智能远程抄表系统解决方案.doc

智能远程抄表系统
解决方案
西安沃泰科技有限公司
2017年8月
目 录
1. 概述 3
1.1. 项目背景 3
1.2. 设计依据 3
法律法规 3
标准规范 4
1.3. 建设内容 5
1.4. 需求分析 5
数据采集需求 5
数据远传需求 5
数据的存储分析需求 5
1.5. 效果评价 6
2. 方案设计 6
2.1. 系统结构 6
2.2. 设备供电方式 7
2.3. 数据传输方式 7
2.4. 设备选型及技术参数 7
主要功能特点 7
主要技术参数 8
安装参考图 9
2.5. 系统软件 9
软件应用环境要求 9
软件架构 9
功能设计 10
技术特点 11
主要功能 11
3. 人员培训 15
4. 系统价目表 16
1. 概述
1.1. 项目背景
随着社会经济化的不断发展，和国家推行的一户一表制度的逐步落实，用户水表的安装数量成几十倍增长,给抄表计费工作增加了极重的工作量。这对于传统的人工抄表方式而言，抄表工作人员劳动强大日益增加，必将带来极大的人工成本压力和管理压力。而且，人工抄表过程中不可避免地会出现少抄、错抄、估抄、飞抄、漏抄、人情抄等情况，为管理工作带来额外的负担。
采用远程智能抄表系统进行自动抄表计费,不仅可节省大量人力,同时也提高了抄表的准确度,还能避免入室抄表给用户带来的诸多不便和安全隐患。水量实时监测系统软件，可实现用户水表远程智能抄表和自动计费功能，同时，利用现代信息技术，实现水量信息数据的科学存储、高效管理。
1.2. 设计依据
1.2.1. 法律法规
1.《中华人民共和国水法》（中华人民共和国主席令2002年第74号）；
2.《中华人民共和国水污染防治法》（2008年修订）；
3.《中华人民共和国水文条例》（国务院令第496号）；
4.《中华人民共和国环境影响评价法》（中华人民共和国主席令第77号）；
5.《取水许可和水资源费征收管理条例》（中华人民共和国国务院令2006年第460号）；
6.《中华人民共和国河道管理条例》（国务院令第3号发布）；
7.《建设项目环境保护管理条例》（中华人民共和国国务院令第253号）；
8.《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》（中发[2011]1号）
9.《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》（国发[2012]3号）
10.《水量分配暂行办法》（中华人民共和国水利部令2007年第32号）；
11.《取水许可管理办法》（水利部令2008年第34号）；
12.《建设项目水资源论证管理办法》（水利部令2002年第15号）；
13.《入河排污口监督管理办法》（中华人民共和国水利部令第22号2004年10月）；
14.《水资源费征收使用管理办法》（财综[2008]79号）；
1.2.2. 标准规范
1. 《取水许可技术考核与管理通则》（GB/T17367-1998）；
2. 《计算机软件开发规范》(GBJ566-88)；
3. 《基础水文数据库表结构及标识符标准》（SL324-2005）；
4. 《水资源监控管理数据库表结构及标识符标准》（SL380-2007）；
5. 《水文自动测报系统技术规范》（SL61-2003）；
6. 《水资源监控设备基本技术条件》（SL426-2008）；
7. 《水资源监控管理系统数据传输规约》（SL427-2008）；
8. 《水文自动测报系统技术规范》（SL61-2003）；
9. 《水文自动测报系统设备基本技术条件》（SL/T102-95）；
10. 《水利系统政务信息编码规则与代码（一）》（SL/T200-97）；
11. 《水利系统通信运行规程》（SL306-2004）；
