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土木工程畢業(yè)論文-自動(dòng)抄表系統(tǒng)的未來(lái)之路
關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)化 專業(yè)分工 系統(tǒng)集成 智能計(jì)量表 摘要：本文了自動(dòng)抄表系統(tǒng)市場(chǎng)上各種產(chǎn)品由于沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致無(wú)法批量生產(chǎn)，難以實(shí)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(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。 目前的抄表系統(tǒng)已經(jīng)基本成為房地產(chǎn)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)可供使用，因此各個(gè)廠商的產(chǎn)品必須是成套安裝，這樣就使集成商無(wú)法根據(jù)需要進(jìn)行有效的工程方案設(shè)計(jì)，集成變成了幾套系統(tǒng)的堆砌而無(wú)法實(shí)現(xiàn)其中某些設(shè)備和線路以及軟件的整合。因此這個(gè)行業(yè)到現(xiàn)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(xiàn)可持續(xù)的經(jīng)營(yíng)模式以及與之相適應(yīng)的產(chǎn)品。本文意在提出一種技術(shù)上可靠，責(zé)任清晰，可以規(guī)模生產(chǎn)的模式，并由此而實(shí)現(xiàn)這個(gè)行業(yè)合理的分工，使這個(gè)行業(yè)可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地發(fā)展。筆者認(rèn)為，這個(gè)行業(yè)應(yīng)該分解為如下三個(gè)層次：
�、傧到y(tǒng)集成商，系統(tǒng)集成商也可以稱為弱電總包商，筆者認(rèn)為集成商的作用是利用現(xiàn)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(diào)試。并進(jìn)行的維護(hù)。集成商不應(yīng)該設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品，他們只需要建設(shè)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)，用這個(gè)網(wǎng)絡(luò)將智能的設(shè)備連接起來(lái)，并為這個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)或選擇一個(gè)軟件平臺(tái)，將不同的產(chǎn)品組合成為一個(gè)完整的系統(tǒng)。他們需要有直接面對(duì)房地產(chǎn)公司的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)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(yàn)。
�、谙到y(tǒng)設(shè)備制造商，這里的系統(tǒng)設(shè)備制造商主要指智能計(jì)量表（下面將要對(duì)智能表進(jìn)行詳細(xì)的描述）的制造商，而不是其他設(shè)備，其他設(shè)備筆者認(rèn)為都應(yīng)該是通用設(shè)備。智能計(jì)量表的制造商主要應(yīng)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)基表及已有的銷售渠道的優(yōu)勢(shì)，選擇合適的智能表功能模塊，選擇閥門(mén)或繼電器作為執(zhí)行器件，重新設(shè)計(jì)一種智能表的外殼，并進(jìn)行組裝和最后的測(cè)試。
�、壑悄鼙砟K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(jié)，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(biāo)準(zhǔn)的軟件接口。目前的抄表系統(tǒng)的制造商應(yīng)該積極的實(shí)現(xiàn)角色的轉(zhuǎn)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。
沿著上述的分工的思路，我們提出一個(gè)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(dòng)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(jì)量表傳感信號(hào)線、報(bào)警信號(hào)線、驅(qū)動(dòng)線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(shù)據(jù)采集正常進(jìn)行。這種方式帶來(lái)許多：
1. 傳感信號(hào)、驅(qū)動(dòng)信號(hào)的線路長(zhǎng)，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(dǎo)致抄表不準(zhǔn)確；
2. 電源方面一旦出現(xiàn)問(wèn)題如線路問(wèn)題、電源本身問(wèn)題將導(dǎo)致多個(gè)采集控制器不能正常工作，導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確，這樣就需要人力去重新入戶抄表并設(shè)置初始值。在工程的早期由于供電不正常會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)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(zhǎng)，給工程帶來(lái)很大的困難；
3. 閥門(mén)的驅(qū)動(dòng)、報(bào)警線路由于線路較長(zhǎng)環(huán)節(jié)太多，使報(bào)警聯(lián)動(dòng)關(guān)閥的功能變的風(fēng)險(xiǎn)極大，只要有下列一種原因（不包括設(shè)備本身因素）都將導(dǎo)致聯(lián)動(dòng)關(guān)閥的失敗。A.報(bào)警線路有問(wèn)題；b.閥門(mén)驅(qū)動(dòng)線路有問(wèn)題；c.工程安裝中出現(xiàn)線路接錯(cuò)的問(wèn)題；d.UPS電源線路有問(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(yán)格的控制，且受外界的影響較大，使工程的維護(hù)量非常大。
4. 由于目前脈沖表具的質(zhì)量參差不齊，從而導(dǎo)致了系統(tǒng)的不可靠，但是非常難以徹底分清楚兩者的責(zé)任，因而導(dǎo)致了互相扯皮等事件經(jīng)常發(fā)生。
5. 由于系統(tǒng)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(dǎo)致了維護(hù)責(zé)任的不清晰，容易導(dǎo)致系統(tǒng)由于無(wú)人出錢(qián)維護(hù)而癱瘓。
因此，我們提出了智能化計(jì)量表的概念，智能計(jì)量表的采集傳輸模塊與基表一體化，由表廠規(guī)模生產(chǎn)，智能表必須具備如下幾個(gè)特點(diǎn)：
1. 計(jì)數(shù)以及其他功能的模塊在表內(nèi)，從而解決長(zhǎng)線傳輸?shù)碾姶偶嫒輪?wèn)題；
2. 自帶電源，一般情況下應(yīng)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(wèn)題，也不會(huì)影響數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，并且可以在廠家出廠之前就設(shè)置好初始值從而免去了工程中設(shè)置初始值的麻煩；而且還簡(jiǎn)化了電源系統(tǒng)，從而使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)降低了造價(jià)。
