公众移动通信网的远程水表采集系统设计
摘 要随着时代的发展，老式的水表已经渐渐地显露出弊端，一方面他不利于供水部门对水表的查抄，供水部门对水表进行查抄和统计的时候，需要依靠人工来逐个记录，这样不但耗时耗力，而且还会有时因为人工的误计而造成数据的偏差；另一方面，因为老式的水表大多都安装在楼层下的井盖内，这样也十分不方便用户实时的查看自己的用水情况。因此本课题针对这些方面，设计了一套简洁有效的远程水表采集系统方案。本方案是一种新型的水表采集方式，将移动的公共通讯平台和监控系统组合在一起远程数据采集系统，并且可以通过手机终端或者PC机远程的收集数据，它的特征是高效、高质、经济实用，非常适合小区用户的水表信息监控。我们主要是对传统水表的改造升级，然后使用PLC来控制其对水表数据的采集，最后通过安装的GPRS无线通讯模块将采集到的数据发送到用户终端，我们采用了PLC来进行数据采集的原因是它的可靠性很高，并且操作性强，而且可以支持功能的拓展，以满足以后各种新功能的添加。本方案不但适合于用户水表的采集，如天然气、用电量的远程采集也可以以此为基础进行拓展，本方案的思路不但适合与民用，就连工业上的远程数据采集也是行之有效的。
目 录
第一章 远程水表采集系统的概述与分析 1
1.1 远程水表采集的概述 1
1.2 远程水表采集系统设计的原则和目标 2
1.2.1 远程水表采集系统设计的原则 2
1.2.2 远程水表采集系统设计的目标 3
1.3远程水表采集系统的总体结构 3
1.4监控中心概述 4
1.4.1服务器概述 4
1.5 GPRS通讯网络概述 5
1.6 现场水表概述 6
1.7 PLC数据采集和控制器概述 6
第二章 PLC采集系统设计方案 8
2.1 PLC机型选择 8
2.2 PLC的通信与信息交互 9
2.3 PLC I/O资源的分配 10
2.4 PLC采集程序具体设计 10
2.5人机交互界面设计 12
2.5.1触摸屏的选型 12
2.5.2 触摸屏与PLC建立连接 13
2.5.3 触摸屏显示
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画面组态设计 13
2.5.4 触摸屏变量的组态设计 14
第三章 脉冲发信水表具体设计 18
3.1 具体分析发信传感器选型 18
3.2 水表的具体改造操作 21
3.3 本章小结 22
第四章GPRS通讯实现 23
4.1 GPRS通讯原理 23
4.2 GPRS协议模型 23
4.3 GPRS通讯模块的选择 24
4.4 GPRS通信设置 25
4.5 短信与GPRS设置 25
4.6报警功能 27
4.7本章小结 29
第五章 结束语 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 远程水表采集系统的概述与分析
1.1 远程水表采集的概述
我国目前采用的主要是分线式集中抄表方式，即多用户表的数据通过分户线分别连接到抄表器上，然后再通过现场网络通过Internet连接到供水公司的收费中心，分线式集中抄表的原理主要是通过采集器定时顺序采集来自个连接分线的水表信号，并进行数据处理，存储个采集器通过总线制连接，最终连接到计算机。分线式集中抄表方式从技术上讲已经十分的成熟，由于可以多表共享一个采集器，通过线缆与讲采集器与上位机相连，也比较充分利用公共资源，稳定性也较高，但是分线式集中抄表方式的缺点也十分明显：
①由于水表的信号是通过超远距离的线缆进行传输的，如果中间任何一个环节出了错误，那么都将使采集器采集不到正确的数据，甚至出现数据中断的情况；
②采集器都安放在了水表现场，这就需要专业的工作人员定期的维护保养，这就大大加大了成本
③如果采集器出现了断电或其他严重的故障，那么都有可能导致数据的丢失
而远程水表采集是一种无人员化的操作，利用早已设计好的通讯方式以及处理系统将远程水表的各种数据传输到远程控制的主服务器的计算机网络中，并且由专门设计好的软件对数据进行分类、统计和计算。远程的水表采集实现了人工智能化，将计算机网络与通讯技术完美的结合在了一起，并且在使用中，通过对计算机服务器的不断完善，包括对服务器基站的硬件升级，以及系统运行软件的优化，以便提供更加精准的采集，甚至可以使用多通讯方式，包括GPRS通讯，PROFIBUS通讯等，这样不但丰富了信息采集的渠道，对数据的实时监控更加精准。
