弱电抄表系统设计方案.docx
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弱电抄表系统设计方案
****水、电抄表系统
设计方案
**********有限公司
二00三年三月
一.概述3
二.系统主要功能3
三.系统结构5
四.系统工作原理6
五.系统通信方式7
六.ENMS系统产品简介13
七.软件使用介绍15
一.概述
ENMS远程集中抄表系统适用于城乡及区域的水表、电表、气表、工业用表及关口表的集中抄表管理。
该系统具有多种通讯方式，组合灵活，扩充方便，从不同角度满足了用户的多种需求，真正地实现了能源计量的科学化管理。
本系统集微电子技术，自控技术，通信技术和网络技术于一体。
采用集散结构，模块化设计，所有主要设备均带有微处理器，能独立运行。
集中器与各采集终端（或智能电表）之间的通信采用RS485总线或电力载波技术，实现双向数据传输。
集中器与管理中心计算机的通信可通过市话线或无线数传电台等实现远距离的数据通信。
独特灵活的组网方式，适应于各种安装使用环境。
ENMS远程集中抄表系统软件，与本系统硬件的无缝集成，构筑一个功能强大、稳定可靠、容易管理、数据精确、可扩展性极强的多功能水、电、气表联网管理系统。
系统管理软件基于Windows98/2000操作系统，采用Windows标准界面，非常容易使用。
本软件所有功能都提供菜单或工具条以方便使用。
常用操作设有快捷键，便于熟练的操作员提高操作速度
二.系统主要功能
ENMS集抄系统可以实现集中抄表及与其相关的几乎所有功能，这些功能中有的是必备的，有的则是可选的。
它的主要功能如下：
●读取和设置各种计量数据、管理参数
●费用的统计、查询、备份
●收费单、报表的生成及打印
●定时抄表功能，每天抄表次数及定时时间可设置
●可设置“自动抄表日”（数据冻结）
●实时抄表功能
●计量信号线断线、短路检测功能
●防磁防窃功能
●自动校时功能
●抄表数据的掉电保持功能
●费率管理，可设置多种费率
●计量表管理
●用户管理
●小区辅助管理
●系统及安全管理
●集中器与主站电脑间可选多种通信连接方式（直连、电话线、无线、网络等）
●集中器与终端间可选RS485总线或低压电力载波通信方式
●可选控制功能，可以控制水、电、气的供应状态（通或断）
●可选预付费功能
●可选温度补偿功能（适用于供暖或空调系统）
●可选泄漏报警功能
三.系统结构
ENMS集抄系统由四个层次组成，从下至上分别是信号转换层、数据采集层、数据集中层和管理层
（见图1）。
信号转换层
信号转换层的作用是把各种计量表的计量值转换成与其对应的电脉冲数，并传送给采集终端。
该层的主要设备是各种远传计量表。
如果是普通的水、电、气表，则应加入采样板进行改装。
数据采集层
数据采集层的作用是及时采集信号转换层发来的脉冲信号，进行计数及相应的处理。
对所采集的数据具有掉电保持功能（>20年）。
该层的主要设备是采集终端，如RTU系列多路终端或MTU系列微型终端。
图1ENMS集抄系统的构成
数据集中层
数据集中层的作用是定时读取下属各终端的数据及传递实时操作命令。
该层的主要设备是集中器（TCU）。
在ENMS系统中，集中器起着通信枢纽的作用，因此在老的ENMS系统中，集中器也称为“传输控制器”。
管理层
管理层的作用是对整个系统所采集的数据进行处理、储存，并提供查询、打印等功能。
该层的主要设备是电脑、打印机等。
通过管理层还可以将ENMS系统的数据提供给其它管理系统使用。
四.系统工作原理
系统的各类表通过传感器以脉冲信号方式采集终端。
采集终端接收到脉冲后进行计数和处理，并将结果存储。
终端与传输控制器的通信采用电力载波方式或RS-485总线方式，终端平时处于接收状态，当接收到控制器的操作指令时，则按照指令内容操作，并将本终端有关数据通过电力线或总线送到TCU2112集中器。
