土木工程畢業(yè)論文-自動(dòng)抄表系統的未來(lái)之路

　　關(guān)鍵詞：標準化 專(zhuān)業(yè)分工 系統集成 智能計量表 　　摘要：本文了自動(dòng)抄表系統市場(chǎng)上各種產(chǎn)品由于沒(méi)有統一的標準而導致無(wú)法批量生產(chǎn)，難以實(shí)現有效的系統集成的現狀。并提出了一種行業(yè)分工的方案以及全新的產(chǎn)品設計方案�！　∧壳暗某�表系統已經(jīng)基本成為房地產(chǎn)項目的標準配置，但是市場(chǎng)上的產(chǎn)品五花八門(mén)，品種繁多而且互不兼容。由于沒(méi)有標準的平臺可供使用，因此各個(gè)廠(chǎng)商的產(chǎn)品必須是成套安裝，這樣就使集成商無(wú)法根據需要進(jìn)行有效的工程方案設計，集成變成了幾套系統的堆砌而無(wú)法實(shí)現其中某些設備和線(xiàn)路以及軟件的整合。因此這個(gè)行業(yè)到現在為止一直是一個(gè)無(wú)法做大的行業(yè)，總的來(lái)看，這個(gè)行業(yè)還不是一個(gè)成熟的行業(yè)，還沒(méi)有出現可持續的經(jīng)營(yíng)模式以及與之相適應的產(chǎn)品。本文意在提出一種技術(shù)上可靠，責任清晰，可以規模生產(chǎn)的模式，并由此而實(shí)現這個(gè)行業(yè)合理的分工，使這個(gè)行業(yè)可以長(cháng)期穩定地發(fā)展。
　　筆者認為，這個(gè)行業(yè)應該分解為如下三個(gè)層次：
　�、傧到y集成商，系統集成商也可以稱(chēng)為弱電總包商，筆者認為集成商的作用是利用現有的技術(shù)成熟的產(chǎn)品（硬件及軟件），為甲方提供最為合理的方案，進(jìn)行施工安裝調試。并進(jìn)行的維護。集成商不應該設計制造產(chǎn)品，他們只需要建設一個(gè)標準化的網(wǎng)絡(luò )，用這個(gè)網(wǎng)絡(luò )將智能的設備連接起來(lái)，并為這個(gè)網(wǎng)絡(luò )設計或選擇一個(gè)軟件平臺，將不同的產(chǎn)品組合成為一個(gè)完整的系統。他們需要有直接面對房地產(chǎn)公司的經(jīng)驗，對各種不同的產(chǎn)品有比較深入的了解，有一定的網(wǎng)絡(luò )集成和軟件開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗。
　�、谙到y設備制造商，這里的系統設備制造商主要指智能計量表（下面將要對智能表進(jìn)行詳細的描述）的制造商，而不是其他設備，其他設備筆者認為都應該是通用設備。智能計量表的制造商主要應該是目前的生產(chǎn)各種表具的公司，他們也不需要完成全部的制造，他們的任務(wù)是利用生產(chǎn)基表及已有的銷(xiāo)售渠道的優(yōu)勢，選擇合適的智能表功能模塊，選擇閥門(mén)或繼電器作為執行器件，重新設計一種智能表的外殼，并進(jìn)行組裝和最后的測試。
　�、壑悄鼙砟�塊的制造商，智能模塊的制造商是這個(gè)行業(yè)鏈條中最為重要的一個(gè)環(huán)節，他們需要提供性能可靠、功能齊全、價(jià)格合理的產(chǎn)品，并提供公開(kāi)的通訊協(xié)議以及標準的軟件接口。目前的抄表系統的制造商應該積極的實(shí)現角色的轉換，真正成為一個(gè)核心產(chǎn)品的制造商，甩掉其他的業(yè)務(wù)，專(zhuān)心致志地進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和品質(zhì)管理。
　　沿著(zhù)上述的分工的思路，我們提出一個(gè)比較宏觀(guān)的方案。
　　一. 以智能表取代目前的多通道采集終端
　　目前的自動(dòng)抄表監控系統普遍采用采集控制器集中安裝在樓道中的方式，將各種計量表傳感信號線(xiàn)、報警信號線(xiàn)、驅動(dòng)線(xiàn)路都連接到采集控制器上的方式來(lái)進(jìn)行集中的采集控制。采集器采用UPS電源供電以保證在市電掉電的情況下數據采集正常進(jìn)行。這種方式帶來(lái)許多：
　　1. 傳感信號、驅動(dòng)信號的線(xiàn)路長(cháng)，易受到外界因素的，如裝修破壞、其它人為破壞、電氣干擾等因素，導致抄表不準確；
