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1综合介绍
1.1.概述
WMCJ-4000U-V1.1数据采集器（以下简称采集器）是一款适合长期工作于水浸泡、高湿环境下的GPRS采集终端，防水等级IP68，整机采用电池供电，电池供电时默认工作条件下使用寿命不小于3年。
此产品主要是针对大口径的水表，热量表，燃气表而开发的采集终端设备，整个系统采用低功耗设计，具备GPRS（或GSM）上行通讯功能，完成与主站的数据交互；红外通讯功能，方便现场维护与调试；下行通讯支持M-BUS，RS485，TTL通讯方式；同时还支持管网中压力传感器、流量计、余氯检测仪、浊度等模拟量输出信号仪表的接入。
1.2.工作原理简述
本产品由低功耗微处理器芯片、高精度实时时钟、通讯接口设备组成。
采集器可主动通过下行通讯接口把需要的信息抄读回来传给CPU，再通过上行通道GPRS/GSM传给主站，让主站能够及时的管理；主站也可根据需要的信息把相关命令下达给采集器，采集器又把相关命令和信息通过各下行通讯线传给表计进行数据采集。
其结果保存在采集器的数据存储器中，并及时向主站提供信息和进行数据交换，其原理框图如图1-1所示。
图1-1原理框图
1.3.技术参数
1.3.1.主要技术指标
主要技术参数如下表所示：
通讯规约
《超声波热量表通讯协议（20120210）》
《威胜智能水气热表M-BUS总线数据通信协议V1.0◎格式修改1130》
《威胜智能水气热表RS485总线数据通信协议V1.0◎格式修改1130》
《终端下行通讯规约执行MODBUS协议》
《WMCJ-4000U数据采集器项目上行规约》
数据传输接口
GPRS/GSM，RF微功率小无线（可选）
本地接口
1路TTL串行接口，1路调制红外,1路M-BUS接口，1路RS485接口，2路0V-10V或4mA-20mA模拟量信号输入
数据压缩
高效RAY-Period矢量压缩技术（可选）
数据加密
128bitsRD分组加密技术（可选）
维护升级
具备远程GPRS或本地TTL串行口维护升级功能
存储容量
64Mbit
静态功耗
≤30uA
工作电源
内部供电：
7.2V19AH大容量锂电池
工作环境
工作温度-25℃～+55℃，极限工作温度-30℃～+70℃
可靠性
MTBF≥100,000h。
终端使用寿命大于10年。
电磁兼容性
抑制高频干扰、静电放电、快速瞬变干扰、雷击浪涌等指标都达到4级标准
表1-1
1.3.2.日历时钟
时钟误差
≤1s/d（0℃~+40℃时：
±2ppm;
-40℃~+85℃时：
±3.5ppm）
电池寿命
≥6年
电池连续工作时间
≥3年
表1-2
1.4.安装尺寸
图1-2尺寸图
外形尺寸
长×宽×厚=308mm×192mm×83mm
净重
2.8kg
表1-3
2采集器主要功能
2.1抄收功能
采集器主要完成对大口径水表、气表、热表以及各种传感器（如压力传感器）数据进行采集和监控，并且把这些监控数据通过无线（GPRS\GSM）通道上传到监控中心（主站）。
并具备接收控制中心命令进行实时抄收和随机抄收功能。
2.2校时功能
采集器采用高精度的实时时钟芯片，能准确记录当前时间，计时单元的日计时误差≤±1s/d，支持主站远程校时，保持终端始终与主站一致。
2.3无线远程通信功能
采集器采用GPRS无线数据通信模块，利用中国移动GPRS无线数据业务进行终端数据抄读。
GPRS无线数据通信遵循国际、国家、电力部及无线通信产品入网检测机构的有关标准，借鉴国外类似产品设计思想的长处、融入了本公司多年来终端产品研发经验。
具有高可靠、大容量、低延时、开放性好、性价比高等特点。
2.4GPRS实时在线功能
1）根据设置的窗口开始和结束时间，在该时段内采集器主动上线，主站可完成对采集设备的参数设置、数据抄读等功能；
2）如果窗口开始和结束时间相同，即不启用该功能（默认不启用）。
2.5主动上报功能
1）根据设置的主动上报周期（等于冻结周期的整数倍），GPRS将冻结数据（不大于96个数据点）主动上报给主台；
2）主动上报周期可设置（1min、5min、10min、15min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、12h，24h），典型值为8h。
2.6数据采集与高密度采集
1）采集周期可设定（1min、5min、10min、15min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、12h、24h），典型值为1h；
2）采集器具备时间窗高密度采集功能（正向累积流量、反向累计流量、压力等）；
3）时间窗可设置，范围0h-24h，典型值为0点-4点，以满足夜间最小流量监控的要求；
4）数据保存量不小于32000条记录（典型设置下可保存约3只表7天的记录）。
2.7数据管理与存储
1）采集器能对采集的数据进行分类存储；
2）冻结密度（须大于等于采集周期）可设定（1min、5min、10min、15min、30min、1h、2h、4h、8h、12h，24h），典型值为1h；
3）可存储数据保存量不小于30000条记录（典型设置下可保存3只表1个月的记录）。
2.8维护和参数设置功能
1）本地维护：
现场维护人员可通过本地TTL串口或红外、RF无线等方式对采集器进行设置和查询、软件升级等维护工作；
2）远程维护：
现场维护人员可通过GPRS对终端进行设置和查询、软件升级等维护工作。
