基于GSM网络的水表远程抄收系统设计

摘要 本文从硬件和软件上阐述了网络水表远程抄收系统，GSM网络的应用使远程抄表成为可能，实现快速、准确抄表，既节省了人力物力，又方便了水表的智能化管理，为远程抄收系统提供了参考模式。

关键词 GSM网络；智能水表；GPRS；SIM卡

中图分类号TM933 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）54-0162-02

0 引言

随着无线数字通信技术的发展，无线远程抄表以成为发展的必然趋势，应用领域极为广泛。无线远程抄表系统给抄表工作提供了方便，节省了大量的人力物力，避免手工抄写带来差错，同时也大大加快了数据分析的速度；无线远程抄表系统功能非常稳定传输无误码，而且还有纠正错误的功能。

国内自20世纪90年代初开始研制远程集中抄表系统，由于中国的实际国情，尚没有相应的行业标准。而国外远程抄表技术起步比较早，在某些地区已投入应用，并形成规范的标准。

1 系统总体设计

本系统主要由3部分组成：抄表管理中心的主机及外设、GSM（Global System of Mobile communication 全球移动通讯系统）无线网络、数据采集终端。其中管理中心的主机通过GSM无线网络与数据采集终端的智能水表相连，计算机通过发送命令可以设置智能水表和采集智能水表的用水数据进行处理。在抄表管理中的主机和智能水表都装有手机模块，之间通过GSM网络进行互相通信。

2 硬件设计

2.1 抄表主机

抄表主机是一台计算机，与GSM网络相连，通过短信消息模块接口与采集器进行GPRS数据传输。GPRS是通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service）的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。

2.2 GPRS无线Modem

此模块提供透明通道和非透明通道两种工作模式。在透明通道模式下，GPRS MODEM对用户的数据不进行处理，直接将数据发送出去，收到的数据也原封不动的传递给用户。在这个模式下，短消息和语音功能可以由用户自己通过AT命令来实现，也可以通过调用API来实现。在非透明通道模式下，用户通过串行口采用帧格式与GPRS MODEM通信，可以通过调用API来实现。

2.3 数据采集器

此部件的核心是单片机，采用W77IE58芯片。其体积小，功耗低，可靠性强。同时可以完成对数据的采集、转换、计算与存储。还内置GPRS无线Modem，向下通过RS485口与水表进行参数设置和水量读取，向上通过GPRS无线Modem与抄表主机进行数据通信。

2.4 多功能智能水表

智能水表主要是指具有RS232/RS485输出接口的全电子式多功能水表，具备集抄、状态报警、防止不正当使用等功能。

2.5 SIM卡

GPRS无线Modem中必须插入有开通带有被叫数据业务的SIM卡，才能完成数据传输任务。SIM卡是（Subscriber Identity Module 客户识别模块）的缩写，也称为智能卡、用户身份识别卡。在此系统中主要存储用户的数据、鉴权方法及密钥，供GSM系统对客户身份进行鉴别。

3 软件设计

3.1 通讯软件

通讯软件主要分为两部分：上位机与下位机得远程通讯软件，单片机与GSM的串行通讯软件，此部分可以采用汇编语言和C语言编写。

3.2 综合管理软件

3.2.1 水表管理

抄表：采用Windows多线程技术和Winsock网络通信技术实现与GSM采集器的GPRS通信，用AT指令驱动短消息终端实现短消息收发。可以随时或定时抄各表的实时数据。

抄表数据管理：抄表数据的查询、手工添加、删除。根据当地供水公司提供的水计量收费方式提供水量、水费的自动计算功能。

水表数据管理：显示楼栋编号、室号、住户姓名、日期和水表读数，可以进行查询和打印。

3.2.2 统计分析

各种统计分析报表，包括：抄表月报表、故障分析报表、抄表数据清单、用户用水量分时段计费统计图表分析、损耗分析等，可以根据用户实际需求定制报表。一般可以产生曲线图、直方图、饼图等各类图表报表，可以在计算机上预览，也可以打印出来。可以是日报、周报、月报、季报、年报，也可以灵活地选择任意时间段的报表。

3.2.3 系统管理

管理系统软件的运行参数和运行环境，包括：通讯参数的设置、系统全局参数和代码维护，通过设置密码对管理人员分配权限管理、不同的权限看到的内容不同，数据的备份和恢复等。

水表的管理功能有：增加水表、删除水表、保存水表信息、修改水表信息、统计水表信息、校表换表记录、显示水表抄表情况、显示水表出票情况、显示水表收费情况等。

各地供水公司可以根据用户的不同用水目的、不同时期设置不同用水性质，即不同的水费单价、不同的附加收费项目，计划内用水和计划外用水分级定价等。

3.2.4 银行托收

通过银行、供水公司、用户三方建立托收关系，可通过银行快速收取水费。同时，联网银行的营业网点也成为水费收取网点，方便了广大中小用户交费。

3.2.5 故障分析

能够分析整个传输过程的故障点出现在什么地方，以及相应的解决办法。

4 结论

水表自动抄收管理系统是近几年应对国家信息化发展和社会需求而迅速发展起来的、集计算机、通信技术于一体的一套智能化系统，通过先进的无线通讯模块和GSM网络平台，实现快速、准确抄表，即节省了人力物力，又方便了水表的智能化管理。通过对水量采集和传输的研究，可以推广到电表、燃气表的收费管理上，因此拥有广阔的发展前景。

参考文献

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