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1、TheNet-TG燃气无线预付费解决方案成都技高科技有限公司(V1.0)目录一. 前言1二. 解决方案21. 概述22. 系统示意图23. 业务流程31). 购气32). 关阀及告警33). 抄表44. 主要设备41). 气表42). 集中器53). 中继器54). PDA65). 通信服务器66). 预付费平台65. 主要特点及指标71). 良好的易用性72). 较强的实时性73). 优良的扩展性7三. 效益分析81. 经济效益82. 社会效益8 燃气无线预付费解决方案一. 前言随着人们生活水平的逐步提高，政府政策的力度加大，资源供需矛盾日益突出，水电气市场化不断深化以及人们对住宅私密性要求
2、越来越高，使得对远传抄表的需求愈来愈迫切。电力行业走在了前面。2009年，国家电网公司为了配合政府拉动内需，当年编列了数百亿元的预算，开始进行电网集抄系统的改造，争取在2015年改造完毕。并且，电网公司不仅仅满足于自动抄表，其目标直指高级量测架构。水和燃气行业相对落后。目前，80%以上的水表和气表还是传统的机械表，仍然需要人上门抄收。水表和气表的计量部分一般为机械方式，且电池供电，再加上成本和易用性的限制，大大增加了其数字化和远传的难度。本解决方案提出了一种新的基于无线传感网络的预付费系统，较好的解决了燃气表数字化集抄改造。此方案稍作修改也可以适用于后付费以及水、热行业。二. 解决方案1. 概
3、述从表端通信角度来看，总的来说，解决方案分为两大类：有线和无线。大部分居民家里并没有对表预埋线缆，如果要上有线方案，则需要打孔、布线，成本较高，用户也不情愿。所以，无线解决方案越来越受到关注。由于可以解决收费问题，预付费的方案越来越受到燃气公司的青睐。目前，预付费的主要实现方式是IC卡表，它较好地解决了收费问题。不过，IC卡表在使用中还存在一些不足：价格难以调整和管理、运营商不清楚用户的实际消费情况、IC卡的安全性和设备的可靠性存在隐患。现有数字气表的无线抄表解决方案中的节点平时处于无线唤醒状态，在该状态下每隔一较长时间段醒来侦听，如果听到有效数据就立即醒来进行响应，响应完后就重新进入无线唤醒
4、状态。通信中，节点只跟采集器或中继进行通信，节点之间不通信，也不形成网络。这种通信方式由于一跳通信覆盖的范围有限，一个小区需要安装较多的采集器或中继，并且安装的位置也很考究，容易出现死角，安装及维护很麻烦，不利于大规模推广。针对已有方案的不足，现提出一种基于无线传感网络的预付费解决方案。2. 系统示意图图1 解决方案示意图3. 业务流程从业务层面来看，这是一个典型的集中式系统。所有运营（费率等）及用户的数据都在后端平台进行存储和管理。气表端是一个功能较为简单的终端，不再需要IC卡。1). 购气 通过各种支付方式将钱打入预付费平台的账户 预付费平台根据当前的费率以及资费策略，将该笔款部分或者全部
5、换算成气的容积（方数） 通信服务器在恰当的时候将气的方数传给该用户所属的集中器 集中器立即将方数下传给该用户家里的表 表对收到方数进行确认，并根据情况决定是否执行开阀动作 集中器上传该确认信息 通信服务器传递该确认信息 预付费平台对该用户的账户进行相应的扣减操作2). 关阀及告警可以设定，当气表里面存储的气方数低于一定门限，或者消耗完时，气表就产生一个告警信息上报给预付费平台，平台随即可以通过短信或其它方式通知用户。气表端也决定是否需要执行关阀的动作。3). 抄表抄表可以由平台随时发起，通知集中器开始抄表。并可以执行对任意一块表的点抄或补抄。4. 主要设备1). 气表膜式远传直读燃气表（内置表
6、端节点模块THeNet-TG1100），阀控的直读表计，支持表端自动路由，无需人工设置，可根据集中器下发的指令进行相应的单抄，群抄，集抄，开阀和关阀操作。支持防盗报警和异常关阀。燃气表端ZYCW-YQ-0 -1.6ZYCW-YQ-0-2.5ZYCW-YQ-0-4公称流量Qn m3/h1.62.54最大流量max m3/h2.546最小流量Qmin m3/h0.0160.0250.04基本误差maxQ0.1Qmax1.5%0.1maxQQmin3%总压力损失 Pa200最大工作压力 KPa30内置无线模块 TG1100模块参数工作温度 -2570工作湿度10%90%相对湿度，无冷凝工作电压 V3
