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自动抄表系统的几种技术方案比较

当前栏目:水表知识日期:2019-05-15 15:13:38浏览量:35

       我国是一个水资源非常匮乏的国家,根据资料,全国城市每年缺水60亿立方米,并因此造成约两千亿元的经济损失。一方面是缺水,另一方面是水资源存在浪费和低效利用的情况,在供水管网中也存在漏水的现象。非常需要智能水表,便于对水资源的管理,也便于计量计费。

自动抄表系统的几种技术方案比较

       目前,水表的自动抄表系统主要包括GPRS/CDMA无线、RS485总线方式、M-BUS总线+GPRS,Zigbee,小无线等方式。

       一、各种方案的特点如下:

       1.GPRS/CDMA无线组网技术

       该技术基于GPRS或CDMA公网实现星型无线组网和接入,可靠性高,有一定费用。广泛应用于用水大户,覆盖范围广泛。但是数据通信完全依赖公网,不适合于GPRS/CDMA网络没有覆盖和无法覆盖的区域。另外,由于该技术依赖GPRS/CDMA公网,功耗大且需要缴纳数据通信费用,并不适用于现场计量点极其庞大的民用AMRS系统。

       2.总线集中式抄表方案

       总线集中式抄表模式中的水表是将一体化芯片(采集,存储,传输一体),装配于智能远传水表,各户表通过一条总线连接,例如RS485,M-BUsl3。在单元区块内利用总线联网,集中采集后通过网络传送至服务器。RS485总线抄表系统是计量表和采集终端采用485总线连接,然后由采集终端通过以太网把数据上传给服务器,导致布线比较复杂,沙及通讯线和电源线:后来的M-BUS在这方面有了改善,M-BUS主站可以通过总线向从站提供电源,主站到从站通信采用电压调制,反向则用电流调制”。这两种方案应用于住宅小区,可以一个单元使用一个集中器配个GPRS模块,相对于每个水表使用GPRS要节省很多成本了,但是由于要布线再加上GPRS还要产生费用,还是有些不便。

       3.小无线方案

       该技术为无线通信专网组网方式,以ISM或专用频点进行数据双向传输,免布线。由于小无线组网的通信协议是各厂家自行开发的私有协议,没有统一的技术标准,设备的互操作性差,互连互通困难。此外,小无线组网的路由算法往往过于简单、收敛速度慢甚至不递归,系统规模和扩展能力也存在瓶颈,当网络节点数目递增到上百个的时候,由于路由算法问题可能导致系统崩溃,而实际应用中单一AMRS网络内往往会存在几百个节点。

       4.Zigbee方案

       Zigbee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线技术。近年来利用Zigbee技术组建的自动抄表系统也经过了充分的发展。只是Zigbee在通讯距离方面显得稍微有些不足,导致组网比较复杂,需要用网状网络,还使用一定数量的中继器,路由设备,既增加了成本,还导致网络可靠性下降。有关Zigbee的抄表技术,大家可以参考《浅析ZigBee无线水表自动抄表技术》。

       是LoRa的出现让我们看到它比此前的方案有重大的性能改善以及成本优势。从技术角度分析,LoRa使用免费、抗干扰能力强、成本低、功耗低、时延短、传输可靠、施工要求低等特点决定了比其他技术更具有优势。尤其是其低功耗和传输距离远的特性,让其成为水表集抄领域的一匹黑马,相信在目前的技术条件下,它是最适合用于水表集抄的技术,在不久的将来它将会在水表集抄领域占领主导地位。

       二、各种无线标准对应不同的应用场合和应用诉求,通过图表简单的分析比较。

各种无线标准对应不同的应用场合和应用诉求

       由上面数据的分析比较大致可以得出,无线技术中,数据传输速率越高,通信距离相对就越远:而通信距离越远,功率消耗就越大。但是LoRa有些例外,其通讯距离远,功耗低,只是通讯速率比较低,稍显不足。LoRa非常适合于需要一定规模的组网、对低功耗和远距离有非常强烈的要求、高安全性、数据量不大的工业控制领域。

       三、自动抄表系统的需求分析

       现在市场上使用的抄表系统与远传抄表系统种类繁多,按连接方式可分为有线和无线。有线抄表系统又分为分线制和总线制抄表方式。无线抄表系统也经过了多年发展。水表的自动抄表已经有多年的应用经验,现如今基本上趋向于电池供电和无线数据传输。人们总希望把水表自动抄表系统做到成本低廉,安装、使用、维护都很简便的程度,设计者们也一直在往这个方向努力。

       以前的众多设计方案也都有些不尽如人意之处。早期的总线方案,例如485总线和M-BUS方案,需要现场布线和市电取电,这在水表的现场来说非常不便:后来又出现了Zigbee的无线方案,不需要布线,也可以采用电池供电,在使用上方便了很多。但是Zigbee技术组网存在着通讯距离近,不适合远距离数据传输的缺点。

       四、总结

       LoRa技术的出现,让我们眼前一亮。LoRa具有超长距离和低功耗的特点,这正是我们在水表自动抄表应用领域所期待的。希望这篇文章,能为大家在了解水表、使用水表以及维修水表方便有所帮助,谢谢。