爱华网一、概述
随着水电气供应部门对“一户一表”工程改造的推进，随着日益增长的人员开支压力的增大，以及相关计算机网络及自动化技术的进步，集中抄表、远程自动抄表逐渐成为供应公司节约开支、增强管理、提高效益的必选途径，远程抄表系统的建设同时成为水、电、气供应自动化管理和智能化控制不可缺少的组成部分
通过长期以来对全国各地三表远传使用过程中出现的问题进行分析，突破性的将技术研发的方向定位在“无源”、“直读”上，同时采用独一无二的芯片封装技术，研制出“无源直读式三表远传集抄系统”；瀚之显凭借强大的研发力量，率先在水表、电表、气表上实现了"无源直读"的功能；经过长时间的系统功能测试和试点工程检验，各项技术指标都达到了使用要求，使得三表远传及系统在工作可靠、数据准确、免维护、功耗四大核心技术问题上取得了重大突破，使自动远传抄表系统真正进入了“实用阶段”！
二、抄表技术的发展
自动抄表技术的发展过程大致分为四个阶段
手工抄表阶段
抄表员将抄表数据抄录到纸质记录本上，返回后由专门人员对数据进行录入，然后计算、统计、分析、收费等。这种情况下，抄表的人员投入、记录的准确性、抄表的及时性、入户难的问题等等，无法解决，虽然部分地区还在使用这种方式，但退出历史舞台将会很快。
抄表机抄表阶段
抄表员将抄表数据输入抄表机，再经RS232接口与管理中心计算机连接，将抄表数据传入电脑，最后由相应的软件对抄表数据进行处理。这种方式不仅解决了在电脑上重复输入抄表数据的问题，而且抄表机本身具有在抄表现场自动检查、判别抄表结果，异常数据自动提醒，已抄、未抄情况自动统计等功能，从而大大提高了抄表收费的工作效率，因此这种方式被大多数水司所采用。但是，随着人民生活水平的提高、住宅商品化的发展，居民住宅的质量和档次越来越高，住户对住宅环境、物业管理水平的要求也日益提高。对供水部门和用户来说，这种方式存在的弊病越来越突出，其原因主要有以下几点：
入户难：由于居民生活水平的提高、家庭财产价值越来越高、越来越重视隐私权等原因，用户不希望被人打扰；同时入户抄表只能在早、晚居民休息时间，抄表人员实际可利用抄表时间较短，因而使抄表率、收费率无法达到公司要求；
现行抄表收费结算方式不合理：由于入户抄表困难，一些水司干脆只抄收总表，而分表则让用户自己抄，不足部分由用户分摊，产生用户在交费上的不配合行为，致使水费拖欠现象严重；
管理费用过高：一个城市动辄有十几万到几十万用水户，抄表和管理人员起码要100多人，耗费人工多，成本高，效率低，不利于科学管理；
数据采集不及时，无法实时反映系统状况，不能为相关的应用系统提供准确及时可靠的数据；
不能对用户行为进行有效监控。
半自动抄表阶段
随着城市的发展和扩大，以及“一户一表，独立计费”工程的开展，用水户数量急剧上升，抄表收费问题更为突出。在技术与管理两方面急待进步、改革的迫切需求下，自动抄表技术迅速发展起来，远传水表也应运而生。公司为用水户安装了远传水表，抄表人员用便携式抄收器将各自独立工作的数据采集器的数据采集后，再携带到机房传输给管理中心计算机。这种方式不仅解决了人工抄表入户难的问题，而且一次可抄上百户甚至上千户水表，抄表速度和准确率比以前提高了很多，抄表员人数大量减少，并以其服务便捷，能避免水费纠纷问题而受到广大居民的欢迎，国内许多水司都进行了这方面的试点，许多城市的水司在对各种远传水表的性能进行比较测试后，采用了这种抄表方式。但是，这种方式也存在许多问题：
由于“一户一表，独立计费”工程推进速度过快，有关部门又缺乏统一规划，造成用户资料变动频繁，对管理造成极大的困难；
