智能表中自動讀表系統(tǒng)的概念及運行模式

摘 要：介紹了智能表中自動讀表系統(tǒng)的概念及運行模式，并分析了自動讀表系統(tǒng)在家用智能表中的發(fā)展趨勢。隨著環(huán)保意識以及自動化要求的提高，智能表自動讀表系統(tǒng)勢必在不久的將來實現(xiàn)全面普及。

關(guān)鍵詞：智能表，自動讀表系統(tǒng)

中圖分類號：N04；TP27；TH86 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8578（2014）S1-0012-03

Concept and Working Models of Remotereading System of Intelligent Meter

SUN Shixin

Abstract： This paper introduces the concept and working models of remotereading system of intelligent meter， and at the same time analyses the expectable developments of remotereading system within the field of household intelligent meter. As the improvement of automation requirements and the environmental protection consciousness， the remotereading system of intelligent meter will be extensively applied in the near future.

Keywords：intelligent meter，remotereading system

收稿日期：2014-06-15

作者簡介：孫世新（1976—），女，從事通用測量領(lǐng)域的專利審查。通信方式：SSX13683270256@sina.com。

近年來，包括水表、電表、燃氣表三表在內(nèi)的智能表智能遠程采集管理系統(tǒng)，因其遠程、實時的抄表機制，智能、強大的處理功能，省時、省力的實際效果，越來越受到物業(yè)公司和熱力公司等的青睞。其中的遠傳抄表系統(tǒng)發(fā)揮了越來越重要的作用。很多公司通過其對生產(chǎn)的電表、水表等改進以使其可以利用遠傳抄表系統(tǒng)來實現(xiàn)全自動智能抄表。

一 自動讀表系統(tǒng)的概念

“自動讀表系統(tǒng)”，也稱“自動抄表系統(tǒng)”“遠傳抄表系統(tǒng)”“遠程抄表系統(tǒng)”。自動讀表是指采用通訊和計算機網(wǎng)絡等技術(shù)，通過專用設備對表針自動讀取和處理表計數(shù)的過程。自動讀表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般由計量表、數(shù)據(jù)采集器、傳輸控制器、抄表系統(tǒng)中心計算機四級構(gòu)成。自動讀表系統(tǒng)中儀表數(shù)據(jù)與控制信號傳輸?shù)穆窂椒Q為通信通道，可分為上行通道和下行通道。上行通道指的是上層傳輸控制器與管理中心計算機之間的遠程通信線路，下行通道是指數(shù)據(jù)采集器與傳輸控制器之間的通信線路。自動讀表系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)可表示為如圖1所示[1]：

然而現(xiàn)實中，實現(xiàn)遠程自動讀表的關(guān)鍵技術(shù)在于數(shù)據(jù)的形成過程，即數(shù)據(jù)是如何得到的，實際上

圖1 遠程抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

就是傳感器技術(shù)。在獲得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有的計算機和網(wǎng)絡技術(shù)將數(shù)據(jù)遠程傳送。因此自動讀表系統(tǒng)是集計算機技術(shù)、通信技術(shù)、計量技術(shù)與一體的綜合系統(tǒng)。

二 現(xiàn)有自動讀表系統(tǒng)的運行模式

自動讀表系統(tǒng)按功能分，可分為：自動讀表和智能遠傳。每個功能有不同的運行模式。

（一）自動讀表

1. 脈沖計數(shù)式：在傳統(tǒng)的機械表的表殼內(nèi)的葉輪測量機構(gòu)上連有脈沖傳感器，脈沖傳感器按葉輪轉(zhuǎn)數(shù)輸出脈沖信號，把機械表數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成脈沖信號，用脈沖信號的數(shù)量表示水量，電量或燃氣量，用有線或無線的方式把數(shù)據(jù)的脈沖信號遠傳出去實現(xiàn)遠程讀表。

2.“直讀”式：

（1）電阻邏輯編碼式：在表具指針或字輪的不同位置（個、十、百、千、萬位0～9刻度）上安裝不同阻值的電阻，通過電阻阻值的不同來判斷表具讀數(shù)。

（2）接觸開關(guān)編碼式：在表具指針或字輪的不同位置（個、十、百、千、萬位0～9刻度）上加上觸點，通過彈片與不同位置的觸點接觸來判斷表具讀數(shù)。

（3）攝像式直讀式：在表具碼盤上方安裝一個攝像頭，抄表時將表具適時狀態(tài)拍攝下來傳到后臺系統(tǒng)，通過圖像識別技術(shù)來判斷表具讀數(shù)。

（4）條形碼編碼式：在表具指針或字輪的不同位置（個、十、百、千、萬位0～9刻度）上加上不同的條形碼，通過傳感器對各條形碼進行識別來判斷表具讀數(shù)。

（5）光電透射直讀式：直讀式表具采用光、機、電一體化技術(shù)及絕對式光電編碼器原理，將每個字輪作為一個碼盤，測量出字輪的絕對角度位置，從而準確地讀出字輪在顯示窗的數(shù)字。微控制器在收到抄表指令后，根據(jù)上述原理讀出表具的讀數(shù)，并上傳給上位機。

