1、WCTU技術(shù)
1.1、什么是WCTU
WCTU（the wireless control collect transmission unit )全稱為無線控制采集傳輸單元，是專門用于將串口數(shù)據(jù)（RS232、RS485、RS422、TTL、A/D、IO）轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸或者反向轉(zhuǎn)換把IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為串口數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)臒o線終端設(shè)備。WCTU是廈門為那通信科技有限公司自主研發(fā)的綜合DTU/RTU及短信收發(fā)功能為一體的高性能工業(yè)級(jí)無線控制采集傳輸設(shè)備。
WCTU兼容多種網(wǎng)絡(luò)制式： 2G/3G/4G，完美支持電信/移動(dòng)/聯(lián)通三大運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，智能網(wǎng)絡(luò)制式切換。
1.2、工作過程描述
WCTU是一款主動(dòng)發(fā)起與數(shù)據(jù)中心建立連接通信，并保持通信長(zhǎng)久連接的無線控制采集傳輸設(shè)備。由于WCTU登陸網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證撥號(hào)成功后獲取到一個(gè)隨機(jī)分配的IP地址。因此，這就要求數(shù)據(jù)中心具備固定的公網(wǎng)IP地址或域名。數(shù)據(jù)中心的公網(wǎng)IP地址或域名作為參數(shù)存儲(chǔ)在WCTU內(nèi)，以便WCTU一旦上電撥號(hào)成功，就可以主動(dòng)連接到數(shù)據(jù)中心。
WCTU還提供了網(wǎng)絡(luò)或短信的I/O報(bào)警和控制功能及其A/D采集功能。
I/O報(bào)警功能：WCTU監(jiān)測(cè)與其引腳相接的電平變化。當(dāng)I/O電平變化符合預(yù)設(shè)的狀態(tài)時(shí)，WCTU會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)或短信向服務(wù)器或指定的手機(jī)號(hào)上發(fā)送報(bào)警信息，從而達(dá)到報(bào)警功能。
I/O控制功能：用戶可通過網(wǎng)絡(luò)或指定的手機(jī)號(hào)碼向WCTU發(fā)送控制命令，控制外部I/O引腳的電平變化。與其引腳相接的下位機(jī)設(shè)備通過監(jiān)視引腳的變化來做相應(yīng)的動(dòng)作，從而達(dá)到控制下位機(jī)的功能。
A/D采集功能：WCTU同時(shí)自帶A/D采集接口，能自定義采集周期，對(duì)前端傳感器模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)量主動(dòng)或被動(dòng)的上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器上。
1.3、WCTU的優(yōu)勢(shì)
WCTU通信方式適合于野外、移動(dòng)、較難或無法布線的環(huán)境下使用。目前，還存在很多監(jiān)測(cè)站與各采集點(diǎn)采用電話線傳送數(shù)據(jù)或使用人工抄錄方式，實(shí)時(shí)性差，費(fèi)用也不便宜。而WCTU完全的規(guī)避了這些缺點(diǎn)和不足，更加適合于野外、移動(dòng)、較難或無法布線的環(huán)境下等等。
WCTU無線傳輸數(shù)據(jù)有以下優(yōu)勢(shì)：
1．WCTU用戶可隨意分布和移動(dòng)自己的采集點(diǎn)，無須擔(dān)心線路的維護(hù)或有線在移機(jī)時(shí)導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的采集點(diǎn)無需進(jìn)行拉線，埋線等工作，較使用光纖或?qū)＞�安裝投資較少，設(shè)備安裝方便。
2．安裝價(jià)格低廉、節(jié)約成本，與拉線埋線相比較WCTU其終端價(jià)格比安裝有線的費(fèi)用便宜很多。
3．雙向傳輸功能：WCTU通過無線方式與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行連接成功后，WCTU與數(shù)據(jù)中心就可以進(jìn)行雙向的可靠傳輸。
4．?dāng)?shù)據(jù)傳送可靠：WCTU適合頻繁的突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及其大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)，支持TCP/IP通信，通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
5. 支持IO報(bào)警功能：支持六路IO報(bào)警功能，當(dāng)下位機(jī)設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，WCTU產(chǎn)生報(bào)警信息，及時(shí)聯(lián)系相關(guān)人員處理，減少損失。
6. 支持遠(yuǎn)程短信控制、配置功能，相關(guān)管理人員可以實(shí)時(shí)的控制設(shè)備跟修改WCTU配置。
7. 支持多種安全加密協(xié)議方式，WCTU支持AES、3DES、DES等加密方式，防止用戶信息泄露及用戶信息的安全。
8. 支持狀態(tài)燈查看運(yùn)行情況，可以快速判斷設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。
9. 支持遠(yuǎn)程在線升級(jí)，不用在擔(dān)心由于設(shè)備需要升級(jí)而跑到現(xiàn)場(chǎng)操作，浪費(fèi)人力物力，減少企業(yè)開支。
10. 支持通信串口和調(diào)試串口分離模式，設(shè)備調(diào)試期間，不影響正常的數(shù)據(jù)傳輸。