2.9未抄收到数据补抄功能
采集器对未抄收到数据的表计有补抄功能，补抄次数不小于3次。
2.10自诊断和异常信息记录功能
1）可自动进行自检，发现设备异常时具有记录和报警功能（终端电池电压低、强磁干扰、流量压力超上下限等告警信号）；
2）当出现异常事件（如采集终端电池电压不足）时主动上报给主站。
3安装、使用注意事项
3.1安装采集器
按以下步骤安装数据采集器：
●打开产品包装
●在安装屏上选择易于操作的位置，对照数据采集器上挂钩中间位置用7mm钻头钻一个孔；对照采集器底壳两个螺孔位置用5mm钻头钻两个孔
●将采集器垂直悬挂在挂钩螺钉上，并拧紧下方固定螺钉。
注意保证挂钩与挂钩螺钉、挂钩螺钉与大地这两点接触良好。
●按接线端子要求将各接线端子接入终端中，详细方法见接线端子说明
另：
数据集中器有2个铅封保护防止非法进入，出厂时由厂家铅封。
警告：
请严格按照有关规定及操作说明安装设备，以免引起人员伤害或设备损毁。
3.2接线端子说明
采集器接线见图3-1所示：
图3-1采集器接线端子示意图
接线孔A：
A孔引出线用于连接模拟量输出的传感器，如0V-10V或4mA-20mA输出的压力传感器等；
接线孔B：
B孔引出线用于连接采用TTL或者RS485通讯方式的表计；
接线孔C：
C孔引出线用于连接采用M-Bus通讯方式的表计；
接线孔D：
内置GPRS天线保护罩。
3.2.1压力变送器接线说明：
采集器选配的压力变送器为甘肃天水华天的CYB424-162B型，其出线方式为三线制，分别为红色，黑色，黄色，外加一根屏蔽线，红色为电源正，可接12VDC-24VDC，本采集器默认为接12VDC，黑色为电源负，黄色是0V-10V的电压输出信号线，对应在采集器接口板上的接线位置为“A_IN1或A_IN2”，默认接线位置为“A_IN1”，屏蔽线在采集器接口板上可靠接地即可，默认接线位置“SGND”。
3.2.2M-BUS接线说明：
采集器可依据需求外接M-BUS线缆，线缆剥线端需焊接于采集器接口板上，红色线接于接口板上标号为“MBUS+”位置，黑色线接于接口板上标号为“MBUS-”位置。
3.2.3RS485接线说明：
采集器可根据需求外接RS485线缆，线缆剥线端需焊接于采集器接口板上，蓝色线接于接口板标号为“RS485B”位置，绿色线接于接口板标号为“RS485A”位置，红色线接于接口板上标号为“DC12V”位置，黑色线接于接口板上标号为“GND”位置。
3.2.4TTL接线说明：
采集器可根据需求外接TTL线缆，线缆剥线端需焊接于采集器接口板上，蓝色线接于主板标号为“RX”位置，红色线接于主板标号为“TX”位置，黑色线接于主板标号为“GND”位置。
3.3故障分析和排除
问题
现象
原因
解决方法
上电后采集器不能运行
●采集器无任何信号输出
电源无电压或电压不在正常范围内
测量电源电压是否在正常范围内
电池接线接触不良
重新接插电池线
不能与表计通信
●不能通过主站查询测量点数据
●不能通过主站采集测量点实时数据
RS485表计接口的A、B端接反、断路或短路
检查接线，用万用表测量5接口的A、B端，如果测得的电压为0或为负值，说明A、B端可能接错，将A、B线互换
测量点参数档案中的通信协议与实际表计不符
核对表计的通信协议，重新设置测量点参数档案中的通信协议
测量点参数档案中的通信波特率与实际表计不符
核对表计的通信波特率，重新设置测量点参数档案中的通信波特率
表计距离太远或受到严重干扰
RS-485通信的理论距离为1000m，当接入较多表计时，为保证通信质量，建议距离不超过600m。
通信线必须采用屏蔽线，线芯大于0.5mm，且布线时不宜与电力电缆长距离并行敷设
不能与主站通信
在GPRS通信方式下不能在主站看到终端的注册、心跳等信息
终端安装位置的GPRS信号是否太弱，周围是否被屏蔽
SIM卡的放置是否正确，接触是否良好
设法改善信号质量，例如：
使用外置延长天线、增加信号发射基站
正确放置SIM卡，确保其接触良好
SIM卡是否已开通GPRS功能。
与中国移动联系解决
SIM卡是否欠费停机
与中国移动联系解决
表3-1
3.4安装注意事项
●安装时应将接线端子拧紧，并且将采集器挂牢在坚固耐火、不易振动的屏上。
●安装集中器的位置应尽量避开强磁场环境。
●采集器距离表计的距离尽量不要相隔太远，以减少安装的工作量。
4运输贮存
采集器应存放在温度为-25℃～70℃，，并且应在原包装的条件下放置，叠放高度不超过5层。
集中器在包装拆封后不宜储存。
集中器运输和拆封不应受到剧烈冲击，应根据GB/T15464－1995《仪器仪表包装通用技术条件》的规定运输和储存。
5保修期限
终端自售出日起十二个月内，在用户遵守说明书规定要求，并在制造厂铅封完整的条件下，发现终端工作异常时，制造厂给予免费修理或更换。
声明
本说明书的内容可能会由于设计的改进而需要进行更改，这些更改将编入说明书的新版本中，不再另行通知。
附录
关键元器件清单
序号
名称
编号
型号
位号
厂家
1
处理器
D256A3US
ATxmega256A3-AU
D1
TI
2
通信模块
ADM900AS
SIM900A
D8
SIMCOM
3
锂锰电池
GCR3V000
CR1/2AA
BT1
VARTA
4
RS485通信芯片
D651840S
SN65LBC184D
D16
TI
5
升压控制器
DTPS611S
TPS61170DRVT
D2,D4
TI
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