（6）光電收發(fā)編碼直讀式：在表具指針或字輪的不同位置（個、十、百、千、萬位0～9刻度）上安裝不同的光敏傳感元件，通過紅外發(fā)光管激活對應位置的光敏傳感元件來判斷表具讀數(shù)。

（二）智能遠傳

1.基于有線方式的智能遠傳：有線網(wǎng)絡的選擇通常包括電力載波通訊（PLC）、RS485或MBUS通訊、ASDL和因特網(wǎng)?；镜倪h傳讀表由智能電能表+數(shù)據(jù)采集終端+計算機管理中心+互聯(lián)網(wǎng)組成一個遠傳讀表網(wǎng)絡來實現(xiàn)。

2.基于無線方式的智能遠傳：無線網(wǎng)絡的選擇通常包括CPRS、GSM、CDMA和Zigbee小無線通信等。具體的遠傳讀表方式基本有以下幾種：

（1）基于無線傳感器網(wǎng)絡（wireless sensor network，WSN）的智能遠傳。其結(jié)構(gòu)為：傳感器節(jié)點分布于網(wǎng)絡的各個部分，用于收集數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)路由至基站（也稱信息收集節(jié)點），基站與信息處理節(jié)點通過廣域網(wǎng)絡（如因特網(wǎng)或者衛(wèi)星網(wǎng)絡）進行通信，從而對收集到的數(shù)據(jù)進行處理。

（2）基于無線局域網(wǎng)（WLAN）的智能遠傳。在無線局域網(wǎng)中，每個客戶端通過一條與接入點相連的無線鏈路來訪問網(wǎng)絡，用戶如果要進行相互通信的話，首先訪問一個固定的接入點，這種網(wǎng)路結(jié)構(gòu)被稱為“單跳網(wǎng)絡”。

（3）基于無線Mesh網(wǎng)絡的智能遠傳。在無線網(wǎng)格網(wǎng)絡中，任何無線設備節(jié)點都可以同時作為接入點和路由器，網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號，每個節(jié)點都可以與一個或者多個對等節(jié)點進行直接通信，也稱“多跳（multihop）”網(wǎng)絡。

雖然以上將自動讀表系統(tǒng)分為自動讀表和智能遠傳兩部分，但這僅僅是為了便于理解，在實際的技術(shù)應用中，讀表和遠傳是密不可分的，因為數(shù)據(jù)的采集方式?jīng)Q定了其選擇的處理、控制以及通訊方式，并不是自動讀表和智能遠傳的上述各自運行模式的隨機組合。

三 自能讀表系統(tǒng)在家用智能表中的發(fā)展趨勢

住宅小區(qū)的智能化、網(wǎng)絡化已經(jīng)成為國內(nèi)外住宅建設的發(fā)展方向，因此住宅智能讀表技術(shù)已成為智能化小區(qū)的基礎(chǔ)技術(shù)。

當前，在城市居民生活小區(qū)的建設中，除了引用綠色生態(tài)的概念外，還在整體設計中引進了智能化居住小區(qū)的理念。而自動讀表系統(tǒng)是智能居住小區(qū)的一個重要環(huán)節(jié)。在智能化居住小區(qū)的理念下，自動讀表系統(tǒng)將不僅僅負責采集用戶所用的電量、水量、煤氣量，還應檢測住戶室內(nèi)安全狀態(tài)信息，安全狀態(tài)信息包括門禁控制、火災報警、煤氣報警、盜竊報警、緊急求助等。

另外，目前隨著物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)應用的推進使用，由此形成了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐產(chǎn)業(yè)。在這樣的技術(shù)背景下，為實現(xiàn)智能化居住小區(qū)而在智能表的遠傳抄表系統(tǒng)中引進物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)將是大勢所趨[2]。

四 結(jié) 語

智能讀表系統(tǒng)集合了傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理、通信技術(shù)、自動控制等多項技術(shù)，是各項技術(shù)共同發(fā)展的產(chǎn)物。目前智能讀表系統(tǒng)在大中城市基本已普及使用，在一些中小城市還有推廣使用的空間，從節(jié)約自然資源的角度看，利用智能讀表系統(tǒng)每年能夠節(jié)約可觀的水、電、燃氣，并可節(jié)省相當?shù)娜肆?、物力。從實現(xiàn)自動化的角度看，普及智能表中的智能讀表系統(tǒng)是實現(xiàn)全面自動化的前提之一。

參考文獻

[1] 張猛，彭皓東，王斌. 遠傳抄表系統(tǒng)工程設計淺談[J]. 科技信息，2013（16）：379.

[2] 劉百德. 施工、材料與設備：“十二五”期間城鎮(zhèn)供水遠傳抄表系統(tǒng)應用與發(fā)展[J]. 給水排水，2012（3）：88-92.