供水、供電、供氣等系統的用戶表數據自動抄送具有十分重要的意義，不僅便于數據的統計和管理，而且極大地提高了工作效率，同時也改善了居民的生活質量。自動抄表（Automatic Meter Reading，AMR）系統，是指利用微電子、計算機網絡以及傳感等技術自動讀取和處理儀表數據，將城市居民的用水、用電、用氣等信息加以綜合處理的自動化系統。目前的自動抄表系統，可分為有線方式和無線方式兩類。由于無線通信技術的不斷發展，出現了許多面向抄表系統的無線解決方案，如無線數傳電臺、無線傳感器網絡以及GPRS／CDMA／3G無線公網或者多種方式結合等。有線方式，如RS 485總線，技術簡單、成熟，易于實現，但施工布線工作量大，網線易受人為破壞。無線抄表系統在系統安裝的方便、快捷方面具有更大優勢。

　　1 無線傳感器網絡技術

　　無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks，WSN）是當前在國際上備受關注的、涉及多學科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點研究領域。它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，這些信息通過無線方式發送，并以自組織多跳的網絡方式傳送到管理終端。

　　2 居民小區遠程自動抄表系統方案設計

　　2.1 系統組成

　　系統由位于監測管理中心的主站（包括前置機、多個工作站和數據庫服務器）和數據采集器及ZigBee節點、ZigBee中心節點及GPRS／CDMA ／3G轉發點、用戶表等部分組成。

　　2.2 居民小區組網

　　居民小區抄表分為新建小區和舊城小區。新建小區根據建設部提出的小康型住宅小區規劃要求，新建和改建的住宅統一規劃，實行水、電、氣三表出戶統一管理表具，用戶表比較集中。舊城小區用戶表比較分散。采用ZigBee技術實現水、電、氣三表的無線抄表是一個非常理想的解決方案。在實際應用中，結合無線傳感器網絡的技術特點，綜合考慮自動抄表系統的穩定性、系統成本及樓宇小區的實際情況，提出有線與無線網絡相結合的綜合通信組網方式。

　　居民樓層內采用RS 485有線連接、居民樓層間ZigBee無線網絡、居民小區無線公網的綜合通信方式，為水電氣三表的無線自動抄表提供了切實可行的解決方案。每樓層內的用戶表數據通過RS 485總線傳輸到一個數據采集器，該采集器通過小區ZigBee無線傳感器網絡傳輸到小區的數據采集中心，小區數據采集中心通過GPRS／CDMA／3G無線公網將數據傳送到水、電、氣公用事業公司的抄表管理中心。

圖1 小區內網絡布設示意圖

　　小區內網絡布設示意如圖1所示。特點如下：

　?。?）采用MESH網狀網絡結構，保證數據傳輸的可靠性；

　　（2）一個小區設置一個ZigBee中心節點；

　　（3）每個ZigBee節點最多采集10個用戶的三表數據，通過ZigBee網絡將數據傳輸到ZigBee中心節點；

　?。?）ZigBee中心節點數據通過GPRS／CDMA／3G上傳到抄表管理中心。

圖2 層內組網結構圖

　　單元樓層內組網結構圖如圖2所示。特點如下：

　?。?）每樓層的水、電、氣三表通過RS 485總線連接到數據采集器及ZigBee節點；

　?。?）每樓層設置一個或幾個ZigBee遠端節點，負責數據收發或作路由器，每個ZigBee節點最多接入10個用戶的三表數據；

　?。?）ZigBee節點將數據上傳到ZigBee中心節點。

　　3 抄表系統管理中心組成及主要功能

　　抄表系統管理中心由管理中心計算機、服務器、打印機等組成。管理中心計算機是整個遠程抄表系統的核心，其上安裝有Windows XP操作系統和遠程抄表系統軟件，并同時連接數據通信設備和數據存儲設備。管理中心計算機提供了一個用作系統操控、管理的友好用戶界面，自動地檢索抄表數據及存儲數據以供處理及查詢。遠程抄表系統軟件由組態子系統、數據中心子系統、數據管理子系統、收費子系統組成，每個子系統分別由若干個獨立的模塊組成，便于以后系統的繼承和擴展。

　　遠程抄表系統軟件結構組成框圖如圖3所示。

圖3 遠程抄表系統軟件結構組成框圖

　　后臺數據庫選用SQL Server 2005，前臺通信程序選用VC，用戶界面及后臺數據處理程序使用Delphi 6。SOL Server 2005是一種典型的具有C／S體系結構的關系型數據庫管理系統，使用Transact-SQL語句在客戶機和服務器之間傳遞請求和回應，具有易用性、可伸縮性、可建立數據倉庫、集成性、良好的性價比等優點，完全可以滿足抄表管理系統的設計要求。Delphi具有可視化、面向對象的特性，具有強大的組件技術支持，特別適合在Windows環境下進行圖形界面和用戶程序的編制。

　　系統主要功能如下：

　?。?）該軟件兼容多種通信方式，如有線，無線（專網、GSM短信、GPRS／CDMA／3G）等；

　?。?）實時抄表功能，系統可抄取各戶表的實時數據；

　　（3）可遠程設置抄表終端的工作參數，如地址等；

　?。?）系統組態功能，任意增加、刪除某一用戶的信息；

　?。?）采用模塊化設計，支持不同客戶的要求，如特殊格式報表，權限控制等；

　?。?）可與用戶其他系統連接，提供開放的數據接口；

　?。?）查詢功能，以數據庫為核心，提供數據處理、查詢、統計、報表、備份等功能?？呻S時查詢任一戶、任一單元全部住戶及整個小區內所有用戶的耗能信息，用戶可以用短信查詢相關信息；

　　（8）故障報警與異常記錄；

　?。?）抄表異常分析功能；

　?。?0）可管理和控制每戶的用量，管理用戶的結算方式，打印各種用戶費用清單。

　　4 結語

　　綜合考慮自動抄表系統的穩定性、系統成本及居民小區的實際情況，提出了有線通信與無線通信相結合的綜合通信方式，實現了ZigBee短距離傳輸與GPRS／CDMA／3G遠距離傳輸的優勢互補，從而實現了居民小區的遠程自動抄表。