小区自动抄表系统.docx

小区自动抄表系统NOD-100
1 引言
随着网络技术、计算机技术、通讯技术和自动控制技术的高速发展，小区智能化管理已经成为可能。目前，为了提高人们的生活质量，在住宅小区的设计过程中普遍进行了住宅小区智能化系统的设计。智能化小区包括信息通讯系统、安全防范系统、建筑设备监控系统、物业管理系统等。小区自动抄表系统具有与智能小区其它系统的相互通信的功能，是物业管理系统的重要组成部分。采用小区自动抄表系统实现远程抄表功能，由小区服务器对住户各种表的数据进行统一管理，避免了传统抄表方式时效性差，统计工作量大，漏抄，错抄带来的不必要的纠纷等缺点，省去了抄表员的手工抄表工作，取而代之的工作是仅仅对小区服务器进行几项简单的操作。小区抄表系统使小区的住户和物业管理能够享受信息化社会与知识经济时代所带来的益处，促进小区的物业管理向着智能化、现代化方向发展。
小区自动抄表系统除了实现远程抄表的功能外，还具有在发生煤气泄漏、漏水以及偷漏电等紧急情况下，及时报警并切断开关等功能，对住户拖欠电费、水费、燃气费等情况可进行远程控制。
本抄表系统采用最先进的网络技术，直接利用日益普及的小区宽带网或已有的电话系统，不但大大提高了抄表的效率和准确率，而且大幅度降低了系统的安装成本。
2 系统功能
● 实时抄表，保证数据准确可靠：
通过485总线将多个表连接起来，由控制器进行数据采集，并通过网络传输给小区数据库管理系统，从下发命令到抄表完成的时间控制在秒级，响应速度快且数据准确可靠。

● 断电保护功能保证不间断工作：
如果电源掉电或者电源电压异常，能自动切换为电池供电，以保护数据不丢失，并且使数据采集设备能够继续工作，在正常工作条件下，一颗钮扣镍氢电池能够使用3－5年。
● 集中管理，远程控制：
物业管理员可以通过任何一台接入INTERNET的计算机进行物业管理，尤其对于应急情况的处理。管理人员可以在服务器端向用户的控制器发送各种命令，对终端进行配置和对各表进行操作。
● 信息发布：
物业管理员可以通过小区服务器广播日常信息，如下发交费通知，气象信息等。
● 计算机进行统计管理，准确迅速：
电力公司、煤气公司、自来水公司可以通过internet获得小区的信息，如各个小区用电量情况、小区住户的反馈信息等，并对这些信息进行分析统计和处理保存等操作。
● 各种用户报表输出功能：
用户交费清单，用户使用情况，用户使用历史纪录和催缴费用单等都可以打印输出，无需手工填写，美观可靠。
● 防止各种费用拖欠：
定期检查用户的费用交纳情况，第一次检查发现拖欠则警告并催缴，第二次检查发现仍然拖欠则可以采用切断水、电、或者燃气的供应等方式。
● 查找偷电、水和气的用户：
定期检查单元总表和用户表的情况，判断偷电、水和气现象的存在，并查处出现问题的用户。
● 系统故障自动诊断和报警：
自动定期对各表和控制器进行检测，如果发现它们工作异常或者线路开路短路等故障则报警，便于小区管理人员或者住户及时处理。
● 防止漏水、电、燃气：
检测煤气、自来水管道，如果发现煤气泄漏和漏水，自动记录并及时上报给物业管理服务器。管理服务器会记录这一情况并报警；同时根据事先设定的程序自动进行处理，如切断煤气开关、自来水闸。
● 可以连接家庭其他远程控制设备：
由于系统具有开放性，可以连接安全报警，电话遥控，门锁控制等设备。
● 管理员分权限操作，安全性高：
电表、水表、燃气表等的操作可以是独立的，使各个部门可以不相互干扰和越权管理。抄表时间设置和费用查询，用户信息修改等操作也是有权限设定的，这就避免了无意和有意的破坏性操作，同时也保证了某些个人信息的安全保密。
3 系统的特点和优势
● 提高抄表效率、频率和准确率：
所有抄表动作都是自动完成的，一切操作都只需在服务器端完成，无需再入户抄表，使管理部门和住户都得到了方便。保证抄表数据的准确可靠，统计工作都由计算机完成，速度快，无差错，提高了工作效率和工作质量。
● 充分利用现有网络条件，大大降低了系统和安装成本：
目前电话十分普及，宽带网络也在很多小区已经铺设完成。本系统充分利用这一硬件条件，无需安装价格昂贵的集中器设备，大大降低了系统和安装成本。
● 抄表方式灵活：
可以灵活设定抄表时间，也可以手工发出抄表命令。
● 抗干扰性强：
利用宽带网或电话线进行传输，充分利用了Internet抗干扰能力强和TCP/IP通信协议稳定可靠的优势。
● 各种价格设置灵活，适应性强：
可以灵活设置多种价格，便于收费统计。
● 交费方式灵活：
交费方式可以采用每月交费的方式，也可以采用预付费的方式。还为将来银行统一交费预留了接口。
● 提供两种上网接口：
电话线上网通信功能和直接通过宽带网接口上网通信功能。满足不同小区用户的需要。
● 预留智能家居的接口，扩充性强：
控制器目前只连接三表作为控制对象，事实上它可以连接任意多个对象，每分钟可以处理上百个控制对象。所以很容易满足将来信息家电的上网要求，便于其它设备集成到本系统中，真正使用户可以在远程控制家中的设备。而且由于控制器是采用网络连接的方式，很容易满足扩容/减容等要求，并且规模可以很大。
● 可以实时动态监控某一区域的用电量：
通过调整终端的抄表频率可以快速实时获得某个小区或者某范围用户的用电情况，并实时作出统计，这些数据可以为电力调配提供参考。
● 界面友好，操作简单。
操作界面为标准Windows界面，菜单和按钮都由明显提示作用，真正所见即所得，只要通过一次操作就可以完全掌握操作方式。
4系统结构及工作原理
本系统同时支持宽带局域网和电话线拨号上网的抄表方式。目前很多小区都实现了宽带入户，可以方便地利用已有的网络硬件条件。即使小区没有局域网,也可以通过电话线抄表。系统还可以接入INTERNET与电力公司、自来水公司和煤气公司进行信息交换、业务结算，使物业管理更简便、快捷。
小区抄表系统的基本组件为服务器，控制器，数据采集器，485总线。各部分的相互关系如图1所示。小区住户A和住户B为通过网络接口与小区物业管理服务器连接，利用物业管理服务器进行远程抄表；小区住户C、小区住户D通过电话线接入INTERNET与小区物业管理服务器连接实现远程抄表。