由于国家在远传水表制造上没有制定统一的行业标准，市场上现有的远传水表种类繁多，设备普遍存在故障率较高的问题。以一个城市远传水表10万个为例，数据采集器约需要15000个，数据集中器约2800个，即使故障率为1%，故障设备总数都将达到约1170个，绝对数量很大，大大增加了设备维护工作的困难程度；
由于抄表数据仍要现场采集，受到抄收次数的限制，无法及时发现设备的故障，维护工作跟不上，维护人员经常是月初闲月底忙，而抄表员也要等到月底才能把数据都收上来，所以，尽管增加了很多维护人员，远传水表用户的欠收率仍高居不下，而随着“一户一表”工程的进一步开展，工作负荷不均衡的问题日益突出。
全自动抄表阶段
在远传水表的基础上，利用现代通信技术，实现远程自动抄表和实时监测。其原理是将水表的流量转换为脉冲信号，该信号经传输线传送至数据采集器，由数据采集器进行采集累计等处理，然后通过网络传输到管理中心计算机，由后台测控软件对数据进行自动处理。它克服了前两种抄表方式的多种弊病，呈现出无可比拟的优势：
随时监控，及早发现水表故障，及时进行维护，将维护工作分配到每一天，解决设备维护人员工作负荷不均衡的问题，提高抄表率；
抄表时间灵活，既可设定统一时间集中抄表，也可以根据需要对某个水表进行补抄，还可以采集某一时段的水量；
提供其它增值服务：例如为营业收费系统提供准确的数据，而实时的水量数据则保证了管网建模的准确性，同时也为准确计量漏耗提供了依据等；
简化管理层次，减少管理费用，降低成本；
三、远程全自动抄表的关键技术
实现远程自动抄表的关键技术在于数据的形成过程，其次才是数据通讯技术，也即数据是如何得到的，实际上就是计数传感器技术。
1、脉冲发讯计数式远传水表
以机械式水表为计量基表，配置无源或有源脉冲发信装置为一体的、可依据基表计数指针旋转位置、主动向水表计量数据采集系统或计量数据采集模块发送计数电脉冲或开关信号的远传水表。
目前，被广泛采用的发信装置大体分为两类：一类是需要供电才能工作的有源发信装置，如霍尔元件、光电元件组成的发信装置。另一类是依靠磁感应动作的无源发信装置，通常采用磁动干簧管开关、机械触点等。
由计数脉冲发讯式远传水表构成的远传水表抄表系统，其核心元件是远传水表脉冲发信装置。发信装置能否准确、可靠地产生计数脉冲，基本决定了远传水表抄表系统计数的可靠性。
从计数脉冲发信装置的工作原理而言，采用光电元件和机械触点式组成的发信装置不受外磁场干扰。但由光电元件组成的脉冲发信装置，在湿式水表中易受水质和水中产生气泡的影响，干扰脉冲的准确性，影响远传计数精度。
采用霍尔元件和干簧管组成的发信装置易受外磁场干扰，需加装防磁装置或在系统中增加外磁场干扰判断或识别功能。
这类远传水表的特点是结构简单，价格较低。
2、智能数字式远传水表
为了克服主动发讯式远传水表输出计数脉冲信号在传输过程中易受外界干扰的弱点，有关单位研制了一体化智能数字式远传水表。该类水表将脉冲发信装置、数据处理器、存储器与水表装为一体，通过总线通讯方式向数据采集系统传送水表计量示数。
但未摆脱计数脉冲发讯水表的不足，结构比较复杂，价格较高，且必须配置电池以保证不漏计数。
3、卡式远传水表
这类水表既有IC卡式水表的预付费/阀门控制功能，又有远传水表的户外集中抄表功能。可在户外随时了解用户用水和水表的工作情况。
该种形式的卡式水表自身不配置IC卡插口，而是在安装在户外的数据采集装置上设置一个共用IC卡插口，供用户将购得的水量写入自家的水表中。用户也可以通过该共用插口和数据采集装置上的LCD显示屏了解自家的用水情况。