12. 《水利信息系统可行性研究报告编制规定（试行）》（SL/Z331-2005）；
13. 《水利信息系统初步设计报告编制规定（试行）》（SL/Z332-2005）；
14. 《水资源水量监测技术导则》（SL365-2007）；
15. 《水资源监控设备基本技术条件》（SL426-2008）；
16. 《水资源监控管理系统数据传输规约》（SL427-2008）；
17. 《水利信息共用数据元》（SL475-2010）；
18. 《水利信息处理平台技术规定》（SL538-2011）；
19. 《水资源监测设备现场安装调试》（SZY 204-2012）；
20. 《水资源监测设备质量检验》（SZY 205-2012）；
21. 《水资源监测数据传输规约》（SZY 206-2012）；
22. 《基础数据库表结构及标识符》（SZY 301-2013）；
23. 《监测数据库表结构及标识符》（SZY 302-2013）；
24. 《业务数据库表结构及标识符》（征求意见稿）（SZY 303-2013）；
25. 《空间数据库表结构及标识符》（SZY 304-2013）；
26. 《多媒体数据库表结构及标识符》（SZY 305-2013）；
27. 《水资源监控管理信息平台集成规范(试行)》（SZY 602-2013）；
1.3. 建设内容
对500户入户水表加装一体化智能抄表终端，实时上传每户用水信息数据至管理处的水量实时监测系统软件，实现工作人员实时查看用水信息数据，实现远程智能抄表功能。取代传统的人工抄表方式，减免人工抄表的巨大工作量，解决人工抄表过程中的信息滞后性，避免了少抄、错抄、估抄、飞抄、漏抄、人情抄等情况。提高了用水管理工作效率，增强了管理工作人员的工作水平，为供水调度工作提供了可靠的、真实的数据支持。
1.4. 需求分析
1.4.1. 数据采集需求
对500户已安装水表的设备，进行用户用水信息数据的自动读取，解决了传统人工抄表方式在数据抄录过程中的误差问题，并且不受用户在家的条件制约，给抄表工作和用户都带来了极大的便利。
1.4.2. 数据远传需求
对所采集到的数据，实时远传至管理处的水量实时监测软件进行数据显示，增强管理工作人员对用户用水信息的实时掌控，为水务管理带来重要的数据支持，解决了传统人工抄表方式带来的信息滞后性问题。
1.4.3. 数据的存储分析需求
成熟的数据库存储技术，能够实现用水信息数据的安全存储功能。水量实时监测软件，通过存储的历史数据，进行深入的统计分析，实现用水信息的现代化管理，达到科学用水目的。
1.5. 效果评价
通过本项目的建设，将传统的以人工抄表为主转变为远程智能抄表；将原来的一个月一次甚至几个月一次的抄表转变为可进行实时水量监测；将原来的数据只用于一次性收费使用转变为大数据的累计；将以往的靠经验进行输配水提升为一大数据为基础的科学输配水。
项目建成之后，实现了水务管理的信息化，提高了管理水平，避免了偷水情况的发生。从而促进了科学用水，节约用水，增加水费的征收，具有显着的管理效益、经济效益及社会效益。
2. 方案设计
2.1. 系统结构
图 1系统架构图
安装在户表上的一体化智能抄表终端，通过内置的图像传感器采集户表的信息数据，经由GPRS无线传输方式上传至管理站的水量实时监测系统软件，自动识别图像上的数据信息并显示。实现远程智能抄表功能。
2.2. 设备供电方式
一体化图像式智能抄表终端采用低功耗设计，选用3节AA（5号）电池供电。AA（5号）电池使用时间长，成本低廉，且更换方便。
2.3. 数据传输方式
鉴于实际情况中，一体化图像式智能抄表终端随着户表分布分散，数据传输量小，方案采用GPRS无线通讯方式进行用水信息数据传输。GPRS无线通讯方式，技术成熟，可靠性高，费用小。一体化图像式智能抄表终端内置GPRS模块，传输组网便捷，无需另外加装设备。