集中器与终端的通信采用哪种方式视小区或建筑物的实际情况而定。
一般而言，采用电力载波方式比较方便。
因为采用这种方式只是要求所接的电源与电表终端的电源同相即可。
不需要重新布线，因而可省去穿墙凿孔、挖沟铺线等麻烦。
电力载波是利用供电线路进行通信，因此，对用电环境和功率因素有一定的要求。
假如建筑已设有布线竖井或已预埋线管，或无阻挡天花顶，则可采用直接联线的方式进行通信，该方式采用RS-485总线结构，将TCU2112集中器与各个终端联接起来。
当一个物业小区不需远传抄表，可将集中器RS-232接口直接与计算机连接，实行自动化抄表。
TCU2112集中器通过内置时钟每天对下边的终端进行定时调用数据，并进行存贮。
当上级设备—中心计算机调用数据时，则将所存贮的的数据打包送上。
传输控制器与中心计算机的通信方式可以是公共电话网或数传电台等。
五.系统通信方式
ENMS集抄系统在组成结构上类似于集散式控制系统，其数据通信由上下两个层次组成。
上层通信是指集中器与主站电脑之间的通信，下层通信是指集中器与其下属终端之间的通信。
这两层通信在物理结构上相互独立，对通信方式、传输介质、传输速率的要求各不相同，下面分别予以介绍。
1.上层通信
如前所述，上层通信是指集中器与主站电脑之间的通信。
该层通信的主要特点是数据量较大，传输距离可能很远。
如图2所示，在实际工程项目中，上层通信经常采用的方式有RS232、电话网、无线电台、RS485、局域网等
图2ENMS系统上层通信方式
１.RS232串行通信方式
如图2（a）所示，这是最简单也是最常用的方式，用一根RS232串行电缆将集中器的RS232口与电脑的RS232口连接起来即可。
这种方式适用于集中器与主站电脑距离很近的场合，该距离应当小于15米。
这种通信方式的传输速率较高，误码率很低，可靠性较高。
２.电话拨号通信方式
如图2（b）所示，当主站电脑与集中器相距较远时，可采用这种方式。
主站电脑和集中器各自通过调制解调器（MODEM）与电话网连接，从理论上讲，只要通电话的地方，都可采用此方式，因此它的传输距离不受限制。
这种通信方式的可靠性会受电话网传输质量的影响。
３.无线数传电台通信方式
如图2（c）所示，当主站电脑与集中器相距很远，并且无法采用电话拨号时，可采用这种方式。
根据数传电台发射功率的不同，传输距离一般为数公里至数十公里。
这种通信方式的传输易受杂散电波干扰，误码率较高，可靠性受到影响。
４.RS485串行总线通信方式
如图2（d）所示，当主站电脑与集中器之间有一定距离，并且一个项目中有多台集中器时，可采用这种通信方式。
该方式要求集中器具有上行RS485通信接口，主站电脑也通过一个RS232/RS485转换器与串行总线相联。
在理论上，电脑与集中器间的最大距离可达到1200米，如增加中继器则还能延长传输距离。
这种方式的另一个特点是可以连接多台集中器（最多255台），因此适用于比较大型的项目。
这种通信方式的传输可靠性较高，传输速率也较快。
５.局域网通信方式
如图2（e）所示，随着网络技术的飞速发展，网络的触角已伸展到我们的周围。
“宽带接入”成为新建小区的亮点，因此集抄系统与网络的连接也就势在必行了。
我们已推出TCU2132型集中器、NCU3112型网络转换器，能用TCP/IP协议与网络连接。
今后会陆续推出其它与网络相关的产品。
通信方式
传输距离
可靠性
系统费用
适用范围
RS232
≤15m
高
低
近距离，单TCU结构
电话拨号
电话网所及处
较高
中
远程，有电话网处
无线数传
数十公里内
稍差
高
远程，无电话网处
RS485
≤1200m
高
中
中近距离，多TCU结构
局域网
视网络规模
高
高
距离不限，有局域网处，多TCU
2.下层通信
下层通信是指集中器与其下属终端之间的通信。
目前采用的通信方式有RS485和低压电力线载波两种。