4、“直读”式远传水表
无论采用哪种脉冲计数方式的远传水表，均无法回避由计数脉冲发信装置自身缺陷引起的固有不足。无源直读技术的出现改变了以往发讯累计脉冲的有源表的种种缺陷。无源直读技术是利用数码盘“孔位”编码或类似条形码编码原理的“带”式编码，通过光电器件直接取得水表计量示数的远传水表。此外，还有利用数码摄像技术，直接摄取水表计量示数，和利用电阻编码的“直读”式远传水表。“直读”式远传水表的成功开发，基本解决了计数式远传水表多年困扰给水企业在试用计数脉冲远传水表方面的一系列难题。
四、无源直读远程自动抄表方式的典型技术应用及比较
1．无源直读远传表的主要技术：
1）电阻逻辑编码式：在表具指针或字轮的不同位置（个、十、百、千、万位0~9刻度）上安装不同阻值的电阻，通过电阻阻值的不同来判断表具读数的。此种方式的关键点在于如何解决电子元件（电阻）长期使用后的阻值变化、原器件老化对数据判断的影响，这种方式不能在普通湿式水表中工作。
2）接触开关编码式：在表具指针或字轮的不同位置（个、十、百、千、万位0~9刻度）上加上触点，通过弹片与不同位置的触点接触来判断表具读数的。此种方式的关键点在于如何解决弹片磨损、磨阻对表具计量精度的影响，会造成表具的负误差，小流量会有影响，需在校验时进行正向调整、修正，使出厂表计达到合格，特别是在普通湿式水表中长期工作的问题。
3）摄像式直读式：:在表具码盘上方安装一个摄像头，抄表时将表具适时状态拍摄下来传到后台系统，通过图象识别技术来判断表具读数。此种方式的关键点在于提高图象的精度（与成本有关）及图象识别技术的水平。这种方式因为实际应用的效果不理想，很难推广应用。
4）条形码编码式：在表具指针或字轮的不同位置（个、十、百、千、万位0~9刻度）上加上不同的条形码，通过传感器对各条形码进行识别来判断表具读数的。此种方式的关键点在于在有限的表具空间中不同的条形码的印刷精度和识别精度如何提高。目前未有进入实际应用的案例。
5）光电透射直读式：直读式表具采用光、机、电一体化技术及绝对式光电编码器原理，将每个字轮作为一个码盘，测量出字轮的绝对角度位置，从而准确地读出字轮在显示窗的数字。微控制器在收到抄表指令后，根据上述原理读出表具的读数，并上传给上位机。
6）光电收发编码式直读式：在表具指针或字轮的不同位置（个、十、百、千、万位0~9刻度）上安装不同的光敏传感元件，通过红外发光管激活对应位置的光敏传感元件来判断表具读数的。此种方式的关键点在于如何解决数据采集的盲点问题及进位逻辑出错问题，还有就是在普通湿式水表中长期工作的问题。但目前掌握此关键技术的厂家并不多。
2．相关技术比较：
对比内容 | 脉 冲 发 讯 式 | 无 源 直 读 式 |
机械振动 | 水管道或其它因素引起的表具抖动会误发脉冲，造成抄表数据与表读数产生误差 | 传感器平时不工作，表具振动对数据的传输不会产生影响 |
电磁干扰 | 脉冲信号在传输过程中易受外界电磁干扰 | 表计传统的计量方式不变，传感器没有磁性物质材料，抄表时瞬间读取数据，不受外界电磁干扰 |
供电问题 | 必须保持不间断供电，一旦掉电，将导致系统出现数据误差 | 系统平时不工作，不用电，无功耗。抄表时瞬间供电，抄完后即可停电 |
表倒转（比如水表） | 停水时水表可能反转，产生二次脉冲信号，造成计量误差 | 直接读取的是指针或字轮窗口值，不受水表倒转影响 |
退磁现象 | 小磁块随着使用时间的延长会出现退磁现象，不能正常输出脉冲，导致误差 | 直读表计，传感器没有磁性材料，不存在退磁现象 |