11. 優(yōu)化了485的通信功能，485同時(shí)收發(fā)串口數(shù)據(jù)不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)亂碼的現(xiàn)象。
1、系統(tǒng)組成方案
系統(tǒng)的組成主要是前端采集儀器收集到儀表數(shù)據(jù)信息后，通過WCTU的方式把儀表數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心，前端設(shè)備的傳輸設(shè)備就是用了廈門為那通信自主研發(fā)的WCTU,進(jìn)行傳輸?shù)�。WCTU與數(shù)采中心的連接總體上有兩種方案：WCTU(XXX網(wǎng)絡(luò))+INTERNET（固定IP/動(dòng)態(tài)IP）連接；WCTU(XXX網(wǎng)絡(luò))+APN專網(wǎng)；WCTU(XXX網(wǎng)絡(luò))+中心轉(zhuǎn)發(fā)（固定IP/動(dòng)態(tài)IP）。
1.1、 <!--[endif]-->系統(tǒng)連接方案1
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是WCTU的無線傳輸功能，利用運(yùn)營(yíng)提供的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，把串口接收的數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中指定的公網(wǎng)IP上面。上位機(jī)軟件在根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析跟組合，并顯示在顯示器上面，并存于采集中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中。在采集中心再搭建一個(gè)WEB服務(wù)器，可以讓用戶在任何可以上網(wǎng)的地方看到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的查看，并可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行控制。根據(jù)WCTU的IO報(bào)警、控制特性，用戶可以短信接收設(shè)備的工作狀態(tài)，也可以通過手機(jī)短信的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。
圖1.1-1
1.2、系統(tǒng)連接方案2
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是利用運(yùn)營(yíng)提供的移動(dòng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)信號(hào)（APN專網(wǎng)業(yè)務(wù)），把串口收集的數(shù)據(jù)，通過APN專網(wǎng)的方式傳輸?shù)竭\(yùn)營(yíng)商提供的APN數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。上位機(jī)軟件在根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并通過顯示器顯示，并存于采集中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以方便查詢。
圖1.2-1
1.3、系統(tǒng)連接方案3
該系統(tǒng)是為了解決，那些由于沒有公網(wǎng)IP或者沒有APN專網(wǎng)用戶設(shè)計(jì)的一種連接方式，由于數(shù)據(jù)采集電腦沒有公網(wǎng)IP(APN專網(wǎng))，導(dǎo)致WCTU無法直接找到采集電腦，并進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，為了解決這個(gè)方面的問題，我們使用了中心轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，首先WCTU連接到中心轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，客戶采集電腦也連接到中心轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，客戶采集電腦需要任何數(shù)據(jù)可以從轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器進(jìn)行請(qǐng)求，也可以設(shè)置成實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪Ｊ�，進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集。根據(jù)WCTU的IO報(bào)警、控制特性，用戶可以短信接收設(shè)備的工作狀態(tài)，也可以通過手機(jī)短信的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。
圖1.3-1
2、系統(tǒng)功能
功能原理：
系統(tǒng)管理軟件安裝在物業(yè)管理中心，或者安裝在各個(gè)區(qū)域的水、電、氣的分公司。通過轄下的集中器隨時(shí)調(diào)用采集終端內(nèi)任一表計(jì)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理并通過WCTU跟中心進(jìn)行聯(lián)系，同時(shí)可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備發(fā)出各項(xiàng)指令操作。計(jì)算機(jī)安裝于物業(yè)管理中心內(nèi)，或者安裝在各個(gè)區(qū)域的水、電、氣的分公司。通過抄表系統(tǒng)管理軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)抄表及管理。
2.1、 數(shù)據(jù)安全性
數(shù)據(jù)安全性由五方面構(gòu)成：
