杭州自来水公司杭州水务集团水表远传抄读集成平台建设实践

本文部分摘自2017年3月出版的《全球水表》一文《杭州水务集团水表远程抄表集成平台建设实践》。原作者:沈国伟，杭州水务集团有限公司客服部副经理L何香芝，杭州水务集团有限公司董事、副总经理

2015年11月，杭州出台了新的高层住宅供水政策。新建高层住宅供水设施通过供水企业验收后，实现抄表、计量、服务，分户计量采用智能远程水表。本文通过分析杭州水务智能抄表系统的现状，阐述新的综合平台统一通信协议的设计原则和优势，对智能远程抄表的实践进行了分析和探讨。

主题背景

杭州主城区高层住宅供水情况介绍

截至2016年，杭城有50多万高层和小高层住宅用户，有800多个二次供水泵站，每年仍在增加3万至4万户。2016年，二次供水加压住宅小区用水量6791.8万立方米，占居民用水量的35.72%。

2016年以前，现有的高层和小高层住宅建筑的居民供水仍采用总表制，即住宅区整体共用贸易结算总表，由物业负责表后增压泵站和管网系统的运行、维护和管理。水务集团复制住宅楼总表，物业复制居民子表。

高层住宅楼宇引入新供水政策

2015年6月，杭州市城乡建设委员会发布了《杭州市新建高层住宅二次供水设施技术标准导则》。《导则》主要从技术方面规定了住宅小区二次供水的供水方式、泵房设计、水箱设计、电气设计、安全和水质保证。根据“一户一表，计量出”的技术要求，对高层和小高层住宅小区的水表需求进行了测量

2015年11月，杭州市城市管理委员会、杭州市卫生计生委、杭州市城乡建设委员会、杭州市物价局、杭州市住房保障和房屋管理局联合发布《关于加强和改进杭州市高层住宅二次供水设施建设和管理确保水质安全的实施意见》的通知。《实施意见》明确，从2015年7月起，新建高层和小高层住宅(不含单身公寓)的二次供水设施，在通过《杭州市新建高层住宅二次供水设施技术标准导则》验收后，由供水企业进行管理。已建高层和小高层住宅二次供水设施已改造达到《杭州市新建高层住宅二次供水设施技术标准导则》标准，经供水企业验收合格后，可委托供水企业管理。2020年前，力争完成现有高层住宅二次供水设施改造，逐步委托供水企业管理。

试点和设计方案

2014年，根据杭州市城管委要求，在杭州水务集团供水范围内开展高层住宅二次供水改革，实现抄表到户、计量到户、服务到户试点工作。

试点项目改造设计方案按照杭州水务集团内部指导性文件《二次加压供水设施建设指导意见(暂行)》进行设计。《指导意见》规定了供水方式、泵房设计、水箱设计、电气设计、安全及水质保证、计量及出户等内容。

试点项目的主要问题集中在改造费用的投资上。2014年供水管网、计量户、供水泵站改造费用1000多万元，由街道、行业委员会、开发商共同承担。

杭州水务智能抄表系统的现状及问题

杭州水务智能抄表系统现状

杭州水智能抄表系统由杭州水表有限公司开发，集大表远程传输和小表远程传输于一体。2015年后，新建的高层住宅二次供水设施将接收杭州水务供水范围内的7家高层智能远程水表厂商。水表数据采集分光电直读和摄像两种。摄像分为表头解码识别和上位机解码识别。传输类型有集中式的GPRS远程传输和物联网远程传输。每个水表供应商都有自己的水表远程抄表软件，无法接入杭州水务智能抄表系统。

面临的问题

1.智能远程抄表系统很多，给抄表带来混乱

由于不同供应商的智能远程水表数据传输协议不同，杭州水务正在使用的智能抄表系统不能满足不同数据采集类型的智能远程水表的要求，因此每个新的智能水表品牌都会增加一套智能远程抄表软件。没有统一的智能水表抄表软件，无法对水表读数做出统一的抄表方案，给水表读数带来了很多不变性和混乱。

2.无法与业务计费系统无缝连接

由于采用了各供应商自带的智能远程抄表软件，各软件系统的抄表方式不同，因此业务计费系统无法实现与所有系统的无缝连接，无法完成智能远程水表的自动抄表和用水量预警功能，无法为用户提供实时的用水量信息。

3.水表变动的信息处理方法不兼容、不一致

由于采用了各供应商自带的智能远程抄表软件，各软件系统对水表变更信息的处理方式不同，给抄表业务的正常开展和处理带来了很大的变化，也给业务处理人员带来了困惑。

集成平台的设计原则和优势

设计原理

统一通讯协议

所有连接到杭州水务智能远程抄表系统的智能远程仪表通过统一的通信协议连接，实现远程仪表的互联互通。电表通信协议符合国家和国际行业标准，参照CJ/T188-2004《家用计量仪表数据传输技术规范》。本规范是指《建筑远程传输抄表系统》，是中华人民共和国建筑行业的行业标准，具有普适性。支持移动运营商目前的通信组网方式，如NB-IoT、WIFI、短信、LTECat-m、EC-GSM、SigFox等。支持socketmqttqpidsms等服务交互模式。