RS485串行总线通信方式,下层采用RS485串行总线通信方式的ENMS系统如图3所
图3下层采用RS485通信方式的ENMS系统示意图
从图中可见，集中器的下行通信接口及其下属终端的通信接口都连接到RS485总线上。
按照目前设计，一条总线上所能连接的终端数为≤255个。
在实际系统中，如果终端离开集中器的距离（指总线长度，而非直线距离）大于1200米，则应加装中继器（CRU）。
加中继器后，传输距离又可延长1200米。
有时并非为了延长传输距离而增加中继器。
在采用微型终端的系统中，为方便系统的组成及供电，往往在每个楼道配置一台中继器，以连接整个单元各层的微型终端。
RS485总线通信是一种比较成熟的通信方式，无论传输速率还是可靠性都很高，并且用它还能构成实时监控系统。
低压电力线载波通信方式
下层采用低压电力线载波通信方式的ENMS系统如图4所示。
图4下层采用低压电力线载波通信方式的ENMS系统示意图
低压电力线载波通信是指将欲传递的信息通过一定方法加载到220V交流电网上进行传输的方式。
这种方式的最大好处是只要有电网的地方都可以通信，不必另外架设通信线。
不足之处是很容易受到干扰，误码率较高，传输速率较低。
从图4可见，集中器的下行通信端口为低压载波方式，传输信号通过其电源线耦合到电网上；其下属终端也以相同方式连接到同一电网上。
这种通信方式的有效距离为同一供电变压器范围内，不能跨变压器传输。
对只有单相信道的集中器，即使在同一变压器内，还需保证终端与集中器应接在同一相电源上。
否 则应选用三相集中器。
由于输电线路对载波信号有较大的衰减，而且输电线路会有许多分叉，因此对采用载波通信方式的项目在调试前应进行通信测试，找出信号衰减点，并相应配置中继器，以保证整个系统的通信畅通。
关于这两种通信方式的概况如下表所列。
号
项目
电力载波
RS485总线
1
传输介质
低压电力线
双绞线
2
传输速率
≤1200bps
≤9600bps
3
抗干扰性能
稍差
好
4
安装工作量
小
较大
5
通信线路造价
低
高
6
通信模块造价
较高
较低
7
通信距离
一个供电变压器内
1200米（不加中继）
8
适用表计种类
电表
电、水、气表
9
适用建筑类型
多层，分散小区
高层，多层
六.ENMS系统产品简介
5、1TCU2112集中器
TCU2112集中器是整个ENMS能源计量管理系统的桥梁，它负责着中心站计算机和采集终端的联系，一方面接收来自中心站计算机的命令并将对采集终端的命令传下去；另一方面，收集下级采集终端的数据并传送到中心站计算机中去，同时还存储整个集中器所辖的基表（电表、水表）的数据，它本身还具有自动复位，掉电保护，定时向下级抄表等到功能。
TCU2112集中器采用微处理器（CPU）芯片，配以数据存储器以及外围芯片构成一个微处理器系统。
控制器与中心计算机的通信可以通过电话网、数传电台或直接联通等多种方式进行。
一般情况下，一个TCU2112集中器可管辖所有终端。
技术指标
通信接口：
上行：
RS-232下行：
电力载波或RS485
通讯速率：
600、1200、2400、9600、14400BPS
工作电压：
AC220V±20%
工作方式：
连续
环境温度：
-10°C~+45°C
湿度：
93%RH
外形尺寸：
220mm×150mm×60mm
重量：
1.70Kg
5、2RTU系列采集终端
RTU系列采集终端由终端模板，载波MODEM模块或485通信模块组成。
它的作用是对换用户表的电脉冲进行计数处理，接收来自传输控制器发来的各种操作命令，向传输控制器回送基表数据。
对违章、拖欠（电、水、煤气）费用户实施警告和控制。
脉冲信号采集：
采集终端可直接与带有脉冲输出的基表（电表、水表、煤气表）联接，也可与加装有传感器的基表联接（可以改装）。
如感应式电度表则需加一个信号采集装置将电表的机械转动变成电脉冲信号。
信号采集装置采用非接触式设计，对电表的性能无任何影响.