2.4. 设备选型及技术参数
本方案，选用沃泰科技的一体化智能抄表终端设备。产品图片如下图所示：
图 2一体化智能抄表终端产品图
2.4.1. 主要功能特点
l 摄像拍照技术实现非接触式采集水表数值图片，通过先进图像识别技术获取实际读数；
l 选用高光感低噪声图像传感器，保证了水表数值图片的高清晰度；
l 采用卡盘式固定安装方式，安装方便，可适应多种尺寸的表盘,无需改装原有水表；
l 超低功耗设计，常规5号干电池供电，满足长时间工作需求；
l 远程无线抄表技术，无需布线，圆满解决到户抄表的难题；
l 支持手机APP配置，同时支持辅助安装定位，方便快捷；
l 历史数据长期储存，掉电不丢失，可手动下载抄表数据。
2.4.2. 主要技术参数
输出方式

GPRS
供电方式
三节AA 5号电池
传感器参数
30万像素
图像数据
JPEG格式
图像分辨率
默认320x240，可修改
图片大小
<10K Bytes(320x240分辨率)
图像采集时间
≤5秒
采集间隔
每时每天每月（可配，查看配置说明)
上报间隔
每时每天每月（可配，查看配置说明)
存储
最多可存储72张图片
待机电流
≤20uA
工作电流
≤200mA
传输方式
GPRS
安装方式
固定于原水表表盘上，无需改动原有水表结构
材料
ABS、PC
防护等级
IP65
贮存条件
温度：-40～80℃ ，相对湿度：:100%无冷凝
抗震动和冲击
符合国标
2.4.3. 安装参考图
图 3安装参考图
2.5. 系统软件
2.5.1. 软件应用环境要求
水量实时监测系统软件的客观运行环境要求如下：
（1） 操作系统环境要求：Windows系列软件；
（2） 数据库系统环境要求：SQL Server系列软件。
2.5.2. 软件架构
图 4软件架构图解
软件体系架构分为数据层、服务层和应用层。
应用层是水量实时监测系统软件的核心业务展现层，包括了水量计量、统计分析、营销收费等基础业务。
服务层是业务实现层，主要采用ESB中间件技术构建企业服务总线，依托于数据服务、功能服务集成、安全服务协同服务等技术手段和过程，实现应用层功能的数据处理和程序运行。
数据层是为构建服务层提供了基础数据与业务数据，并将设备数据、GIS数据、运行数据、安全数据、模型数据进行整合分类，形成知识库，为平台持续运维提供有效保障。
2.5.3. 功能设计
远程智能抄表系统，是针对入户水表抄表应用而推出的解决方案，本系统表计和分站终端设备运行工况准确实时监控、用量统计分析，结算收费、催费。具有管理和结算功能，可实现多级、多层次分权管理功能。其主要功能包括：
自动抄表功能：避免打扰用户，减少抄表人员；提高水量计量的的时效性和准确性。
表计档案功能：主要实现水表及用户信息的新增、修改、删除功能。
用户管理功能：主要实现登录系统用户新增、删除、权限分配功能。
模块管理功能：主要实现系统功能模块的配置管理功能。
参数设置功能：根据抄表终端功能，设置抄表终端参数（复位命令、校正抄表终端时针、设置抄表终端自动抄表时间、抄表终端表计档案装载）、控制命令、抄表终端状态检测。
数据导出：主要实现将系统中的水表信息、用户信息、数据字典等参数数据导出为TXT文本格式，可以将表计日抄读、月抄读数据导成EXCEL格式，便于客户手工结算。
日抄读：根据抄表终端功能和对抄表终端的相关设置，主要实现抄读抄表终端采集到的水表在当天抄表时段内的数据。
月抄读：根据抄表终端功能和对抄表终端的相关设置，主要实现抄读抄表终端采集到的水表在一个月中某个冻结时间点的数据。
随机抄读：根据抄表终端功能，主要实现抄读抄表终端采集到的水表在规定时间段内任意一天的数据。
2.5.4. 技术特点
安全稳定，系统采用端/服务器设计架构，可支持上两万台以上设备集中抄表器同时在线并正常工作。