3. 帶有標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)線傳輸接口（485接口、LONWORKS接口、電力線載波接口），可以直接通過(guò)該接口讀取計(jì)量值以及進(jìn)行其他各種操作，從而解決了網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題，另外還解決了工程中互相扯皮的問(wèn)題。
二. 標(biāo)準(zhǔn)化的傳輸
網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化將使系統(tǒng)集成更加方便，可以按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，而不必考慮采用誰(shuí)家的產(chǎn)品。可以使集成商對(duì)施工人員進(jìn)行有效的培訓(xùn)，從而提高施工質(zhì)量。使原來(lái)專業(yè)制造485中繼器等傳輸設(shè)備的可以規(guī)�；a(chǎn)，降低成本；集成商可以有效利用工程中的管線資源，進(jìn)行必要的整合實(shí)現(xiàn)最為的方案。
三. 標(biāo)準(zhǔn)化的電源系統(tǒng)
專業(yè)生產(chǎn)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(wú)法實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。由于采用了內(nèi)部供電的智能表，外部供電可以不采用UPS電源，而且實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)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(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(gè)廠商的產(chǎn)品通訊協(xié)議不一致實(shí)際上無(wú)法在一套總線上進(jìn)行傳輸。我們必須采取一定的措施才能使各個(gè)廠商的產(chǎn)品在同一套系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)兼容。
有兩種可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品在一個(gè)系統(tǒng)中的兼容。
1. 一定程度上標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)再次封裝到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議框架之中。假設(shè)系統(tǒng)中有3種由不同廠商提供的產(chǎn)品，第一種為智能燃?xì)獗恚Q為P1，其數(shù)據(jù)為P1DATA；第二種為智能水表，稱為P2，其數(shù)據(jù)為P2DATA；第三種為智能電表，稱為P3DATA。我們需要將重新定義一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議框架，包括一個(gè)起始符START，一個(gè)分類符KIND，一個(gè)結(jié)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(dāng)中央管理機(jī)HOST發(fā)送信息時(shí)，將在對(duì)智能煤氣表操作時(shí)發(fā)送
START KIND=1 P1DATA END
對(duì)智能水表操作時(shí)發(fā)送
START KIND=2 P1DATA END
對(duì)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(yīng)，P2只有在收到KIND=2時(shí)才會(huì)響應(yīng)，P3只有在收到KIND=3時(shí)才會(huì)響應(yīng)。從而保證了不同的產(chǎn)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(duì)不同類型設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)需要調(diào)用不同的通訊接口模塊。這就要求智能表生產(chǎn)廠商提供標(biāo)準(zhǔn)的接口模塊，或完全開(kāi)放通訊協(xié)議。
因?yàn)橹恍枰惶淄ㄓ崅鬏斁W(wǎng)絡(luò)，所以采用這種方法將使系統(tǒng)集成最為方便簡(jiǎn)潔，成本最低。難度是各個(gè)廠商能否坐下來(lái)談判，從而達(dá)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(gè)廠商的產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)只有一套系統(tǒng)，但是分支的線路需要分開(kāi)。
集成商修改1中設(shè)計(jì)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(duì)應(yīng)的HUB的TxEn變?yōu)橛行В油≒1類設(shè)備，這時(shí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)變成P1類設(shè)備的通訊網(wǎng)絡(luò)，通訊完畢恢復(fù)為接收狀態(tài)，依次類推，在HOST執(zhí)行對(duì)不同類型的設(shè)備的操作時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換為只接通某類設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)不同類型的產(chǎn)品在同一套網(wǎng)絡(luò)中的兼容性，在一定程度上節(jié)約了成本。
但是要注意，系統(tǒng)在發(fā)送完KIND字節(jié)后應(yīng)該有足夠的延時(shí)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(jìn)行下面的操作。
由于分支線需要分開(kāi)，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(wèn)題，也給系統(tǒng)集成帶來(lái)了巨大的方便，在現(xiàn)階段是比較現(xiàn)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(xiàn)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(jù)不同的通訊協(xié)議設(shè)計(jì)系統(tǒng)的管理軟件，從而做到多個(gè)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(lái)，建立一個(gè)完整的平臺(tái)。甚至，集成商都可以不進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，而由專業(yè)的軟件公司來(lái)設(shè)計(jì)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(xiàn)行業(yè)的大規(guī)模分工協(xié)作，發(fā)揮各個(gè)專業(yè)的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造更好的市場(chǎng)環(huán)境。
六. 標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)用各種不同的系統(tǒng)，智能表模塊的制造商應(yīng)該更進(jìn)一步將系統(tǒng)的通訊軟件接口設(shè)計(jì)成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模塊，就象驅(qū)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(tǒng)正常地運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)。這樣，集成商或軟件公司不需要詳細(xì)地了解系統(tǒng)的內(nèi)核就可以開(kāi)展工作，加快了開(kāi)發(fā)的速度。
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