基于传感网技术的无线智能抄水表系统设计

　　1 系统设计方案选择

　　实现抄水表系统的智能化关键问题是解决信号的转换和数据传输技术。

　　针对国内水表使用现状———大多采用机械水表计量，为减少改造成本，采用的方法是在现有水表的物理结构，不改变国家计量标准的基础上加装传感器， 在保留原有机械计量的基础上，具有计量信息的远传功能，即机械计量与电子智能计量同步，两者达到精度、智能化的完美结合。 目前加装传感器装置比较常用的方法是采用磁敏传感器和光电开关， 采用磁敏传感器改造方便，使用寿命长，但抗电磁干扰能力差，采用光电开关抗干扰能力强，但能耗大;而智能水表在居民户内，不能采用市电，能耗是重要考虑的因素，因此设计中在解决抗电磁干扰的基础上，采用零功耗磁敏传感器把机械水表中叶轮的转动转换成电脉冲信号。

　　数据水表技术目前常采用以下三种方法：一是智能卡水表，通过预付费卡用水，不实行抄表联网。 该系统解决收费难、少收费等问题，但如智能卡水表计量部分或控制部分失灵，由于不存在监控，势必造成供水企业的直接经济损失等问题。 二是有线集中抄表，每户的水表单独出现连接至数据采集器，然后由数据采集器统一收集与处理数据， 该系统能解决集中供电问题， 缺点是：施工工作量大，安装维护成本高;一旦出现故障，使得系统无法工作。三是采用网络通信传输方式。使用电话线、无线射频、电力线等方式，这些方式功能强、扩展灵活，但成本高。本设计基于传感网技术采用无线传输方式具有：低成本、安装方便、分布计量、数据联网传输、快速高效抄表等优点。

　　2 系统结构

　　系统无线通信采用 2.4GHz 全球开放 ISM 频段免费频段。其组成包括居民室内的智能水表、抄表员使用的手持式抄表器、小区物业公司内的 PC 机。 系统设计框图如图 1，智能水表安装于居民家中，智能水表之间、智能水表与手持抄表器之间均可以无线通信，采集数据时抄表人员手持抄表器无需上楼，只在楼下即可对整栋楼的数据采集， 整栋楼中的智能水表组成一个无线传输网络，各智能水表可看成整个传感网络中的节点，各节相互通信，以实现高层中的数据可靠传输。 抄表器中采集到的数据通过 USB 与 PC 机连接， 以便把采集到的数据录入到物业公司PC 机中，用于对小区内所有居民水表计量数据进行统计、打印，对小区一级的水费收缴管理。 而自来水公司的管理计算机可以通过互联网远程抄表终端抄录下属小区的用水信息， 从而实行整个城市统一用水管理。