　　2. 電源方面一旦出現問(wèn)題如線(xiàn)路問(wèn)題、電源本身問(wèn)題將導致多個(gè)采集控制器不能正常工作，導致計量不準確，這樣就需要人力去重新入戶(hù)抄表并設置初始值。在工程的早期由于供電不正常會(huì )經(jīng)常出現這樣的問(wèn)題。由于成本的問(wèn)題，UPS電源的備電時(shí)間不可能很長(cháng)，給工程帶來(lái)很大的困難；
　　3. 閥門(mén)的驅動(dòng)、報警線(xiàn)路由于線(xiàn)路較長(cháng)環(huán)節太多，使報警聯(lián)動(dòng)關(guān)閥的功能變的風(fēng)險極大，只要有下列一種原因（不包括設備本身因素）都將導致聯(lián)動(dòng)關(guān)閥的失敗。A.報警線(xiàn)路有問(wèn)題；b.閥門(mén)驅動(dòng)線(xiàn)路有問(wèn)題；c.工程安裝中出現線(xiàn)路接錯的問(wèn)題；d.UPS電源線(xiàn)路有問(wèn)題。
　　由于以上幾種因素都與工程安裝有密切的關(guān)系，質(zhì)量比較難于受到嚴格的控制，且受外界的影響較大，使工程的維護量非常大。
　　4. 由于目前脈沖表具的質(zhì)量參差不齊，從而導致了系統的不可靠，但是非常難以徹底分清楚兩者的責任，因而導致了互相扯皮等事件經(jīng)常發(fā)生。
　　5. 由于系統將水、電、氣等多種表集中在一個(gè)終端上進(jìn)行抄錄，所以導致了維護責任的不清晰，容易導致系統由于無(wú)人出錢(qián)維護而癱瘓。
　　因此，我們提出了智能化計量表的概念，智能計量表的采集傳輸模塊與基表一體化，由表廠(chǎng)規模生產(chǎn)，智能表必須具備如下幾個(gè)特點(diǎn)：
　　1. 計數以及其他功能的模塊在表內，從而解決長(cháng)線(xiàn)傳輸的電磁兼容問(wèn)題；
　　2. 自帶電源，一般情況下應采用高能鋰電池供電，這樣即使系統集中供電電源出現問(wèn)題，也不會(huì )影響數據采集的準確性，并且可以在廠(chǎng)家出廠(chǎng)之前就設置好初始值從而免去了工程中設置初始值的麻煩；而且還簡(jiǎn)化了電源系統，從而使系統網(wǎng)絡(luò )降低了造價(jià)。
　　3. 帶有標準的長(cháng)線(xiàn)傳輸接口（485接口、LONWORKS接口、電力線(xiàn)載波接口），可以直接通過(guò)該接口讀取計量值以及進(jìn)行其他各種操作，從而解決了網(wǎng)絡(luò )標準化的問(wèn)題，另外還解決了工程中互相扯皮的問(wèn)題。  
　　二. 標準化的傳輸
　　網(wǎng)絡(luò )的標準化將使系統集成更加方便，可以按照標準進(jìn)行施工，而不必考慮采用誰(shuí)家的產(chǎn)品�？梢允辜�成商對施工人員進(jìn)行有效的培訓，從而提高施工質(zhì)量。使原來(lái)專(zhuān)業(yè)制造485中繼器等傳輸設備的可以規�；�生產(chǎn)，降低成本；集成商可以有效利用工程中的管線(xiàn)資源，進(jìn)行必要的整合實(shí)現最為的方案。
　　三. 標準化的電源系統
　　專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)電源系統的公司非常多，但是由于電源系統均為定制，無(wú)法實(shí)現批量生產(chǎn)。由于采用了內部供電的智能表，外部供電可以不采用UPS電源，而且實(shí)現電源系統標準化之后，可以采用批量生產(chǎn)的成品電源，最大程度地降低成本。
　　四. 互相兼容的傳輸網(wǎng)絡(luò )
　　采取以上措施后并不代表系統真正可以采用一套傳輸系統解決全部的傳輸，由于各個(gè)廠(chǎng)商的產(chǎn)品通訊協(xié)議不一致實(shí)際上無(wú)法在一套總線(xiàn)上進(jìn)行傳輸。我們必須采取一定的措施才能使各個(gè)廠(chǎng)商的產(chǎn)品在同一套系統中實(shí)現兼容。
　　有兩種可以實(shí)現不同廠(chǎng)家產(chǎn)品在一個(gè)系統中的兼容。
　　1. 一定程度上標準化的協(xié)議
　　采用網(wǎng)絡(luò )分層的概念，將各種不同產(chǎn)品的數據再次封裝到一個(gè)標準化的協(xié)議框架之中。假設系統中有3種由不同廠(chǎng)商提供的產(chǎn)品，第一種為智能燃氣表，稱(chēng)為P1，其數據為P1DATA；第二種為智能水表，稱(chēng)為P2，其數據為P2DATA；第三種為智能電表，稱(chēng)為P3DATA。我們需要將重新定義一個(gè)標準的協(xié)議框架，包括一個(gè)起始符START，一個(gè)分類(lèi)符KIND，一個(gè)結束符END。KIND=1，為智能煤氣表；KIND=2，為智能水表；KIND=3，為智能電表。