图1 小区抄表系统的结构图
4.1 系统组件介绍
服务器：运行小区抄表系统管理软件，完成小区信息的存储与管理，实现对小区住户各脉冲表数据的远程采集、处理与存储，对下属设备（如控制器、数据采集器）进行故障检测和记录，向下属设备下发控制命令（如应急特殊情况的处理），具有远程控制功能。
控制器：具有拨号上网和通过以太网口上网的功能，运行INTERNET通信程序，接受服务器下发的报文；对报文进行分析处理；将采集器上传的数据（如电表、水表、煤气表的读数、命令请求）以报文的形式上传给服务器。运行485总线通信程序，与采集器进行信息交换；定时周期性的向采集器下发报文；将采集器上传数据进行处理、存储，以备上传。
采集器：读取表具的输出脉冲并进行累加、存储；与控制器通过485总线进行通信；接受控制器下发报文，分析、处理并执行；将结果（如表具读数）以报文格式上传给控制器。
因特网或者电话网：小区服务器与控制器之间的通信介质。
485总线：控制器与采集器之间的通信线路。
脉冲表具：输出脉冲，采集器读取脉冲计数并记录。

4.2通过局域网接口的抄表过程
对于已有局域网的小区，控制器利用住户家中的网络接口与上一级服务器（物业管理服务器、电力公司服务器、煤气公司服务器、自来水公司服务器等）建立INTERNET网络通讯连接，同时住户控制器与下一级终端（住户内各表的数据采集器）建立485总线通讯连接。
数据采集器周期性地对表进行数据采集、累加、存储、接收控制器下发报文、对报文进行处理（例如把表的读数上传给控制器）。
控制器周期性地对住户各表进行数据采集、累加和存储、查看上一级服务器是否下发报文。一旦有报文下发，接收处理报文，将结果（如小区各住户表的读数）上传给上一级服务器。
当需要对小区进行远程抄表时，通过物业管理服务器向住户控制器下发抄表报文，住户控制器接收到下发的报文后进行分析，然后将已采集的各表的读数以一定格式上传给小区物业管理服务器，完成对住户的远程抄表。
4.3 通过电话线接口抄表过程
对于没有局域网的小区，控制器可以通过内置的调制解调器利用住户的电话线拨号与ISP服务器建立连接，通过ISP服务器接入INTERNET，从而与上一级服务器（物业管理服务器、电力公司服务器、煤气公司服务器、自来水公司服务器等）建立INTERNET网络通讯连接，同时住户控制器与下一级终端（住户内各表的数据采集器）建立485总线通讯连接。
与网络接口抄表过程一样，数据采集器周期性地对表进行数据采集、累加、存储、接收控制器下发报文、对报文进行处理（如将采集表的读数以报文上传给控制器）。
住户控制器周期性地对住户各表进行数据采集、累加和存储、查看上一级服务器是否下发报文。一旦有报文下发，接收处理报文，将结果（例如小区各住户表的读数）上传给上一级服务器。
物业管理服务器定期下发报文，确定下次抄表时间，当到了预定抄表时间的时候控制器会主动拨号上网并和小区物业管理服务器建立连接，把已经准备好的数据以一定的格式上传给小区物业管理服务器，完成对住户的远程抄表。