第一，數(shù)據(jù)庫(kù)是由ORACLE公司提供的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，它的安全性高，允許多用戶操作而不破壞數(shù)據(jù)的完整性，用它來做數(shù)據(jù)庫(kù)可以保證數(shù)據(jù)的安全；
第二，中心采集系統(tǒng)對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)分級(jí)權(quán)限，根據(jù)使用者相應(yīng)的系統(tǒng)權(quán)限，限制人員改變數(shù)據(jù)庫(kù)和硬件設(shè)置，以保證數(shù)據(jù)的正確性跟數(shù)據(jù)的隱秘性。
第三，防火墻功能防止黑客的惡意破壞，完善的數(shù)據(jù)雙備份功能，防止中心管理服務(wù)器硬件系統(tǒng)故障，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，強(qiáng)大的中心冗余備份，在主中心故障的時(shí)，啟用冗余中心接受當(dāng)前的儀表數(shù)據(jù)。
第四、完善的系統(tǒng)日志：系統(tǒng)日志記錄了進(jìn)入系統(tǒng)，離開系統(tǒng)，系統(tǒng)操作記錄，并實(shí)時(shí)記錄改變運(yùn)行參數(shù)操作者。
第五、WCTU內(nèi)部由軟件實(shí)現(xiàn)豐富的加密方式，包括：AES、DES、3DES等多種加密方式，就是用戶數(shù)據(jù)在通信中被截取也不用擔(dān)心數(shù)據(jù)的丟失或者被篡改，保證數(shù)據(jù)的安全性。
2.2、自動(dòng)抄表功能
中心管理軟件，可以 設(shè)置的抄表開始時(shí)間和抄表間隔，抄表方式有按月抄表、按星期抄表、按天抄表等等。抄表時(shí)間的功能是讓采集中心到預(yù)定的抄表設(shè)置時(shí)間，系統(tǒng)便會(huì)主動(dòng)發(fā)起去抄采集器或儀表內(nèi)的請(qǐng)求命令。對(duì)于系統(tǒng)第一次抄不上數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)發(fā)命令進(jìn)行重新抄寫或人工發(fā)命令補(bǔ)抄，對(duì)應(yīng)一直抄送失敗的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，好安排工作人員去現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)排查故障。
2.3、設(shè)備檢測(cè)功能
設(shè)備檢測(cè)功能的工作原理就是實(shí)時(shí)發(fā)送檢測(cè)包，現(xiàn)場(chǎng)儀表對(duì)檢測(cè)包進(jìn)行回應(yīng)，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)收到回應(yīng)表表示儀表工作正常，相反表示儀表儀出現(xiàn)異常。為了及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)儀表的工作狀態(tài)，防止儀表工作異常，對(duì)用戶使用產(chǎn)生影響，導(dǎo)致日常生活出現(xiàn)困擾，以及出現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)的損失。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)會(huì)對(duì)一直回應(yīng)失敗的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并打印出來，好安排工作人員去現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)排查故障。
2.4、電費(fèi)管理功能
在到規(guī)定的收費(fèi)日期前，集體抄錄一次儀表當(dāng)前的數(shù)據(jù)。確保數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)是當(dāng)前儀表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，利用自動(dòng)計(jì)算功能計(jì)算出當(dāng)月用量及相應(yīng)的費(fèi)用，并可以輸出報(bào)告及其用戶編號(hào)。交納費(fèi)用時(shí)，只需輸入用戶編號(hào)，當(dāng)月用量和費(fèi)用就會(huì)由程序自動(dòng)填寫好，每筆費(fèi)用都有詳細(xì)記錄，方便賬目輸出，便于對(duì)帳。
2.5、設(shè)備管理功能
開箱告警、停電告警、短路告警、高溫告警、過載告警、傾斜或移動(dòng)報(bào)警、拆卸告警、設(shè)備工作異常告警等；控制對(duì)欠費(fèi)用戶進(jìn)行拉閘限用的功能等。并提供數(shù)據(jù)保護(hù)功能，在停用48--72小時(shí)內(nèi)仍可抄表和監(jiān)控。本系統(tǒng)結(jié)合短信平臺(tái)，在對(duì)欠費(fèi)用戶進(jìn)行催繳的功能。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備異常的告警功能，可根據(jù)具體內(nèi)容發(fā)短信給相關(guān)的管理人員，并及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)處理問題。
圖2.5-1
3、結(jié)論
遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)通過科技化、自動(dòng)化手段，提高各個(gè)管理部門主動(dòng)服務(wù)的能力和水平，及時(shí)處理可能出現(xiàn)的問題，加上自動(dòng)抄表系統(tǒng)節(jié)約的人力物力能夠幫助企業(yè)提高服務(wù)效率和服務(wù)內(nèi)容，能夠更好的實(shí)現(xiàn)與用戶之間的和諧相處，為各個(gè)主管部門創(chuàng)造良好的社會(huì)形象和社會(huì)效益及其經(jīng)濟(jì)效益。