7、5平均功耗 A60接收灵敏度 dBm98%2). 集中器序号项目单位最小典型最大备注1工作温度-2525702工作湿度10%90%相对湿度，无冷凝3处理器ARM94抄表容量大于500户5上行通道GPRS/LAN/RS-4856无线工作频率MHz470510自动跳频7发射功率dBm16.51717.58发射电流mA6570759可靠传输距离m400500700空旷距离10调制方式GFSK11信道数150自动跳频12串口速率典型串口速率9600bps13供电方式外部输入：12V-24VDC 内置锂电池：7.2V 1800mAH 14尺寸150mm100mm30mm集中器是其所辖范围抄表及维护数据的
8、汇聚点，也是下传数据的起点，一般安装于小区物业管理处。集中器的数据可以传给管理中心，也可通过PSTN、ADSL或GPRS等上行通信信道上传到位于燃气公司的通信服务器。3). 中继器中继器的作用是拓宽通信范围以及缓解通信瓶颈（在实际应用中，难免会出现一些终端的间距很大，导致无法连通；或其负荷较重）。电池供电，安装灵活方便。序号项目单位最小典型最大备注1工作温度-2525702工作湿度10%90%相对湿度，无冷凝7工作频率MHz470510自动跳频3发射功率dBm16.51717.54发射电流mA6570755可靠传输距离m400500700空旷距离6调制方式GFSK7信道数150自动跳频8速率典
9、型串口速率9600bps9供电方式一次性锂电池 10尺寸90mm68mm22.7mm4). PDA 手持机主要用于表具安装和维护以及补抄。序号项目单位最小典型最大备注1工作温度-2525702工作湿度10%90%相对湿度，无冷凝3处理器ARM94存储器256MB5条码器激光 一维条码6系统软件LINUX 2.6.277无线工作频率MHz470510自动跳频8发射功率dBm16.51717.59发射电流mA65707510可靠传输距离m400500700空旷距离11调制方式GFSK12信道数150自动跳频13串口速率典型串口速率9600bps14供电方式可充电锂电池1500mAH 15尺寸150
10、mm64mm27mm5). 通信服务器安装于燃气公司处。与安装于各个小区的集中器进行通信。对气表上报的数据进行处理并转发到预付费平台；将平台下发的数据传给集中器。6). 预付费平台 主要包含以下功能：1) 运维系统（表具管理、表具维护、缴费查询、停用/启用等）2) 帐务系统（账户、费率、结算、报表、催缴、停用/启用）3) 支付系统（网银转账、支付卡支付等）4) 客户自助系统（查询、支付） 5. 主要特点及指标1). 良好的易用性对于用户来说，有多种支付手段可以选择，并且能收到平台主动发出的提示信息。对于运营来说，集中管理可以很方便地在平台对运营数据（费率等）及策略进行调整。对于小区系统实施及维
11、护来说，节点之间可以自动组网，很大程度上消除了死角，也大大减轻了安装和维护时的工作量。同时，整个网络的能量是可控的，并且节点随时在线，从而可以较好地保证网络的正常工作，也便于对网络的工作状态进行实时监控。另外，由于不再特别追求一跳通信的距离，节点的发射功率可以不必很大，从而降低功耗，延长电池使用寿命。节点的平均功耗为60微安以内。2). 较强的实时性表端上报告警信息，以及平台下发购气信息等，均可以在几分钟以内完成。3). 优良的扩展性后台数据库采用标准关系数据库进行设计，既可以满足小数据量需求，也容易升级到大型数据库。而通信服务器采用高性能高可靠通信模式进行设计，也很容易添加和扩充。传感网络一
12、旦建立起来，就提供了一个基础的通信架构，可以方便地扩展其它的功能，比如煤气泄漏的检测和告警等。 三. 效益分析1. 经济效益l 节省抄表的人力资源成本l 杜绝恶意欠费造成的损失l 安装简单，无需打孔布线等费用开销2. 社会效益l 提升职能部门的服务水平和形象l 避免社会治安的不稳定因数l 保证职能部门的数据及时准确1. 预付费平台技术架构本系统融合了无线通信技术、数据库技术、信息安全技术、web技术、OLAP技术于一体，系统的技术体系结构图如下图。2. 功能介绍划分为三大类功能：基础管理、事务处理、统计分析。基础管理费率、客户资料；事务处理运行维护、表具管理、账务处理、支付处理、缴费处理；统计分析抄收成功率、收费完成率；欺诈分析、故障分析；2.1. 运维系统l 进行网络运行监视和维护；l 接受来自通信服务器的用气信息、告警信息、拓扑信息等；l 向通信服务器下发执行抄表、阀门控制、购气数据等；l 显示网络的拓扑图，查看网络中设备的运行状况，可手动对表进行开/关。2.1.1. 设备初始2.1.2. 拓扑及阀门控制