远程管理，系统除具有远程集抄功能外、同时提供丰富的远程监控管理功能。
表计与中心服务器支持自动校时。
故障报警等功能，能及时发现远传仪表的故障或人为破坏，并自动上报到管理中心，确保计量系统运行可靠，计量数据安全准确。
与收费系统对接后，可提供多方式缴费功能，客户可根据自身情况选择微信或现场人工缴费等方式进行缴费。
丰富的报表功能：系统提供丰富的报表和查询功能，可从不同用户与管理人员的关注角度进行统计和分析。
强大的云端管理功能。数据库管理,应用广泛的数据库软件如MSSQL、Oracle等主流企业级数据库服务及统一管理系统,并建立开放式、网络化数据库；存储指定年限或所有的数据信息；支持C/S、B/S方式远程访问，实现数据远传。
用户通过微信服务号接入云端，实现查询设备运行状态、费用查询及缴费等功能。
2.5.5. 主要功能
水量监测服务是基于一体化智能抄表终端集测量、采集、传输、供电于一体，采用高精度扩散硅，精确测量管网压力实时数据的同时，又能保持低功耗运行，通过GSM/GPRS网络方式将数据传输到接收端，该终端自带锂电池供电，实现了无人值守、实时抄表、实时传输、实时分析、实时预警等功能。
工作人员可以在水务管理中心远程监测供水管网的流量情况。科学指挥各水厂启停供水设备，保障供水压力平衡、流量稳定；及时发现压力预测爆管事故的发生。
(一) 数据采集处理
数据同步
（1）数据接入同步：定时读取数据库中记录信息，生成缺失记录指令并发送给前端接入控制机，前端控制机接收指令并解析，提取数据发送给服务器，服务器端接收数据并解析，入库。
（2）数据采集端同步：定时读取数据库中记录信息，生成缺失记录指令并发送给前端采集设备，前端采集设备接收指令并解析，提取数据发送给服务器，服务器端接收数据并解析，入库。
数据接收
（1）数据接收（解码）：接入数据按照配置的解码规则进行实时接收解码，并存入数据库。
（2）文件数据同步：读取数据文件中的数据，按照配置的解码规则进行解码，并存入数据库。
数据录入、整理
各类数据手工的录入、简单校验、存储。数据整理。
(二) 信息监测
（1）实时数据监测：综合监测能够实时显示测站的名称、编码、数据类型、实时数据等；站点分类监测能够选择测站分类或站点显示测站的名称、编码、数据类型实时数据。
（2）状态信息监测：显示与中心站连接的各测站的连接信息、运行状态、对连接到中心站的测点的连接进行断开或重连、去除无效的连接并阻止等。数据操作状态包括服务端操作人员对系统管理的操作日志及接入点操作人员的操作日志；设备状态监测监视设备的运行情况。
(三) 数据查询展示
（1）实时流量显示：读取数据库，通过曲线和表格进行展示。曲线展示内容：水位（纵坐标1），时间（横坐标）；表格展示：站码、站名、时间、水位。默认显示时间为最近24小时。
（2）历史流量查询：读取数据库，通过曲线和表格进行展示。曲线展示内容：水位（纵坐标1），时间（横坐标）；表格展示：站码、站名、时间、水位。根据输入的站名（站码）、时间段进行查询，展示，单站显示。
(四) 配置管理
（1）站点管理管理站点的相关信息，包括站名、归属单位、编码等。
（2）数据源设置：配置数据库的相关信息，用于系统在与数据库进行数据通信是的调用。
（3）通信设置：设置通信模式，网络或串口，设置相关的参数，用于前端数据发送后的采集配置。
（4）系统设置：配置系统启动的方式及显示模式等。
(五) 日志管理
（1）连接状态：可查询某时段的测站连接状态及相关连接操作。
（2）数据接收状态：可查询某站点某时段的数据提取（采集）及上传的情况、补充数据的情况。
（3）操作信息：可查询某站点某时段的操作人员的操作情况。
(六) 数据通信管理模块
软件功能：
（1）配置通讯模块。
可配置网络连接类型，设备所用端口号、项目类型、设备协议等信息。
