土木工程毕业论文-自动抄表系统的未来之路

时间：2023-03-05 17:47:03 土木工程毕业论文我要投稿

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　　关键词：标准化专业分工系统集成智能计量表　　摘要：本文了自动抄表系统市场上各种产品由于没有统一的标准而导致无法批量生产，难以实现有效的系统集成的现状。并提出了一种行业分工的方案以及全新的产品设计方案。　　目前的抄表系统已经基本成为房地产项目的标准配置，但是市场上的产品五花八门，品种繁多而且互不兼容。由于没有标准的平台可供使用，因此各个厂商的产品必须是成套安装，这样就使集成商无法根据需要进行有效的工程方案设计，集成变成了几套系统的堆砌而无法实现其中某些设备和线路以及软件的整合。因此这个行业到现在为止一直是一个无法做大的行业，总的来看，这个行业还不是一个成熟的行业，还没有出现可持续的经营模式以及与之相适应的产品。本文意在提出一种技术上可靠，责任清晰，可以规模生产的模式，并由此而实现这个行业合理的分工，使这个行业可以长期稳定地发展。
　　笔者认为，这个行业应该分解为如下三个层次：
　　①系统集成商，系统集成商也可以称为弱电总包商，笔者认为集成商的作用是利用现有的技术成熟的产品（硬件及软件），为甲方提供最为合理的方案，进行施工安装调试。并进行的维护。集成商不应该设计制造产品，他们只需要建设一个标准化的网络，用这个网络将智能的设备连接起来，并为这个网络设计或选择一个软件平台，将不同的产品组合成为一个完整的系统。他们需要有直接面对房地产公司的经验，对各种不同的产品有比较深入的了解，有一定的网络集成和软件开发的经验。
　　②系统设备制造商，这里的系统设备制造商主要指智能计量表（下面将要对智能表进行详细的描述）的制造商，而不是其他设备，其他设备笔者认为都应该是通用设备。智能计量表的制造商主要应该是目前的生产各种表具的公司，他们也不需要完成全部的制造，他们的任务是利用生产基表及已有的销售渠道的优势，选择合适的智能表功能模块，选择阀门或继电器作为执行器件，重新设计一种智能表的外壳，并进行组装和最后的测试。
　　③智能表模块的制造商，智能模块的制造商是这个行业链条中最为重要的一个环节，他们需要提供性能可靠、功能齐全、价格合理的产品，并提供公开的通讯协议以及标准的软件接口。目前的抄表系统的制造商应该积极的实现角色的转换，真正成为一个核心产品的制造商，甩掉其他的业务，专心致志地进行产品的研发、生产和品质管理。
　　沿着上述的分工的思路，我们提出一个比较宏观的方案。
　　一. 以智能表取代目前的多通道采集终端
　　目前的自动抄表监控系统普遍采用采集控制器集中安装在楼道中的方式，将各种计量表传感信号线、报警信号线、驱动线路都连接到采集控制器上的方式来进行集中的采集控制。采集器采用UPS电源供电以保证在市电掉电的情况下数据采集正常进行。这种方式带来许多：
　　1. 传感信号、驱动信号的线路长，易受到外界因素的，如装修破坏、其它人为破坏、电气干扰等因素，导致抄表不准确；
　　2. 电源方面一旦出现问题如线路问题、电源本身问题将导致多个采集控制器不能正常工作，导致计量不准确，这样就需要人力去重新入户抄表并设置初始值。在工程的早期由于供电不正常会经常出现这样的问题。由于成本的问题，UPS电源的备电时间不可能很长，给工程带来很大的困难；
　　3. 阀门的驱动、报警线路由于线路较长环节太多，使报警联动关阀的功能变的风险极大，只要有下列一种原因（不包括设备本身因素）都将导致联动关阀的失败。A.报警线路有问题；b.阀门驱动线路有问题；c.工程安装中出现线路接错的问题；d.UPS电源线路有问题。
　　由于以上几种因素都与工程安装有密切的关系，质量比较难于受到严格的控制，且受外界的影响较大，使工程的维护量非常大。
　　4. 由于目前脉冲表具的质量参差不齐，从而导致了系统的不可靠，但是非常难以彻底分清楚两者的责任，因而导致了互相扯皮等事件经常发生。
　　5. 由于系统将水、电、气等多种表集中在一个终端上进行抄录，所以导致了维护责任的不清晰，容易导致系统由于无人出钱维护而瘫痪。
　　因此，我们提出了智能化计量表的概念，智能计量表的采集传输模块与基表一体化，由表厂规模生产，智能表必须具备如下几个特点：
　　1. 计数以及其他功能的模块在表内，从而解决长线传输的电磁兼容问题；
　　2. 自带电源，一般情况下应采用高能锂电池供电，这样即使系统集中供电电源出现问题，也不会影响数据采集的准确性，并且可以在厂家出厂之前就设置好初始值从而免去了工程中设置初始值的麻烦；而且还简化了电源系统，从而使系统网络降低了造价。