5 系统性能指标
脉冲输入：脉冲输入误差＋1个脉冲
采集器输出控制：TTL电平输出
局域网方式传输速率：10Mbps
拨号上网方式传输速率：9600bps
工作环境：采集器、控制器  -25。C—70。C，相对湿度<=95%
主控台计算机的工作环境按国家标准
工作电压：110V～265V AC 频率为47～440Hz
耗能：采集器0.15W，控制器1W，三表用户平均耗能为1.45W
控制器断电数据保存期：10年
数据采集器后备电池使用时间：3～5年
软件平台：Windows98/NT/2000
操作界面：标准中文WINDOWS操作界面
6 管理系统软件（具体操作参见软件操作手册）：
管理系统软件的操作界面参见图2：

图2 管理系统软件操作界面
● 在数据库中建立住户信息：
“住户管理”菜单下的各个命令负责完成添加小区，添加小区住户等各种信息。小区管理者可以在这里完成对小区各级管理单元信息的添加和删除，这些管理单元包括小区、大楼、单元、住户等。
● 定时和价格设置：
设置抄表时间和电费、水费、燃气费用的单价的功能是由“抄表设置”菜单下的各个命令完成的。抄表时间和费用设置都很灵活，可以满足用户的多种需求。
● 信息查询：
信息查询是管理软件最重要的功能之一，“信息查询”菜单下的各个命令可以根据指定的条件完成对用户信息的各种查询。例如可以根据用户的姓名、住址等进行查询，也可以根据终端控制器编号或者IP查询用户信息，还可以查询用户信息的历史纪录。
● 帐号管理：
管理系统对于不同的操作者定义了各种和各级不同的权限。权限分类保证了水、电、燃气的管理员可以互不影响地进行操作。而权限分级则预防了误操作或者恶意破坏的可能性，例如只具有查询权限的操作者是不能发布抄表命令和校正表值的，更不能切断供应。
“帐号管理”菜单下的各个命令就负责完成增加帐号，删除帐号，密码修改，权限修改和改变当前操作者帐号等功能。若当前操作者没有某个权限则相应的菜单和按钮会无效。此外当程序窗口最小化以后必须输入帐号才能恢复程序窗口的显示，从而有效地对操作人员进行分权限管理，保证了数据和操作的安全性。
● 数据库管理
数据库的维护和备份十分重要，本软件充分考虑了多种可能出现的数据破坏情况，并设计了相应的数据备份和恢复措施。“数据库管理”菜单下的各个命令可以完成数据库文件加密存放，避免了被其它程序修改的可能性，同时还有定期备份、手工备份和同步备份的功能。一旦数据库被破坏可以启动备份数据库。无法自动恢复的丢失数据可以采用手工添加的办法加入数据库，便于系统维护。
● 远程控制
除了定时抄表外，操作人员还可以选定某个用户范围手动发出各种控制命令，例如对某一个小区、某一个楼、某一个单元甚至某一个住户发出抄表命令，发送消息，切断水、电、燃气供应等各种命令。这一切只需在左边窗口中用鼠标右键点击相应的住户即可完成。
● 统计和报表输出
定期统计用户的水、电、燃气用量和应交的各项费用，可以根据需要输出每月用户交费清单，催缴费单，历史数据统计清单等。
● 表值校正
抄表系统使用较长一段时间（例如一年）后可能会出现累计误差，那么这时候可以使用数据校正功能，使数据库中存储的数据和实际表值相一致。
● 异常情况报警
当出现拖欠费用，偷漏电，煤气泄漏等异常情况时，主窗口界面上的警灯会闪烁，同时蜂鸣器回响，提示管理人员出现异常情况，管理人员点击消息查看按钮则会弹出详细情况的说明，同时该情况被记入数据库中住户的历史记录。