远程水表系统采集的优点十分的突出：
①他摒弃了传统的远程水表采用有线控制的方式，通过移动公司的GPRS通讯网络和Internet的网络计算机技术与智能水表通讯交互；
②省去了超远距离的排线施工问题，节约了大量的劳动力、材料以及时间成本，提高了经济效益；
③可以实现实时的在线数据监控，保证了水表数据的准确性和实时性，以便可以及时处理异常的耗能；
④服务器数据库管理方便，可以通过电脑或者手机APP实时的查看数据，并且自动生成报表
1.2 远程水表采集系统设计的原则和目标
1.2.1 远程水表采集系统设计的原则
（一）要保证数据采集的可靠性原则
系统的基本原则就是可靠，也是最主要的问题，那么就要求在实际应用中系统整体具有抗干扰性的能力，主要体现在以下几个方面：
①智能水表记录和保存数据能够不受天气环境、地理位置的影响。
②PLC数据采集器、GPRS无线传输模块能够可靠地记录、传输和接收数据。
③服务器以及工作台的抗干扰性和可靠性。
④各元器件的筛选和系统的测试优化
要保证系统的合理性原则
①设计的合理性：通过对市场的研究和调查，找出关键问题并对关键问题提出具体的解决方案。
②成本的合理性：要充分考虑到市场需求和实用性，那么就要充分的考虑到成本问题，比较市场产品，在既保证系统的数据稳定、精确的传输的同时，也要考虑到设备建设以及维护的成本，增加其市场竞争力；
③要模块化、功能化的划分各个工作区间，例如让智能水表和PLC负责记录数据，GPRS无线传输模块读取PLC中所存储的数据，并且按约定好的协议发送给监控中心。这样模块化的划分各个区域功能，减少了危险集中的可能性，同时更加方便的更换损坏的；
③安装维护的合理性：要方便工作人员的安装，以及日后设备的维护保养
④支持系统功能拓展：可以根据以后的具体需求，对远程水表采集系统进行功能拓展，例如：
⑤数据传输必须可靠：要保证数据传输的准确性，要保证数据在传输过程中不会丢失，可靠地将数据输入数据库中。
智能化原则
我们通过建设PLC系统来对智能水表进行控制，包括接收智能水表所记录的数据、控制水表电磁阀门的开闭等，在PLC系统上安装触摸屏，我们可以进行更加清晰直观的视图画管理，实时采集到的数据也会直接显示在触摸屏上。
1.2.2 远程水表采集系统设计的目标
远程水表采集系统设计的目的是为了对用水量进行实时的监测和管理，实现智能的水表数据记录，从而节约人力和物力成本，主要实现的功能如下：
目 录
第一章 远程水表采集系统的概述与分析 1
1.1 远程水表采集的概述 1
1.2 远程水表采集系统设计的原则和目标 2
1.2.1 远程水表采集系统设计的原则 2
1.2.2 远程水表采集系统设计的目标 3
1.3远程水表采集系统的总体结构 3
1.4监控中心概述 4
1.4.1服务器概述 4
1.5 GPRS通讯网络概述 5
1.6 现场水表概述 6
1.7 PLC数据采集和控制器概述 6
第二章 PLC采集系统设计方案 8
2.1 PLC机型选择 8
2.2 PLC的通信与信息交互 9
2.3 PLC I/O资源的分配 10
2.4 PLC采集程序具体设计 10
2.5人机交互界面设计 12
2.5.1触摸屏的选型 12
2.5.2 触摸屏与PLC建立连接 13
2.5.3 触摸屏显示
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画面组态设计 13
2.5.4 触摸屏变量的组态设计 14
第三章 脉冲发信水表具体设计 18
3.1 具体分析发信传感器选型 18
3.2 水表的具体改造操作 21
3.3 本章小结 22
第四章GPRS通讯实现 23
4.1 GPRS通讯原理 23
4.2 GPRS协议模型 23
4.3 GPRS通讯模块的选择 24
4.4 GPRS通信设置 25
4.5 短信与GPRS设置 25
4.6报警功能 27
4.7本章小结 29