　　3. 带有标准的长线传输接口（485接口、LONWORKS接口、电力线载波接口），可以直接通过该接口读取计量值以及进行其他各种操作，从而解决了网络标准化的问题，另外还解决了工程中互相扯皮的问题。
　　二. 标准化的传输
　　网络的标准化将使系统集成更加方便，可以按照标准进行施工，而不必考虑采用谁家的产品。可以使集成商对施工人员进行有效的培训，从而提高施工质量。使原来专业制造485中继器等传输设备的可以规模化生产，降低成本；集成商可以有效利用工程中的管线资源，进行必要的整合实现最为的方案。
　　三. 标准化的电源系统
　　专业生产电源系统的公司非常多，但是由于电源系统均为定制，无法实现批量生产。由于采用了内部供电的智能表，外部供电可以不采用UPS电源，而且实现电源系统标准化之后，可以采用批量生产的成品电源，最大程度地降低成本。
　　四. 互相兼容的传输网络
　　采取以上措施后并不代表系统真正可以采用一套传输系统解决全部的传输，由于各个厂商的产品通讯协议不一致实际上无法在一套总线上进行传输。我们必须采取一定的措施才能使各个厂商的产品在同一套系统中实现兼容。
　　有两种可以实现不同厂家产品在一个系统中的兼容。
　　1. 一定程度上标准化的协议
　　采用网络分层的概念，将各种不同产品的数据再次封装到一个标准化的协议框架之中。假设系统中有3种由不同厂商提供的产品，第一种为智能燃气表，称为P1，其数据为P1DATA；第二种为智能水表，称为P2，其数据为P2DATA；第三种为智能电表，称为P3DATA。我们需要将重新定义一个标准的协议框架，包括一个起始符START，一个分类符KIND，一个结束符END。KIND=1，为智能煤气表；KIND=2，为智能水表；KIND=3，为智能电表。
　　这样，当中央管理机HOST发送信息时，将在对智能煤气表操作时发送
　　START KIND=1 P1DATA END
　　对智能水表操作时发送
　　START KIND=2 P1DATA END
　　对智能电表操作时发送
　　START KIND=3 P1DATA END
　　所有P1的产品只有在收到KIND=1时才会响应，P2只有在收到KIND=2时才会响应，P3只有在收到KIND=3时才会响应。从而保证了不同的产品在同一套总线系统中不发生冲突。
　　需要指出的是，HOST在对不同类型设备进行操作时需要调用不同的通讯接口模块。这就要求智能表生产厂商提供标准的接口模块，或完全开放通讯协议。
　　因为只需要一套通讯传输网络，所以采用这种方法将使系统集成最为方便简洁，成本最低。难度是各个厂商能否坐下来谈判，从而达成统一的协议。
　　2. 采用智能化的中继器
　　这种方法不依赖于各个厂商的产品是否遵守统一的协议，但是需要在中继器上增加智能的判断，主干网络只有一套系统，但是分支的线路需要分开。
　　集成商修改1中设计的协议，去掉END，变成START KIND=n P1DATA
　　MCU在收到KIND=1字节后将对应的HUB的TxEn变为有效，接通P1类设备，这时整个网络变成P1类设备的通讯网络，通讯完毕恢复为接收状态，依次类推，在HOST执行对不同类型的设备的操作时，系统自动切换为只接通某类设备，从而实现不同类型的产品在同一套网络中的兼容性，在一定程度上节约了成本。
　　但是要注意，系统在发送完KIND字节后应该有足够的延时然后再发送PnDATA，以保证系统切换后处于稳定的状态，然后再进行下面的操作。
　　由于分支线需要分开，所以线路有所增加。但由于可以完全不考虑不同厂家之间的协议兼容问题，也给系统集成带来了巨大的方便，在现阶段是比较现实的。
　　五. 完全公开的通讯协议
　　要使集成商能够有效地实现资源的共享，各个智能模块制造商必须完全开放通讯协议。集成商可以根据不同的通讯协议设计系统的管理软件，从而做到多个系统的统一管理，做到软件的彻底集成。集成商可以将物业管理的MIS软件、监控系统的软件、抄表的软件等等组织起来，建立一个完整的平台。甚至，集成商都可以不进行软件设计，而由专业的软件公司来设计软件，集成商只需要选择合适的软件即可。这样才能真正实现行业的大规模分工协作，发挥各个专业的优势，创造更好的市场环境。
　　六. 标准化的通讯接口
　　为了更加方便地让集成商或者软件公司来熟练运用各种不同的系统，智能表模块的制造商应该更进一步将系统的通讯软件接口设计成为一个标准的模块，就象驱动程序一样,只要在集成的软件中安装这种模块,就可以使系统正常地运转起来。这样，集成商或软件公司不需要详细地了解系统的内核就可以开展工作，加快了开发的速度。

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