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土木工程畢業(yè)論文-自動抄表系統(tǒng)的未來之路
關鍵詞：標準化 專業(yè)分工 系統(tǒng)集成 智能計量表 摘要：本文了自動抄表系統(tǒng)市場上各種產品由于沒有統(tǒng)一的標準而導致無法批量生產，難以實現(xiàn)有效的系統(tǒng)集成的現(xiàn)狀。并提出了一種行業(yè)分工的方案以及全新的產品設計方案�！ ∧壳暗某硐到y(tǒng)已經基本成為房地產項目的標準配置，但是市場上的產品五花八門，品種繁多而且互不兼容。由于沒有標準的平臺可供使用，因此各個廠商的產品必須是成套安裝，這樣就使集成商無法根據需要進行有效的工程方案設計，集成變成了幾套系統(tǒng)的堆砌而無法實現(xiàn)其中某些設備和線路以及軟件的整合。因此這個行業(yè)到現(xiàn)在為止一直是一個無法做大的行業(yè)，總的來看，這個行業(yè)還不是一個成熟的行業(yè)，還沒有出現(xiàn)可持續(xù)的經營模式以及與之相適應的產品。本文意在提出一種技術上可靠，責任清晰，可以規(guī)模生產的模式，并由此而實現(xiàn)這個行業(yè)合理的分工，使這個行業(yè)可以長期穩(wěn)定地發(fā)展。筆者認為，這個行業(yè)應該分解為如下三個層次：
①系統(tǒng)集成商，系統(tǒng)集成商也可以稱為弱電總包商，筆者認為集成商的作用是利用現(xiàn)有的技術成熟的產品（硬件及軟件），為甲方提供最為合理的方案，進行施工安裝調試。并進行的維護。集成商不應該設計制造產品，他們只需要建設一個標準化的網絡，用這個網絡將智能的設備連接起來，并為這個網絡設計或選擇一個軟件平臺，將不同的產品組合成為一個完整的系統(tǒng)。他們需要有直接面對房地產公司的經驗，對各種不同的產品有比較深入的了解，有一定的網絡集成和軟件開發(fā)的經驗。
�、谙到y(tǒng)設備制造商，這里的系統(tǒng)設備制造商主要指智能計量表（下面將要對智能表進行詳細的描述）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，他們的任務是利用生產基表及已有的銷售渠道的優(yōu)勢，選擇合適的智能表功能模塊，選擇閥門或繼電器作為執(zhí)行器件，重新設計一種智能表的外殼，并進行組裝和最后的測試。
③智能表模塊的制造商，智能模塊的制造商是這個行業(yè)鏈條中最為重要的一個環(huán)節(jié)，他們需要提供性能可靠、功能齊全、價格合理的產品，并提供公開的通訊協(xié)議以及標準的軟件接口。目前的抄表系統(tǒng)的制造商應該積極的實現(xiàn)角色的轉換，真正成為一個核心產品的制造商，甩掉其他的業(yè)務，專心致志地進行產品的研發(fā)、生產和品質管理。
沿著上述的分工的思路，我們提出一個比較宏觀的方案。
一. 以智能表取代目前的多通道采集終端
目前的自動抄表監(jiān)控系統(tǒng)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、報警信號線、驅動線路都連接到采集控制器上的方式來進行集中的采集控制。采集器采用UPS電源供電以保證在市電掉電的情況下數(shù)據采集正常進行。這種方式帶來許多：
1. 傳感信號、驅動信號的線路長，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(xiàn)問題如線路問題、電源本身問題將導致多個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抄表并設置初始值。在工程的早期由于供電不正常會經常出現(xiàn)這樣的問題。由于成本的問題，UPS電源的備電時間不可能很長，給工程帶來很大的困難；
3. 閥門的驅動、報警線路由于線路較長環(huán)節(jié)太多，使報警聯(lián)動關閥的功能變的風險極大，只要有下列一種原因（不包括設備本身因素）都將導致聯(lián)動關閥的失敗。A.報警線路有問題；b.閥門驅動線路有問題；c.工程安裝中出現(xiàn)線路接錯的問題；d.UPS電源線路有問題。
由于以上幾種因素都與工程安裝有密切的關系，質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量參差不齊，從而導致了系統(tǒng)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常發(fā)生。
5. 由于系統(tǒng)將水、電、氣等多種表集中在一個終端上進行抄錄，所以導致了維護責任的不清晰，容易導致系統(tǒng)由于無人出錢維護而癱瘓。
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，由表廠規(guī)模生產，智能表必須具備如下幾個特點：
1. 計數(shù)以及其他功能的模塊在表內，從而解決長線傳輸?shù)碾姶偶嫒輪栴}；
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(tǒng)集中供電電源出現(xiàn)問題，也不會影響數(shù)據采集的準確性，并且可以在廠家出廠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；而且還簡化了電源系統(tǒng)，從而使系統(tǒng)網絡降低了造價。
