的媒體接入控制層（MAC層）采用talk-when-ready的碰撞避免機(jī)制。在這種完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制下，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳送需求時(shí)則立刻傳送，發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，并進(jìn)行確認(rèn)信息回復(fù)，若沒有得到確認(rèn)信息的回復(fù)就表示發(fā)生了碰撞，將再傳一次，采用這種方法可以提高系統(tǒng)信息傳輸?shù)目煽啃�。同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競爭和沖突。同時(shí)ZigBee針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。

網(wǎng)絡(luò)容量大：Zigbee低速率、低功耗和短距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)使它非常適宜支持簡單器件。ZigBee定義了兩種器件：全功能器件（FFD）和簡化功能器件（RFD）。對(duì)全功能器件，要求它支持所有的49個(gè)基本參數(shù)。而對(duì)簡化功能器件，在最小配置時(shí)只要求它支持38個(gè)基本參數(shù)。一個(gè)全功能器件可以與簡化功能器件和其他全功能器件通話，可以按3種方式工作，分別為：個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器、協(xié)調(diào)器或器件。而簡化功能器件只能與全功能器件通話，僅用于非常簡單的應(yīng)用。一個(gè)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)最多包括有255個(gè)Zigbee網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)，其中一個(gè)是主控（Master）設(shè)備，其余則是從屬（Slave）設(shè)備。若是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（NetworkCoordinator），整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以支持超過64000個(gè)Zigbee網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)，再加上各個(gè)NetworkCoordinator可互相連接，整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目將十分可觀。

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兼容性：ZigBee技術(shù)與現(xiàn)有的控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)無縫集成。通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（Coordinator）自動(dòng)建立網(wǎng)絡(luò)，采用載波偵聽/沖突檢測(cè)（CSMA-CA）方式進(jìn)行信道接入。為了可靠傳遞，還提供全握手協(xié)議。

安全性：Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，在數(shù)據(jù)傳輸中提供了三級(jí)安全性。第一級(jí)實(shí)際是無安全方式，對(duì)于某種應(yīng)用，如果安全并不重要或者上層已經(jīng)提供足夠的安全保護(hù)，器件就可以選擇這種方式來轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。對(duì)于第二級(jí)安全級(jí)別，器件可以使用接入控制清單（ACL）來防止非法器件獲取數(shù)據(jù)，在這一級(jí)不采取加密措施。第三級(jí)安全級(jí)別在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移中采用屬于高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）的對(duì)稱密碼。AES可以用來保護(hù)數(shù)據(jù)凈荷和防止攻擊者冒充合法器件。

實(shí)現(xiàn)成本低：模塊的初始成本估計(jì)在6美元左右，很快就能降到1.5-2.5美元，且Zigbee協(xié)議免專利費(fèi)用。目前低速低功率的UWB芯片組的價(jià)格至少為20美元。而ZigBee的價(jià)格目標(biāo)僅為幾美分。4.Zigbee類型Zigbee網(wǎng)關(guān)

它包含所有的網(wǎng)絡(luò)信息，是3種設(shè)備中最復(fù)雜的，存儲(chǔ)容量大、計(jì)算能力最強(qiáng)。它主要用于發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)基站、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)基站信息、尋找一對(duì)基站間的路由信息并且不斷的接收信息。一旦網(wǎng)絡(luò)建立完成,這個(gè)網(wǎng)關(guān)的作用就像網(wǎng)絡(luò)基站。Zigbee基站

它的執(zhí)行功能包括允許其它設(shè)備加入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，跳躍基站，輔助子樹下電池供電終

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端的通信。通常,基站全時(shí)間處在活動(dòng)狀態(tài),因此為主供電。但是在樹狀拓?fù)渲?允許基站操作周期運(yùn)行,因此這個(gè)情況下允許基站電池供電。Zigbee終端設(shè)備

一個(gè)終端設(shè)備對(duì)于維護(hù)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒有具體的責(zé)任,所以它可以睡眠和喚配，看它自己選擇。因此它能作為電池供電節(jié)點(diǎn)。一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、多個(gè)基站和多個(gè)終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)組成。ZigBee支持三種自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型，即星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)和簇狀結(jié)構(gòu)(Clustertree)，特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。

5.基于ZigBee技術(shù)的無線三表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)解決方案

通過前面對(duì)水電煤公用事業(yè)抄表系統(tǒng)的技術(shù)要求分析，結(jié)合Zigbee技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采用Zigbee技術(shù)來實(shí)現(xiàn)水電煤三表的無線抄表是一個(gè)非常理想的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們選擇了將Zigbee技術(shù)與GPRS/3G結(jié)合起來，根據(jù)抄表用戶的不同分布，來靈活地構(gòu)建抄表的無線網(wǎng)絡(luò)。

對(duì)于每個(gè)抄表終端而言，要求超低功耗、低成本（包括設(shè)備成本、運(yùn)行成本），并且數(shù)據(jù)