主要技术指标
·输入信号：
TTL、CMOS、无缘触点或极电机开路输出
·停电保持正常（TTL电平）工作时间：
72小时
·掉电数据保存时间：
≥20年
·相对误差：
±1个数字
·工作电压：
DC9-15V
·终端容量:
8模块、12模块、18模块
·工作方式：
连续
·工作环境：
-10°C～45°CRH≤93%
5、3手抄器
手抄器HT-1820用来对采集终端参数进行设置、现场抄表和校对，工作流动性很强。
一般情况下，一个用管理部门只须备一部手抄器，因此选用体积小巧、携带方便，便于现场操作的掌上电脑。
软件由初始化、菜单选择、屏幕显示、键盘操作、数据处理、数据通信等模块组成。
人机对话界面采有窗口汉字菜单选择方式设计，具有操作直观，显示生动的特点，操作命令可用光标键移动反白光棒选择，也可直接键入命令号，每一步操作均有汉字提示，使用方便、灵活。
HT1820主要性能：
CPU:
80C188EB
主频:
14.745MHZ/16MHZ
RAM:
256K/384K/768K
ROM:
512K
字库：
固化国家二级16点阵汉字库
显示：
背光128-64图形液晶显示屏
通信：
RS232标准串口
操作系统：
HTOS中英文操作系统
七.软件使用介绍
一）、开启并登录到ENMS远程集中抄表系统
启动计算机进入Windows9X系统单击“开始>程序>成星远程抄表系统>自动抄表”启动本系统
图.十
在登录窗口中输入操作员的姓名口令进入ENMS管理系统
管理系统原始设置操作员姓名--“super”口令—未设置然后单击“确定”进入抄表系统在操作员正确进入系统后可根据实际情况对不同操作员授予不同的权限并修改口令
注操作员的权限分为三级“系统管理员”级权限是管理系统的最高权限可进行所有的功能操作“管理员”级权限的操作员可进行一些与客户管理有关的操作及设置“操作员”级只能进行基本的抄表打印查询等操作权限不同各功能菜单开放不同的操作
二）、退出
退出本系统的方法同标准Windows9X相同Alt+F4单击文件菜单栏中的退出或工具条中的EXIT按钮均可
三）、ENMS远程集中抄表系统用户界面及系统功能
1、ENMS软件系统的菜单和工具条结构
ENMS软件系统按功能将菜单分为六个子菜单通讯计量表管理费用管理工具系统管理退出每个子功能分别对应一个菜单项每个菜单项大部分有相应的工具条按钮与之对应
2.系统功能
1通讯
连接
计算机与集中器之间在逻辑上建立一种连接关系如图十三包括一些通讯端口的选择及参数的设置其中电话号码外线先拔两项是在计算机与集中器之间采用电话MODEN通讯时才必须输入在本系统中无效通讯参数在一般情况下不需要修改即使要修改也要在我公司技术人员的配合下进行
小区管理如图十四
增加删除或修改小区名称通讯方式及参数等参数点增加修改按钮可根据需要输入或修改相关参数若在抄表电话号码打外线先拔栏内输入电话号码则表示计算机与抄表系统之间采用电话MODEM通信反之采用RS232通信点设置通讯参数可对通讯中设及到的一些重要参数进行修改如通讯波特率数据位数停止位数等这些参数直接影响到系统是否能正常通讯在对系统相关参数不是很了解的情况下建议不要随意修改
2计量表管理
客户管理（图十五）
单击“计量表管理→客户管理”.此功能用于管理每一位住户的基本信息并将用户地址与“计量表管理”中设置的计量表地址对应起来
操作方法执行“修改”可输入或修改所选用户的一些基本信息如用户姓名身份证号用户计量表等选择用户对应使用的计量表时点击如下图所示按钮弹出对话框点击选取“可用计量表”中的计量表地址选项再点击“>”即可添加到“已选计量表”列表中反之,若取消用户所选电表,则点取“已选计量表”列表中的计量表地址,再点
击“<”则该项还原至“可用计量表”列表中上述操作后点击“确定”
客户查询（如图十六）
用于查找或查看某一用户的住址电话号码编号银行帐号证件号码等信息查找时只要在任一栏输入用户的相关信息后点击查询即可显示该用户的所有详细信息如图十七注若选项中选择精确查询则查询条件栏必须输入准确的用户信息选择模糊查询则不必如图十六只要在客户名称栏内输入李字点击查询则所有姓李的用户信息全部会显示在列表中如图十七
计量表管理图十八
单击“计量表管理>计量表管理”此功能用于设置每一块表的各项参数如表类型表地址收费标准等使系统能准确通讯及计算费用操作方法
a.在计量表列表中选择要修改的表编号点击“修改”可对其参数修改点
击“删除”可删除该表每一块计量表只有唯一的地址与之对应请不要随意修改
b.修改时用鼠标在修改的项目中点击输入相应的数据点击“保存”