第五章 结束语 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 远程水表采集系统的概述与分析
1.1 远程水表采集的概述
我国目前采用的主要是分线式集中抄表方式，即多用户表的数据通过分户线分别连接到抄表器上，然后再通过现场网络通过Internet连接到供水公司的收费中心，分线式集中抄表的原理主要是通过采集器定时顺序采集来自个连接分线的水表信号，并进行数据处理，存储个采集器通过总线制连接，最终连接到计算机。分线式集中抄表方式从技术上讲已经十分的成熟，由于可以多表共享一个采集器，通过线缆与讲采集器与上位机相连，也比较充分利用公共资源，稳定性也较高，但是分线式集中抄表方式的缺点也十分明显：
①由于水表的信号是通过超远距离的线缆进行传输的，如果中间任何一个环节出了错误，那么都将使采集器采集不到正确的数据，甚至出现数据中断的情况；
②采集器都安放在了水表现场，这就需要专业的工作人员定期的维护保养，这就大大加大了成本
③如果采集器出现了断电或其他严重的故障，那么都有可能导致数据的丢失
而远程水表采集是一种无人员化的操作，利用早已设计好的通讯方式以及处理系统将远程水表的各种数据传输到远程控制的主服务器的计算机网络中，并且由专门设计好的软件对数据进行分类、统计和计算。远程的水表采集实现了人工智能化，将计算机网络与通讯技术完美的结合在了一起，并且在使用中，通过对计算机服务器的不断完善，包括对服务器基站的硬件升级，以及系统运行软件的优化，以便提供更加精准的采集，甚至可以使用多通讯方式，包括GPRS通讯，PROFIBUS通讯等，这样不但丰富了信息采集的渠道，对数据的实时监控更加精准。
远程水表系统采集的优点十分的突出：
①他摒弃了传统的远程水表采用有线控制的方式，通过移动公司的GPRS通讯网络和Internet的网络计算机技术与智能水表通讯交互；
②省去了超远距离的排线施工问题，节约了大量的劳动力、材料以及时间成本，提高了经济效益；
③可以实现实时的在线数据监控，保证了水表数据的准确性和实时性，以便可以及时处理异常的耗能；
④服务器数据库管理方便，可以通过电脑或者手机APP实时的查看数据，并且自动生成报表
1.2 远程水表采集系统设计的原则和目标
1.2.1 远程水表采集系统设计的原则
（一）要保证数据采集的可靠性原则
系统的基本原则就是可靠，也是最主要的问题，那么就要求在实际应用中系统整体具有抗干扰性的能力，主要体现在以下几个方面：
①智能水表记录和保存数据能够不受天气环境、地理位置的影响。
②PLC数据采集器、GPRS无线传输模块能够可靠地记录、传输和接收数据。
③服务器以及工作台的抗干扰性和可靠性。
④各元器件的筛选和系统的测试优化
要保证系统的合理性原则
①设计的合理性：通过对市场的研究和调查，找出关键问题并对关键问题提出具体的解决方案。
②成本的合理性：要充分考虑到市场需求和实用性，那么就要充分的考虑到成本问题，比较市场产品，在既保证系统的数据稳定、精确的传输的同时，也要考虑到设备建设以及维护的成本，增加其市场竞争力；
③要模块化、功能化的划分各个工作区间，例如让智能水表和PLC负责记录数据，GPRS无线传输模块读取PLC中所存储的数据，并且按约定好的协议发送给监控中心。这样模块化的划分各个区域功能，减少了危险集中的可能性，同时更加方便的更换损坏的；
③安装维护的合理性：要方便工作人员的安装，以及日后设备的维护保养
④支持系统功能拓展：可以根据以后的具体需求，对远程水表采集系统进行功能拓展，例如：
⑤数据传输必须可靠：要保证数据传输的准确性，要保证数据在传输过程中不会丢失，可靠地将数据输入数据库中。
智能化原则
我们通过建设PLC系统来对智能水表进行控制，包括接收智能水表所记录的数据、控制水表电磁阀门的开闭等，在PLC系统上安装触摸屏，我们可以进行更加清晰直观的视图画管理，实时采集到的数据也会直接显示在触摸屏上。
1.2.2 远程水表采集系统设计的目标
远程水表采集系统设计的目的是为了对用水量进行实时的监测和管理，实现智能的水表数据记录，从而节约人力和物力成本，主要实现的功能如下：
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