　　這樣，當中央管理機HOST發(fā)送信息時(shí)，將在對智能煤氣表操作時(shí)發(fā)送
　　START KIND=1 P1DATA END
　　對智能水表操作時(shí)發(fā)送
　　START KIND=2 P1DATA END
　　對智能電表操作時(shí)發(fā)送
　　START KIND=3 P1DATA END
　　所有P1的產(chǎn)品只有在收到KIND=1時(shí)才會(huì )響應，P2只有在收到KIND=2時(shí)才會(huì )響應，P3只有在收到KIND=3時(shí)才會(huì )響應。從而保證了不同的產(chǎn)品在同一套總線(xiàn)系統中不發(fā)生沖突。
　　需要指出的是，HOST在對不同類(lèi)型設備進(jìn)行操作時(shí)需要調用不同的通訊接口模塊。這就要求智能表生產(chǎn)廠(chǎng)商提供標準的接口模塊，或完全開(kāi)放通訊協(xié)議。
　　因為只需要一套通訊傳輸網(wǎng)絡(luò )，所以采用這種方法將使系統集成最為方便簡(jiǎn)潔，成本最低。難度是各個(gè)廠(chǎng)商能否坐下來(lái)談判，從而達成統一的協(xié)議。
　　2. 采用智能化的中繼器
　　這種方法不依賴(lài)于各個(gè)廠(chǎng)商的產(chǎn)品是否遵守統一的協(xié)議，但是需要在中繼器上增加智能的判斷，主干網(wǎng)絡(luò )只有一套系統，但是分支的線(xiàn)路需要分開(kāi)。
　　集成商修改1中設計的協(xié)議，去掉END，變成START KIND=n P1DATA
　　MCU在收到KIND=1字節后將對應的HUB的TxEn變?yōu)橛行�，接通P1類(lèi)設備，這時(shí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò )變成P1類(lèi)設備的通訊網(wǎng)絡(luò )，通訊完畢恢復為接收狀態(tài)，依次類(lèi)推，在HOST執行對不同類(lèi)型的設備的操作時(shí)，系統自動(dòng)切換為只接通某類(lèi)設備，從而實(shí)現不同類(lèi)型的產(chǎn)品在同一套網(wǎng)絡(luò )中的兼容性，在一定程度上節約了成本。
　　但是要注意，系統在發(fā)送完KIND字節后應該有足夠的延時(shí)然后再發(fā)送PnDATA，以保證系統切換后處于穩定的狀態(tài)，然后再進(jìn)行下面的操作。
　　由于分支線(xiàn)需要分開(kāi)，所以線(xiàn)路有所增加。但由于可以完全不考慮不同廠(chǎng)家之間的協(xié)議兼容問(wèn)題，也給系統集成帶來(lái)了巨大的方便，在現階段是比較現實(shí)的。
　　五. 完全公開(kāi)的通訊協(xié)議
　　要使集成商能夠有效地實(shí)現資源的共享，各個(gè)智能模塊制造商必須完全開(kāi)放通訊協(xié)議。集成商可以根據不同的通訊協(xié)議設計系統的管理軟件，從而做到多個(gè)系統的統一管理，做到軟件的徹底集成。集成商可以將物業(yè)管理的MIS軟件、監控系統的軟件、抄表的軟件等等組織起來(lái)，建立一個(gè)完整的平臺。甚至，集成商都可以不進(jìn)行軟件設計，而由專(zhuān)業(yè)的軟件公司來(lái)設計軟件，集成商只需要選擇合適的軟件即可。這樣才能真正實(shí)現行業(yè)的大規模分工協(xié)作，發(fā)揮各個(gè)專(zhuān)業(yè)的優(yōu)勢，創(chuàng )造更好的市場(chǎng)環(huán)境。
　　六. 標準化的通訊接口
　　為了更加方便地讓集成商或者軟件公司來(lái)熟練運用各種不同的系統，智能表模塊的制造商應該更進(jìn)一步將系統的通訊軟件接口設計成為一個(gè)標準的模塊，就象驅動(dòng)程序一樣,只要在集成的軟件中安裝這種模塊,就可以使系統正常地運轉起來(lái)。這樣，集成商或軟件公司不需要詳細地了解系統的內核就可以開(kāi)展工作，加快了開(kāi)發(fā)的速度。

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