（2）设置设备信息
可设置有关通讯模块的基本信息，如：模块名称、所在点位等。
（3）修改和删除设备信息
可修改和删除设备的基本信息和配置信息。
（4）数据自报间隔设置
可设置数据自动上报时间间隔等信息。
（5）故障、报警
每当接收到遥测站的告警信息时，将记录告警时间、告警信息、告警站名，并通过屏幕上专门的图形化窗口顺序列出告警信息，发出声光告警信号。可生成故障日志。
（6）具有随机召测功能。
系统可以人工向测站下发召测命令，通知测站上传相关数据信息。
能记录每次巡测/召测/实时接收发出的所有指令和接收的信息，对每条信息都标上其发生时刻标识，把这些跟踪遥测系统运行轨迹的信息存入遥测系统运行档案数据库。
（7）远地编程功能。
可在中心站对野外遥测站进行远地编程，设置参数，改变运行状态等。
（8）具有远程固态存储数据提取功能。系统下发命令读取遥测终端固态存储器中的所有数据或指定任意时段的数据；
（9）能以广播方式对遥测站校对时钟。
(七) 管道数据库采集服务
（1）能实时接收自动监测站上传的信息。系统通过GPRS、光纤等方式自动实时接收遥测终端设备发送的实时数据、定时报数据及召测数据。要求数据接收模块在后台以独立的线程方式接收处理数据，不影响前台其它功能的操作；
（2）能实时处理接收到的数据信息，并分类存入数据库中。要求实时数据能同时进行本地存储和网络存储，当网络出现故障并修复后，能将本地遥测数据分类整编处理后存储至网络实时数据库中；
（3）具有数据查询与维护功能。包括检索、查询、添加、修改、删除、数据导入导出等功能；数据导入导出、打印报表等功能。
（4）进行数据统计和分析：软件将传感器采集到的数据进行进一步处理，形成报表、曲线、图像。形成各项监测数据曲线。
（5）能对数据接收处理系统涉及的各类项目具有监视预警功能。需要监视的项目有：监测数据，电压数据，网络连接状态等；对异常数据应有报警功能，报警选用本地对话框提示及声音报警的方式，并显示出监测点的位置，以便快速处理事故。
（6）具有人工数据的录入功能。各监测站的信息通过人工录入，存入数据库服务器。
（7）权限设置。
登录设置有密码，对不同用户有不同权限设置。
（8）维护和后台数据库连接模块
主要是把接收的实时数据及时地传输到主数据服务器中。
其主要功能如下：
实时地将接收的最新数据发送到后台数据库中。
随时进行实时数据资料的备份。
当数据库被破坏时，具有数据库自动恢复功能。
3. 人员培训
人员培训工作是系统建设完成后，保证系统平台能够运转良好的关键，是让系统平台真正发挥作用。从对系统平台的关注点和使用情况来看，本系统的培训对象可分为业务领导、业务人员、业务管理人员和系统管理维护人员4大类：
（1）业务领导
使他们了解系统平台的体系结构，对整个系统平台有全局观，能够使用平台并利用平台数据信息进行决策。
（2）业务人员
也就是系统操作使用人员，使之能够熟悉系统业务功能，顺利利用信息平台展开业务。
（3）业务管理人员
使他们能够对业务过程进行监控，排除有关业务内容的系统故障。使之能够熟悉系统平台使用的产品和技术，胜任系统的管理和维护。
（4）系统管理维护人员
使他们不断更新知识，提高技术水平，熟悉系统平台使用的产品和技术， 胜任系统的管理和维护。使他们熟练掌握每个子系统的整体情况，负责判断、处理系统管理人员无法处理的故障，协调子系统间的工作，并进行一定范围的客户化修改。
4. 系统价目表
单位：元
序号
设备名称
技术要求
单位
数量
单价
合价
设备费
安装费
设备费
安装费
1
一体化智能抄表终端
GPRS通讯
套
500
168
16.8
84000
8400
2
通讯费
GPRS网络通讯费
年/张
500
60

30000

3
水量实时监测系统
定制
套
1
12000

12000

合 计

134400