3. 帶有標準的長線傳輸接口（485接口、LONWORKS接口、電力線載波接口），可以直接通過該接口讀取計量值以及進行其他各種操作，從而解決了網絡標準化的問題，另外還解決了工程中互相扯皮的問題。
二. 標準化的傳輸
網絡的標準化將使系統(tǒng)集成更加方便，可以按照標準進行施工，而不必考慮采用誰家的產品�？梢允辜缮虒κ┕と藛T進行有效的培訓，從而提高施工質量。使原來專業(yè)制造485中繼器等傳輸設備的可以規(guī)�；a，降低成本；集成商可以有效利用工程中的管線資源，進行必要的整合實現(xiàn)最為的方案。
三. 標準化的電源系統(tǒng)
專業(yè)生產電源系統(tǒng)的公司非常多，但是由于電源系統(tǒng)均為定制，無法實現(xiàn)批量生產。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，而且實現(xiàn)電源系統(tǒng)標準化之后，可以采用批量生產的成品電源，最大程度地降低成本。
四. 互相兼容的傳輸網絡
采取以上措施后并不代表系統(tǒng)真正可以采用一套傳輸系統(tǒng)解決全部的傳輸，由于各個廠商的產品通訊協(xié)議不一致實際上無法在一套總線上進行傳輸。我們必須采取一定的措施才能使各個廠商的產品在同一套系統(tǒng)中實現(xiàn)兼容。
有兩種可以實現(xiàn)不同廠家產品在一個系統(tǒng)中的兼容。
1. 一定程度上標準化的協(xié)議
采用網絡分層的概念，將各種不同產品的數(shù)據再次封裝到一個標準化的協(xié)議框架之中。假設系統(tǒng)中有3種由不同廠商提供的產品，第一種為智能燃氣表，稱為P1，其數(shù)據為P1DATA；第二種為智能水表，稱為P2，其數(shù)據為P2DATA；第三種為智能電表，稱為P3DATA。我們需要將重新定義一個標準的協(xié)議框架，包括一個起始符START，一個分類符KIND，一個結束符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，將在對智能煤氣表操作時發(fā)送
START KIND=1 P1DATA END
對智能水表操作時發(fā)送
START KIND=2 P1DATA END
對智能電表操作時發(fā)送
START KIND=3 P1DATA END
所有P1的產品只有在收到KIND=1時才會響應，P2只有在收到KIND=2時才會響應，P3只有在收到KIND=3時才會響應。從而保證了不同的產品在同一套總線系統(tǒng)中不發(fā)生沖突。
需要指出的是，HOST在對不同類型設備進行操作時需要調用不同的通訊接口模塊。這就要求智能表生產廠商提供標準的接口模塊，或完全開放通訊協(xié)議。
因為只需要一套通訊傳輸網絡，所以采用這種方法將使系統(tǒng)集成最為方便簡潔，成本最低。難度是各個廠商能否坐下來談判，從而達成統(tǒng)一的協(xié)議。
2. 采用智能化的中繼器
這種方法不依賴于各個廠商的產品是否遵守統(tǒng)一的協(xié)議，但是需要在中繼器上增加智能的判斷，主干網絡只有一套系統(tǒng)，但是分支的線路需要分開。
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(jié)后將對應的HUB的TxEn變?yōu)橛行�，接通P1類設備，這時整個網絡變成P1類設備的通訊網絡，通訊完畢恢復為接收狀態(tài)，依次類推，在HOST執(zhí)行對不同類型的設備的操作時，系統(tǒng)自動切換為只接通某類設備，從而實現(xiàn)不同類型的產品在同一套網絡中的兼容性，在一定程度上節(jié)約了成本。
但是要注意，系統(tǒng)在發(fā)送完KIND字節(jié)后應該有足夠的延時然后再發(fā)送PnDATA，以保證系統(tǒng)切換后處于穩(wěn)定的狀態(tài)，然后再進行下面的操作。
由于分支線需要分開，所以線路有所增加。但由于可以完全不考慮不同廠家之間的協(xié)議兼容問題，也給系統(tǒng)集成帶來了巨大的方便，在現(xiàn)階段是比較現(xiàn)實的。
五. 完全公開的通訊協(xié)議
要使集成商能夠有效地實現(xiàn)資源的共享，各個智能模塊制造商必須完全開放通訊協(xié)議。集成商可以根據不同的通訊協(xié)議設計系統(tǒng)的管理軟件，從而做到多個系統(tǒng)的統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)的軟件、抄表的軟件等等組織起來，建立一個完整的平臺。甚至，集成商都可以不進行軟件設計，而由專業(yè)的軟件公司來設計軟件，集成商只需要選擇合適的軟件即可。這樣才能真正實現(xiàn)行業(yè)的大規(guī)模分工協(xié)作，發(fā)揮各個專業(yè)的優(yōu)勢，創(chuàng)造更好的市場環(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熟練運用各種不同的系統(tǒng)，智能表模塊的制造商應該更進一步將系統(tǒng)的通訊軟件接口設計成為一個標準的模塊，就象驅動程序一樣,只要在集成的軟件中安裝這種模塊,就可以使系統(tǒng)正常地運轉起來。這樣，集成商或軟件公司不需要詳細地了解系統(tǒng)的內核就可以開展工作，加快了開發(fā)的速度。
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