图1:统一通信协议

高可靠性、高性能网络架构

骨干网采用杭州水务内部网络系统，采用物理星型拓扑构建骨干网，核心结构可扩展到千兆以太网骨干网。服务器通过千兆以太网接口接入中央机房交换机，中央机房交换机以千兆以太网模式与其他二级交换机连接，然后以10/100M的速度全切换到桌面。中央机房交换机和二级交换机通过多模光纤互连。在整个网络中，可以根据实际需要，通过端口或MAC地址灵活划分VLANs。中心机房的交换机具有高性能的第三层交换功能，使内部所有节点能够实现虚拟局域网之间的数据交换，满足安全性和高性能的双重要求。确保抄表数据集中上传对日常公司网络的影响降到最低，从而不影响整个网络的稳定运行。

图2:杭州水务内部网络系统

兼容的数据采集传输

测量数据的采集和传输可以采用光纤专网/局域网、无线公网(GPRS/CDMA)等。，可以根据预定的抄表计划实施定期或定期抄表。同时，该系统具有很强的兼容性，可以兼容不同厂商、不同类型的同一协议标准的电表。如:光电直读表、摄像表(表头识别及图片上传、图片上传及上位机解码)、流量计、电磁水表、压力表等。

数据采集功能满足应用对数据正确性、实时性和可扩展性的要求。数据采集支持GPRS、CDMA等公共无线数据通信方式，也支持网络通信、短信、GSM等通信方式；支持多采集服务器负载均衡和多线程并发的通信调度管理机制；远程数据可以定期随时转录。定期采集的时间间隔和数据采集项目可由授权用户灵活定义，抄表策略可根据应用需求灵活制定；当系统恢复正常后，由于主站故障无法复制的数据可以自动复制；主站支持及时主动上报电表异常、终端异常或故障；提供了通信加密和压缩算法，以防止无线公共网络中传输的数据被非法需求者窃取、破坏甚至替换，从而满足系统安全要求。

灵活的抄表策略

能够设置抄表计划，实现定时抄表。电表可以分组管理。电表可以根据集中器和社区的特点分为一组或多组。同一组中的电表定义相同的抄表方案，不同组之间实行并发抄表，提高水表的抄表效率。如果集中器或电表支持主动上报，可以采用被动接收的方式等待集中器或电表的推送数据。系统可以远程设置集中器或仪表，以启用推送来报告数据。

全面的异常预警功能

提供深入的预警分析功能和多种报警手段，对各种异常情况进行报警，支持手机短信远程报警。主要报警内容包括数据异常、数据超限、通讯异常、数据不完整、流量超过上下限、压力超过上下限、流量计电池欠压、仪表配置不合理等。

系统安全策略

该系统从系统安全设计、权限管理、用户登录管理、操作日志管理、数据安全管理等方面保证了系统和数据的安全。，并提供完善的系统安全措施、数据保密方案和数据备份方案。

集成平台的优势

图3:集成平台的优势

集成国内外行业标准参考了CJ/T 188－2004 户用计量仪表数据传输技术规范，此规范引用了作为中华人民共和国建筑工业行业标准的《住宅远传抄表系统》（《Remotetransmission meter reading system for building》），并参照国内主流流量仪表生产厂商水表和流量计产品的数据通讯协议，如国内主流表具厂商宁波水表、三川水表、新天水表、华丽水表等。统一表具管理统一了表具通讯协议，不同品牌、类型的表具通过统一通讯协议传输数据，表具换表信息可以通过营业收费系统将信息提供集成平台，实现无缝对接。实现智能远传水表互换不同品牌、类型的智能远传水表（除摄像采集方式且为上位机解码外）可以互换安装，即A品牌的智能远传水表故障，可以更换安装B品牌的智能远传水表，不影响数据的采集传输，解决了智能远传水表更替的问题。实现与营业收费系统无缝对接可以灵活设定抄表策略，满足不同营业收费需求，并自动将抄表月结数据导入营业收费系统，实现无缝对接。实现用户用水信息实时交互用户可以通过网上营业厅（或APP）可以查询水表用水实时数据、日用水数据等信息，满足用户用水管理需求。实现深度数据挖掘分析通过数据整合分析，实现区域水平衡分析、配表合理性分析、用水趋势预测分析、夜间最小流量分析、压力曲线分析等功能，满足业务管理需求。支持APP移动端系统配套移动端应用App，实现系统的核心功能以及部分移动扩展功能，满足管理人员和外勤人员的日常工作需求，主要包括数据监测和查询（列表、曲线）、异常预警、监测点定位、查找导航等功能。企业节水在线监管企业用户监测实时数据通过专线传至数字城管，完成数据监测与节水计划管理的无缝对接，并纳入杭州市城市在线监管平台，实现监管用水、计划用水、节约用水融合一体的节水在线监管体系。

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