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1　目標和概述

深圳市創仁科技有限公司推出的一種基于物聯網的水務數據采集整體方案是集信號采集、遠程傳輸、軟件管 理于一體的高性能系統，可實時進行遠程控制和故障診斷，實現對水表、電表的“抄、算、管、控”一體化、智能化管理，并可根據客戶需求，增加通斷控制、故障診斷、收費對接等功能。可廣泛應用于住宅小區、企業、學校、公寓樓以及其他相對獨立的供水（電）區域。

2　方案詳細介紹

2.1　方案架構

一種基于物聯網的水務數據采集整體方案由基表（水表、電表等）、集中器、GPRS/4G轉發器、管理計算機等組成。整體采集方案的系統架構如圖1所示。

 圖1 采集方案系統架構圖

系統分為數據采集層、云數據中心、應用平臺三部分。

數據采集層包括數據采集設備和智能水表，共三種采集方案適用于不同的現場環境。

云數據中心完成與設備和智能水表的通訊、設置和控制等功能。

應用平臺根據客戶業務對采集回來的數據進行管理、分析和統計以及數據展示，并預留其它應用軟件的接口，如營業收費軟件接口。

2.2　采集方案

此方案基于GPRS/4G或NB-IoT的基站網絡通訊技術，兼顧水務應用環境，物聯網采集方案共分為三種：

（1）物聯網水表：根據現場安裝環境又可分為一體式物聯網水表和分體式物聯網水表。

一體式物聯網水表安裝使用簡單，沒有任何現場工程，適合安裝在地面以上手機信號較好的環境。可以用于新建小區和舊改小區，尤其是舊小區改造、別墅區、綠化用表、快速干道表等水表相對分散的環境。

在地面以下或相對于密閉的空間，信號不好，通過安裝分體式物聯網水表將通訊部件移到地面以上或信號的地方，不改變水表安裝位置即可解決信號問題。比較常見的應用為大口徑水表和綠化水表。

（2）物聯網表井采集方案：利用一個物聯采集設備把一個表井的水表通過總線連起來，完成水表的數據采集和通訊控制功能。這種方案最大限度地減少了現場工程量，可以用于新建小區，但更適合各種老舊小區改造，省去了絕大部分的布線工程，還降低了成本。

（3）單元采集方案：利用一個物聯網采集設備把一個單元或一棟樓的水表通過總線連起來，完成水表的數據采集和通訊控制功能。適用于新建小區，以管道井為單元，最大限度地兼顧了成本與工程量，建議盡量不要跨單元施工。

目前上述三種方案的產品上行均采用GPRS/4G通訊，后續NB-IoT網絡架設完成后即可切換成NB-IoT通訊。

2.3　環境配置方案（如表1所示）

表1 環境配置方案

2.4　云抄表系統介紹

2.4.1　功能概述

本系統綜合應用云計算、大型數據庫、地理信息系統（GIS）、遙測遙控、無線網絡（ADSL/CDMA/GPRS/4G）等技術，以數據平臺為基礎，以網絡平臺為載體，以應用平臺為核心，可對全城的遠傳水表進行實時抄讀，完成水費的自動結算，對全城的供水泵站、供水設施進行實時監控，并在線進行供水管網壓力監測及供水能耗分析，及時發現供水設施故障及管網泄漏。

2.4.2　創仁云抄表平臺優勢

2.4.2.1　高兼容性

（1）智能水表兼容；

（2）通訊協議兼容；

（3）通訊方式兼容。

2.4.2.2　高開放性

（1）數據開放；

（2）接口開放（調用接口需要認證）。

2.4.2.3　高安全性

（1）信息安全

· 完善的權限體系；

· 應用支撐平臺及安全；

· 應用平臺及安全；

· 安全支撐環境；

· 系統安全管理。

（2）網絡安全

· 安全控制；

· 傳輸控制安全；

· 防火墻控制的系統安全和健狀性；

· 管理制度安全。

2.5　模塊介紹

系統包含系統設置、用戶檔案、抄表管理、結算管理、設備管理、統計分析等模塊。所有模塊有機結合在一起，大大提高了抄表管理水平及抄表率。

2.6　軟件使用

（1）用戶登錄：輸入相關機構信息后點擊登入。

（2）登入后界面如圖2所示。該界面為當天抄表統計匯總，可以查看到每個小區抄表上傳情況。

圖2 系統首頁

（3）查看水表詳細數據：

抄表管理：主要包括最新抄表數據、水表歷史數據、日記錄、月記錄等界面。

最新抄表數據：查詢當天抄表數據明細。

· 按機構查詢：單擊最新抄表數據即可；

· 按小區查詢：點擊最新抄表數據→小區名稱；

· 針對某只表數據查詢：輸入該水表的信息（用戶編號、用戶名稱采集器編號、表編號等）→查詢。單擊表編號、小區、房號、棟號、門牌號、最新讀數、最新抄表時間、表狀態以及通訊狀態等多種條件可定制查詢數據。

水表歷史數據：查詢過去的用量明細。

· 查詢整個機構數據：單擊水表歷史數據→查詢；

· 查詢某只水表歷史數據：關鍵字中輸入相關信息（用戶編號、地址、表編號等）→抄表時間（需要查詢的時間段）→抄表狀態（全部、正常、異常）→查詢。

日記錄及月記錄查詢方法與水表歷史數據查詢方法相同。

本系統用戶界面可定制顯示客戶關心的數據，并輸出報表。還可與其他收費系統對接，輸出適用格式文件交換數據，實現各種功能聯合。

2.7　主要設備

集中器是智能抄表系統的數據集中單元，通過建立可靠的通訊通道，處理和交換主控機與表單元間的數據信息。可根據需求設置定時自動抄表，數據保存在集中器中，供管理計算機隨時讀取。管理計算機可通過RS-232讀取既有數據，也可以通過GPRS/4G網絡接駁GPRS/4G轉發器的集中器進行抄表和管理，獲取最新數據。

2.8　功能及特點

· 集成數據采集和數據存儲功能，存儲器可保存4031個表的表數據，必要時可以擴展為8127個；

· 定時自動抄表，可設置每月一次或兩次固定時間自動抄表；

· 既可直接接表（300個表以內的超小小區），也可通過隔離器、節點接表（大型小區）。前者提供虛擬節點功能，包含虛擬節點地址；

· 可接駁GPRS/4G轉發器，通過GPRS/4G網絡與管理計算機通訊，實現遠程抄表管理功能。

3　代表性及推廣價值

此方案適用于以下場景：

· 舊區改造，戶改工程；

· 現場環境復雜，不具備取電和布線施工條件；

· 高層或超高層樓棟、大型社區，以及搭建有線網絡成本過高的小區；

· 客戶抄表要求靈活，可隨時調整抄表設置。

具有如下優勢：

· 偏重日常監控，采集數據頻次較高；

· 免費提供六年4G網絡通訊費用，到期可選擇續費；

· 沒有中間設備，避免設備維護的后顧之憂；

· 公司提供到期更換電池的相關支持；

· 網絡容量沒有限制，可以接較大數量的水表終端。

摘自《自動化博覽》2021年3月刊