初始化工作 | 系统运行前或表与计算机之间误差较大时，需要进行数据初始化设置 | 抄表系统每次抄表读取的是表具实时数值，所以不需要初始化设置 |
远传误差 | 由于上述原因的影响，造成表与计算机示数之间不一致 | 无源直读抄表方式与人眼读数相似，所以表数据与计算机示数之间终身零误差 |
潮湿影响 | 脉冲传感器不能在潮湿环境中工作 | 表具传感器能够在水中工作 |
系统维护 | 脉冲表出现的问题较多，需要专业人员来保持系统的正常运行 | 维护简单，不需要专业维护人员 |
系统安装 | 系统采用分线制，工作量大，施工费用高 | 系统采用总线方式，施工简单，线路和表具安装完毕，即可抄表 |
老户改造 | 由于采用分线制，施工难度大 | 由于采用总线制，布线方便，施工难度小 |
一次性投资 | 系统采用分线制，必须采用备用电源，综合成本较高 | 无源直读式采用的是寻码多址和485总线制，费用较低 |
长期使用费 | 长期不间断供电费用；备用电源到期更换费用；专业维护人员的费用 | 平时不供电，无功耗，不用备用电源；维护费用低 |
从以上表格中可以比较出，无源直读表具有明显的技术优势，符合节能环保的主旋律，是行业的发展方向。
五、选用瀚之显远程全自动抄表系统的优势
1．代表先进的远程抄表技术和发展方向，同样投资但不过时；
2．准确性远超过其它方式，通讯可靠性高，减少无谓争议，提升窗口行业的服务形象；
3．减少投入，增加产出，减员增效；提高工作效率，减轻劳动强度，创造和谐环境；从数据采集到收费单的打印都自动完成；
4．整体节能环保，符合主旋律：系统总体无源工作，瞬间供电由系统控制，接收器供电方式可以采用市电供电，或者采用太阳能电池供电；
5．抄表管理系统具备自动催缴功能。根据抄表和缴费情况，可实现电话或短信自动催收功能。
6．建立水气用户信用机制，根据规则设定，每月计算用户信用等级分，用以智能决策。
7．杜绝人工抄表产生的误抄、漏抄、估抄等人为错误；能及时动态查询到费用或水气使用情况；
8．避免了人工抄表时间跨度大，无法抄录同一时间的数据，方便计算损耗；
9．可以随时掌握各种表计的运行情况，便于水、电、气的统计、计算和运行分析；
10．每栋一个集中器，有效隔离故障，减少维护和投资。
六、瀚之显远程全自动抄表系统工作原理及拓扑图
1．工作原理
系统由表体、表端通讯模块(无线模块、网络模块可选)，集中器（有线、无线可选），远程抄表管理及智能支撑系统、网络（或无线、总线）三部分组成。
用户家中安装表体和通讯模块，在每栋安装集中器，集中器与小区宽带或移动通讯网（GSM/GPRS/CDMA）互联，进行数据传输。系统通过网络指令，由集中器瞬间供电到各户表体，收集用户家中水、气表数值，每个小区集中器通过电信宽带网络与中心服务器连接实现实时抄表、计费、开停功能。
结算中心、自来水公司、燃气公司可通过广域网获取抄表资料，实现远程管理。系统的智能支撑模块可选配，用以智能自动电话或短信催缴，并进行用户的信用评价，用以提升服务质量
2．系统拓扑图
七、初步预算投资情况
设备名称 | 单价（万） |
智能数字表（不含无线模块） | 0.03 |
软件（集中抄表MIS系统） | 4.80 |
集中器（用于每栋接收用户表数据） | 0.4 |
网络线路设备投资（VPN或XDSL网络） | 0.027 |
计算机（小区） | 0.6 |
参考文献：
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译. 北京: 机械工业出版社,2005. 责任编校：孙 林
