摘要：随着互联网技术和移动通信技术的日渐成熟，远程抄表管理已经成为了一种趋势。本文介绍通过GPRS移动数据通信网络，采用基于Hart协议的电磁流量计将工业水用户实时数据采集至中央控制室服务器，登陆B/S架构的管理软件页面，对实时数据进行查看、管理、统计等，最终实现远程抄表管理。
关键词：电磁流量计、GPRS、远程抄表、DTU
1.前言
传统的机械水表、流量计大都采用有线的方式进行数据采集,需要大量人力进行现场抄表，并且人工抄表不可避免存在错抄、误抄，也无法满足当今工业水厂自动化控制对于数据实时监控的需求。随着互联网技术和移动通信技术的日渐成熟，远程抄表管理已经成为了一种趋势。
2.远程抄表管理方案的简介
远程抄表管理方案主要由硬件部分及软件部分构成。硬件部分包括电磁流量计，数据传输单元（DTU），中央控制室服务器主机等。软件部分主要包括数据库及以B/S架构的管理页面。
工作的基本流程首先是通过Hart协议采集现场电磁流量计的数据，然后通过数据传输单元将电磁流量计的数据转换成IP数据包，利用GPRS移动数据通信网络将IP数据包发送到中央控制室服务器，服务器接收数据后存储到数据库中统一管理。我们可以在电脑上登陆以B/S架构的管理软件页面，对实时数据进行查看、管理、统计等，最终实现工业水用户远程抄表管理。
远程抄表管理方案硬件部分
硬件部分我们主要介绍电磁流量计的选型，DTU的简单配置方法及服务器的选型。
2.1电磁流量计的选型
本次方案对电磁流量计的选型主要考虑流量计井内部环境比较恶劣，可能会存在潮湿，温差大等情况。所以对于电磁流量计的参数要求我们考虑一下几个方面：
压力等级1.0Mpa更高压力，考虑正常供水压力一般在0.4-0.5Mpa左右，故选建议择0.6~1.0Mpa为宜。
环境温度-20-+55℃。
材质碳钢、不锈钢，以耐腐蚀为主要考虑
供电电压AC220V，考虑市电方便取电。如周边无市电接入，可以考虑采用太阳能板与锂电蓄电池作为电源。
电磁流量计款式宜采用分体式为宜，表头与流量计主体分开安装，主要考虑恶劣环境对表头的不利影响，表头安装在不锈钢配电箱内，可选择壁挂式安装或另外砖砌支座。
安全防护等级选择IP67为宜，主要考虑到防水、防灰尘。
2.2数据传输单位
首先我们简单介绍一下通讯协议，通常电磁流量计有Hart协议，或者RS232、485接口等，这里我们建议选择Hart协议。Hart协议可以同时传送模拟信号和数据信号。Hart协议具有现场总线类似的体系结构，Hart协议以ISO制订的OSI开放式系统互连参考模型为参考，采用了OSI模型的物理层、数据链路层和应用层。物理层：通常情况下，物理层是以双绞线为介质，它或是单独提供数据通信、或是在完成4-20mA模拟信号传输的同时进行数据通信，如需要进行远距离传输，可采用光纤或GPRS进行通信。 数据链路层：它规定了Hart的信息帧，并根据错误检测及自动重发请求协议（ARQ），可对通信中因噪音或其他干扰引起的错误数据进行自动修正，从而实现了数据的无差错传输。应用层：它支持三类命令即通用命令、一般行为命令和特殊设备命令。其优势主要体现在仪表的调试和现场修改组态参数上,相对方便很多。可以实现使用手持式操作器对现场仪表进行复核、校对等。
数据传输单位DTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。本次方案中电磁流量计采用Hart协议，故采用的DTU需要带有Hart/rs485转换功能，如采用的DTU无此功能需要另外增加Hart/rs485转换模块，实现Hart/rs485转换。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，在实际使用中发现信号电缆容易受到雷击，如果使用区域是多雷击地区建议增加电涌保护器。DTU作为数据传输模块,其工作原理是将数据打包发送到指定的服务器上，不同的DTU配置方式及功能各不相同，并且每个厂家的产品都有自己的独特功能。比如有些DTU可以做模拟量采集、逻辑控制、短信远程配置及短信备份数据等功能。如果使用这些的话，还有参照他们的技术说明书做相应的配置。但是DTU以下参数重点配置:
（1）中心服务器IP地址，一般来说就是机房的外网IP地址。
（2）中心服务器端口号，并无特别要求，在编写软件时与之统一即可。
（3）设备ID或者SIM号，用来中心软件对连接设备的识别。
（4）串口参数，要与下位机保持一致。
（5）传输方式TCP还是UDP模式，我们选择TCP模式。
配置完这些基本参数了，DTU就可以工作。
2.3中央控制室服务器
服务器的选择上没有什么特别的要求，选择主流的品牌如IBM、DELL、联想即可，安装WINDOWS SERVER 2008以及数据库（SQL Server、MySQL 等）。
3.远程抄表管理方案软件部分
远程抄表系统软件部分主要包括数据库和B/S架构的管理软件。我们采用了以B/S架构方式开发管理软件，并用MySQL 作为数据库软件。
3.1数据库
本次方案中我们选择使用MySQL作为数据库软件，MySQL是一种关系数据库管理系统，关系数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。提供 TCP/IP、ODBC 和 JDBC等多种数据库连接途径。提供用于管理、检查、优化数据库操作的管理工具。MySQL 使用标准的 SQL数据语言形式，对 PHP 有很好的支持，PHP是目前最流行的 Web 开发语言。
3.2 B/S架构的管理软件
这里我们需要对比一下C/S架构与B/S架构。C/S架构，即Client/Server(客户机/服务器)结构，需要在使用者的电脑安装客户端。B/S结构，即Browser/Server(浏览器/服务器)结构，是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户界面完全通过浏览器实现，用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新的软件系统构造技术，已经成为当今应用软件的首选体系结构。远程抄表系统管理软件采用B/S结构，使用JAVA编写。在客户端不用安装专用的软件，使用系统集成的浏览器就可以。具有灵活性好、针对性强的特点，可以对采集来的实时数据进行分析、处理。对每个用户的瞬时流量、小时流量、累计流量进行统计，以报表、图表形式在页面显示，另外可以设置临界值报警，对异常数据可以第一时间进行处理，从而实现远程抄表、实时监测。
4.结束语
从工业水用户远程抄表管理的实际问题出发，提出了一个经济可行，可靠性较高的解决方案，介绍了硬件及软件组成。该系统可对多个电磁流量计的数据采集和监测，且可以推广应用于城市燃气、热力、排水等管网调度项目。
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论文作者:韩旭明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/5/30
标签：数据论文; 抄表论文; 电磁流量计论文; 协议论文; 服务器论文; 架构论文; 管理软件论文; 《基层建设》2018年第9期论文;