C.收费项目修改在“收费项目”列表点取欲增加的项目再点击“>”选定项目列表中就会增加该项反之在选定项目列表中点取欲去掉收费项目点击“<”则该项还原至收费项目列表有关收费项目的具体选项在“单价设置”中设置
实时抄表图十九
单击“计量表管理”->“实时抄表”在执行“抄表”功能前通过此项操作将集中器（控制器）下属各采集终端的数据计量表当前的读数读入集中器而“抄表”只是将集中器所储存的数据读入电脑
说明每天凌晨集中器会自动抄取下属各终端的实时数据故可直接执行“抄表”功能而不必先“实时抄表”
抄表图二十
单击“计量表管理>抄表”本项操作从终端中抄取已经“连接”的小区的所有表昨晚2：
00的读数进一步可用“生成收费单”功能按在“单价设置”功能中设置的单价进行费用计算或用“查询抄表数据”功能查询所抄取的数据单击“开始”计量表数据传入电脑
3）费用管理
费率设置图二十一
此项功能用于设置各种收费的单价单击“费用管理->费率设置”若要更改费用单价选中所改费用名称后点击编辑按钮即可更改然后保存若要添加费用点击添加按钮后输入费率名称单价然后保存即可
生成收费单
单击“费用管理>生成收费单”本功能用于自动生成收费金额每一块表的收费读数为前一次执行生成收费单功能时记录的读数与本次读数之差单价按“费用管理>费率设置”中设定的参数取值金额计算公式金额=本次读数-上次读数单价=实际用量单价特别提醒每个月可进行多次抄表但收费单只能生成一次否则会造成计算费用错误
查询费用图二十二
单击“费用管理>查询费用”查询生成的收费数据,可按“小区”“日期”“门牌号”等选项进行查询抄表数据及收费情况.点击“打印收费单”可将查询费用以收费通知单的形式打印出来
查询抄表数据图二十三
单击“费用管理>查询抄表数据”本项操作用于查询上一次执行成功抄表时抄取的数据点击“打印”可将数据打印出来
数据导出把抄表数据导出至你自建的路径下保存并可编辑打印
4工具
数据备份点击工具->数据备份把要保留的数据备份到A盘或其它盘以便在系统遭到破坏时一些重要的用户信息参数设置收费数据不至于丢失如果可能建议在每次形成收费单之后都进行一次备份
数据恢复插入A盘备份的数据点击工具->数据恢复系统会自动把备份的数据恢复到应用系统里
换表该命令只是一个逻辑上的操作当计量表损坏或达到最大量程必须更换新表时在更换实表并重新调整终端内该表的读数后若调整后的读数比原读数小就必须进行换表操作平常维护中若要调整终端内的读数比原读数小也亦如此否则在下一次生成收费数据时就会产生负值操作时在计量表栏内选择需要进行更换的计量表编号输入原表读数新表读数后点确定即可如图二十四换表操作的执行步骤为更换实表调整终端内该表的读数换表操作
注换表操作一定要在调整终端内的读数后立该执行
5）系统管理
操作员管理图二十五
单击“系统管理->操作员管理”此功能用于设置操作ENMS系统的操作人员权限权限分三级“系统管理员”为最高级可进行系统设置的高级操作“管理员”为第二级可进行住户管理及收费的基本设置“操作员”为最低一级只能进行基本的抄表打印等操作。
权限设置方法单击“操作员列表”中的操作员选项,单击“权限[R]”单击“系统权限列表”中的权限选项,单击“增加权限[Y]”,“确定”后返回图二十六
清除口令若允许操作员进入系统时无须口令而直接进入可用此功能清除
口令单击“操作员列表”中的操作员选项单击“清除口令”
删除操作员此功能用于删除某个操作员名字单击“操作员列表”中的操作员选项单击“删除用户[D]”即可
增加操作员要增加一个操作员名字时单击“增加用户”输入新增操作员名称如“hi”单击“确定”按前述权限设置方法设置其权限
修改口令图二十七
单击“系统管理->修改口令”用于修改当前正在使用本系统的操作员口令如果是新增操作员进入系统时无须口令,故修改口令时“旧口令”中保留空白
系统管理图二十八
单击“系统管理>系统管理”系统工具包括“管理员工具”,集成了许多用于对系统进行管理设置的高级工具其中“系统管理员工具”可“预置一计量表参数”“管理员工具”有“读单表状态与度数”“读某终端联机表度数”
A读单表状态与度数
管理员工具中“读单表状态与度数”用于实时读取一块表的状态和数值选择要读取的计量表,点击“读取”即可（图二十九）
B读某终端联机表度数
“读某终端联机表度数”用于读取某一终端下所有联机表的状态与度值输入要读取的终端号点击“读取”即可图三十
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