的傳輸速率不高，對(duì)于居民小區(qū)的抄表，抄表終端通常分布較密集、距離較近，zigbee技術(shù)可以很好地滿足這些要求；

終端采集的數(shù)據(jù)需要送到水電煤公用事業(yè)公司的集抄管理中心，這可以通過GPRS/3G

網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，它無距離限制，且無需網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、幾乎不需要維護(hù)；

所構(gòu)建的zigbee網(wǎng)絡(luò)既可以是星形拓?fù)�，也可以是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌�不論是哪種拓?fù)浣Y(jié)

構(gòu)的zigbee網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)實(shí)際的組網(wǎng)需要，設(shè)計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。且無需布線。

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每樓層的水電煤三表通過Zigbee數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)，再通過自動(dòng)組網(wǎng)方式連接到ZIGBEE遠(yuǎn)端網(wǎng)關(guān)，再通過GPRS/3G透傳設(shè)備連接遠(yuǎn)端服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。

6.Zigbee技術(shù)方案優(yōu)勢(shì)目前的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)傳輸角度劃分，可分為有線、無線兩大類，這兩大類抄表系統(tǒng)各有其適用的應(yīng)用領(lǐng)域，但就抄表系統(tǒng)的投資、建設(shè)、維護(hù)等幾方面而言，無線抄表系統(tǒng)顯然具有更大優(yōu)勢(shì)

相比RFID方案來說Zigbee省去了布線的投資，無線施工自動(dòng)組網(wǎng)。大大降低了投資成本。

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7.逖高科技的Zigbee無線數(shù)據(jù)采集模塊

TS-03系列無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備包括：TS-03-A-I-2，4，6，8-RS485-HP(LP)、TS-03-D-I-2，4，6，8-RS485-HP(LP)、TS-03-S-I-2，4，6，8-RS485-HP(LP)、TS-03-T-I-2，4，6，8-RS485-HP(LP)、等產(chǎn)品以及配套底板等。TS-03系列產(chǎn)品是基于TICC2530F256芯片研制開發(fā)的，采用ZigBee協(xié)議棧的低功率無線數(shù)傳模塊。產(chǎn)品特點(diǎn)：

1設(shè)備采樣精度：10位AD采樣；

2設(shè)備有線接口：RS485、RS232、USB、RJ45接口；

3傳輸模式可選：無線傳輸或有線485、232USB，RJ45傳輸；4無線功能強(qiáng)大：具備中繼路由和終端設(shè)備功能；5通信距離較遠(yuǎn)：最大視距傳輸距離201*米；6抗干擾能力強(qiáng)：2.4GDSSS擴(kuò)頻技術(shù)；

7串口應(yīng)用靈活：透明方式或指令格式傳輸，最高波特率115200；8發(fā)送模式靈活：廣播發(fā)送或目標(biāo)地址發(fā)送模式可選；9節(jié)點(diǎn)類型靈活：中心節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)可任意設(shè)置；10組網(wǎng)能力較強(qiáng)：星型網(wǎng)、樹型網(wǎng)、鏈型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)；11網(wǎng)絡(luò)容量大：16信道可選，65535個(gè)網(wǎng)絡(luò)ID可任意設(shè)置。

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規(guī)格參數(shù)

功能頻率通道調(diào)制方式速率收發(fā)器特性特性2.405-2.480GISM，全球免費(fèi)頻段11-26通道；默認(rèn)為0，自動(dòng)選擇干擾最小的通道QPSK250Kbps低功率:發(fā)射功率：2.5dBm接收器靈敏度：-96dBm高功率:發(fā)射功率：19dBm接收器靈敏度：-100dBm通訊距離低功率:可視距離100-150米，和環(huán)境以及天線增益有關(guān)系高功率:可視距離1000-1500米，和環(huán)境與天線增益有關(guān)系協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠�擬量輸入串口模式配置模式硬件接口天線接口天線增益電源功耗溫度濕度外殼尺寸安裝方式產(chǎn)品選型系列ST-03類型A4-20mA電流D0-5V電壓S開關(guān)量T溫度信號(hào)輸入（出）I輸入O輸出通路2路4路8路16路接口RS485RS232USBRJ45功率高功率HP低功率LP基于IEEE802.15.4底層協(xié)議棧點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、星型網(wǎng)絡(luò)、樹狀網(wǎng)絡(luò)，鏈狀網(wǎng)絡(luò)2-16路12位模擬量輸入，4-20mA1200-115200bps撥碼開關(guān)以及串口命令配置RS232、RS485、USB、RJ45SMA孔母頭標(biāo)配3dBm全向棒式天線，吸盤天線可選12-36VDC100mA@12VDC-40-85℃最大90%(非結(jié)露)IP20標(biāo)準(zhǔn)147×103×40mm面板安裝如：ST-03-AI2-RS232-HP型號(hào)描述為ST-02系列二路4-20m信號(hào)采集RS232接口高功率上海逖高網(wǎng)絡(luò)科技有限公司

18001875385

錢先生

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