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浅谈自动抄表技术

 A探索者 2019-11-10

      自动抄表技术涵盖了物理量的传感与处理、数据采集与汇聚、数据传输与安全、数据分析与应用等内容,与物联网技术的感知层、接入层、网络层、应用层等内容相对应,涉及面非常广。因此从系统角度看,可以将自动抄表技术称作为自动抄表系统。

自动抄表技术现状

      自动抄表技术是一项主要应用于水、电、气、热等计量仪表数据集中抄收与传输的新技术,近年来发展异常迅速。在用水量自动抄表技术方面,经水表制造企业、供水单位、科研机构以及系统集成商等多年来的研究与实践,已经成功推出了许多有价值的自动抄表系统新成果,总结出了几种主流应用模式,其产品、技术与管理也日趋成熟。

自动抄表系统的基本构成

      自动抄表技术由信号输出与接口技术(如:机械接口、电平接口、协议接口等)、数据采集与传输技术、局域网组网技术、数据远程通信技术、数据综合利用技术等组成,其工作原理见图下。自动抄表系统采用开放系统互联(OSI)框架的紧缩形式,将数据交换传输协议层分为物理层、数据链路层和应用层等三层。

[1] 水计量数据输出与接口技术

      为满足数据传输要求,智能水计量仪表通常都设有数据通信接口,其采用的物理层接口主要有M-BUS、RS-485、无线收发及光电收发等形式

[2] 局域网组网技术

      目前普遍采用的局域网组网方式有无线局域网和有线局域网两种形式。

[3] 数据采集与安全传输技术

      集中器负责对多个采集器和(或)智能水计量仪表终端进行数据采集、传输、储存等处理,并要求数据传输的安全与可靠

[4] 数据远程通信技术

       抄表数据需要远程传输时,一般应接入公用广域网或企业专用网,如GPRS 网络、城市光纤宽带网络或铜线宽带网等。

[5] 抄表数据应用技术

       采集、汇聚并远传的抄表数据(历史、实时数据)对原始数据进行分类、挖掘、分析与处理,实现抄表数据效用最大化。

自动抄表系统的基本功能

      自动抄表系统的基本功能包括如下几个方面,即:抄表功能、监测功能、参数设置功能、控制功能及其它增值服务功能等。

[1] 抄表功能:用来实现读取用户计量仪表中的实时计量数据和历史计量数据;

[2] 监测功能:用来读取用户计量仪表或设备的工作运行状态参数,并根据这些状态参数作出报警等处理;

[3] 参数设置功能:用来对用户计量仪表中的状态参数进行修改、更新及校正;

[4] 控制功能:用来对接入系统中的负荷(如:水、电、气、热)控制设备(如:开关、阀等)进行状态切换,可以作为自动抄表系统的扩充功能;

[5] 其它服务功能:可根据需要在自动抄表系统中添加其它增值服务功能。

自动抄表技术发展

      物联网、工业互联网、计算机及网络通信技术的发展日新月异,对计量仪表自动抄表系统发展带来了非常深刻的影响。如何利用现有抄表系统平台,为供排水企业信息化管理和管网测控系统运行提供增值服务,提高抄表系统可靠性和安全性,是摆在该领域研发与应用人员面前的一项重要任务。近中期,以下这些技术和应用有可能逐步成为现实:

[1] 计量仪表测量性能与可靠性持续改进;通过仪表自检、自校、预警或网络远程监控等方法,可以确保仪表计量性能和使用功能的长期稳定性;

[2] 系统由提供单一抄表数据服务向提供复杂传感数据(如:管网多种物性参数、环境图像、音视频数据等)服务转型;

[3] 底层通信协议和应用层数据交换协议充分统一,消除数据不兼容性现象;

[4] 数据传输的安全与保密得到应有的重视和加强;

[5] 从单向抄表向网络双向“测”、“控”应用并举;

[6] 开展数据挖掘和应用研究,从“小数据”向“大数据”发展;

[7] 打破行业分割,融合水、电、气、热自动抄表系统平台,实现能源计量数据的集中抄收管理和应用;

[8] 移动互联网技术逐步融入自动抄表系统,为用户提供增值服务。

结语

      当前,水表产品应用领域已从传统饮用水计量服务逐步拓展至包括饮用冷热水、供热用水、灌溉用水、中水与污水、工业及消防用水等领域;代表水计量技术最核心部分的传感技术也从原先的叶轮式和活塞式传感方式向电磁、超声、射流、涡街等新型水流量传感与信号处理技术发展;随着自动抄表和预付费用水管理工作推进,水表的机电转换、数据交换、数据处理、数据远传、网络阀控等技术也得到了长足进步,水表产品已从终端仪表逐步走向系统集成;水资源计量管理模式也在发生蜕变,由单纯用水计量和水费结算方式逐步向计量、监测、控制等为主要手段的系统化、网络化、智能化的管理模式发展;先进计量设施(AMI)和物联网技术已成为水计量与测控自动化下一代技术的主要特征。总而言之,水表产业已成为涵盖机械与电子、传感与信号处理、计算机与通信、流体力学及材料等多技术学科的汇集地。(文章摘自:浙江水表研究院作者姚灵)

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