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一、前言
隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，自來水和燃氣已成為人們工作、生活中不可缺少的基本條件。自來水公司和燃氣公司傳統(tǒng)的抄表方式和水表、燃氣表的管理主要是依賴工作人員現(xiàn)場查看和工作人員上門抄表，但在實際的工作過程中，人工抄表存在著許多的弊端：一方面可能帶來人為的誤差；另一方面也可能給居民帶來新的不安全因素；再則對于企業(yè)來說，派人上門抄表也無形中耗費了大量的人力資源和時間，制約著企業(yè)的發(fā)展，并且采集數(shù)據(jù)的時間跨度大、采集數(shù)據(jù)的準確度低，無法實現(xiàn)分時計量和收費，更無法實現(xiàn)監(jiān)測和分析用電狀態(tài)。
目前，一戶一表、抄表到戶的工作正在逐步推行，國務(wù)院和建設(shè)部頒布了相關(guān)的規(guī)定，以后將逐步采用以計算機為基礎(chǔ)的自動抄表系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的人工抄表，以提高自來水公司、燃氣公司管理的自動化程度，也在提高自動化程度的同時增加效益，并且也適應(yīng)現(xiàn)代用戶對用水、用燃氣的新需求。
自動抄表技術(shù)集計算機技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)、用水和燃氣及計量數(shù)據(jù)于一體，具有抄收速度快、計算精度高、抄表實時性好，可直接與營業(yè)計算機聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點。采用自動抄表系統(tǒng)可以緩解抄表人員的勞動強度、降低人為因素造成的抄表誤差、準確而便捷采集用戶用電數(shù)據(jù)、降低損耗、降低用水和燃氣運營成本，同時對于加強用水和用燃氣管理，防止國家能源損失、減少貪污腐敗現(xiàn)象都具有現(xiàn)實和積極的意義。
二、系統(tǒng)概述
深圳華奧通無線遠程集中抄表系統(tǒng)是根據(jù)自來水和燃氣用戶特征以及水、氣系統(tǒng)管理現(xiàn)狀而設(shè)計，該系統(tǒng)利用無線通訊作為通訊媒介，實現(xiàn)遠程采集用戶的用水、用燃氣數(shù)據(jù)、監(jiān)控用戶的使用狀態(tài)，并能對用水、用燃氣數(shù)據(jù)進行分析作為上級決策提供依據(jù)，同時，該系統(tǒng)預(yù)留增值服務(wù)功能為將來系統(tǒng)擴展準備了更大的空間。
和同類系統(tǒng)相比具有如下優(yōu)點：
l 遠程抄讀用戶用水、用燃氣數(shù)據(jù)，準確率達到100%；
l 徹底解決傳統(tǒng)無線通訊問題，上行使用GPRS，PSTN，GSM等多種公用通訊網(wǎng)絡(luò)，下行使用無線通訊，通訊成功率達到100%；
l 重點戶水表、燃氣表整點用量監(jiān)控；
l 能有效節(jié)約營運成本；
l 能有效監(jiān)控用戶的用水、用燃氣狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和處理異常；
l 能對用戶水、燃氣數(shù)據(jù)進行分析,為上級管理提供決策依據(jù)；
l 杜絕由于抄表誤差而帶來的糾紛，準確及時產(chǎn)生結(jié)算清單；
l 支持遠程控制，以斷水、斷燃氣的方式來懲罰欠費用戶；
l 自動路由，自動中繼續(xù)技術(shù)，方便用戶安裝。
三、系統(tǒng)組成
系統(tǒng)主要由集中器、中繼器、無線水表、無線燃氣表、POS機、主站管理軟件、無線通訊網(wǎng)絡(luò)等組成。
3．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。
圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
四、無線遠程集中抄表產(chǎn)品介紹
4．1 無線水表功能/技術(shù)參數(shù)
4．1．1 主要功能
l 無線水表用水計量，精度：B級、C級；
l 支持無線遠程通訊，最遠距離700—900米；
l 支持階梯水價的多種費率時段，費率時段可靈活配置；
l 支持軟件在線升級；
l 內(nèi)置繼電器，可遠程控制水表電動閥門通斷；
l 每小時凍結(jié)1次用水量，保存90天用水量；
l 檢測、記錄、上傳電池電壓變化信息；
l 檢測并記錄非法攻擊無線水表的事件，如磁攻擊、倒裝等。
l 支持POS機無線抄表，調(diào)試無線抄表網(wǎng)絡(luò)；
圖4-1無線閥控水表A 圖4-2無線閥控水表B
4．1．2 技術(shù)參數(shù)
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技術(shù)參數(shù)及規(guī)格 |
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DN20 |
DN25 |
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精 度 |
B級 |
B級 |
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最高工作壓力 |
1.0 MPa |
1.0 MPa |
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最高耐壓 |
2.0Mpa，3分鐘 |
2.0Mpa，3分鐘 |
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壓力損失： |
小于等于0.1 MPa |
小于等于0.1 MPa |
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流量最大允許誤差 |
Qmin—qt：±5％
Qt — qs：±2％。 |
Qmin—qt：±5％
Qt — qs：±2％。 |
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生產(chǎn)流量檢定點 |
(0.9~1)qp、(1~1.1)qt、(1~1.1)qmin |
(0.9~1)qp、(1~1.1)qt、(1~1.1)qmin |
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樣機試驗時流量點 |
(0.95~1)qs，(0.9~1)qp，(0.95~1.05)0.5qp，(1~1.1)qt，(1~1.1)qmin，，0.5 qt、1.5qp |
(0.95~1)qs，(0.9~1)qp，(0.95~1.05)0.5qp，(1~1.1)qt，(1~1.1)qmin，，0.5 qt、1.5qp |
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閥門開關(guān)次數(shù) |
不少于1000次 |
不少于1000次 |
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環(huán)境溫度 |
0℃～50℃ |
0℃～50℃ |
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工作水溫 |
0℃～50℃ |
0℃～50℃ |
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水表防護等級 |
IP68 |
IP68 |
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休眠電流 |
小于11uA |
小于11uA |
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電池工作壽命： |
不低于5年 |
不低于5年 |
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計量傳感器 |
光電直讀 |
光電直讀 |
B級水表流量范圍
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Type |
Qs
Overload
Flow |
Qp
Permanent
Flow |
Qt
Transitional
Flow |
Qmin
Minimum
Flow |
Minimum
reading |
Maximum
reading |
|
m3/h |
L/h |
m3 |
|
DN15 |
3.0 |
1.5 |
120 |
30 |
0.0001 |
9999.9 |
4．2 無線燃氣表功能/技術(shù)參數(shù)
4．2．1 主要功能
l 無線燃氣表用水計量，精度：B級、C級；
l 支持無線遠程通訊，最遠距離700—900米；
l 支持燃氣表多種費率時段，費率時段可靈活配置；
l 支持軟件在線升級；
l 內(nèi)置繼電器，可遠程控制燃氣表電動閥門通斷；
l 每日時凍結(jié)1次用燃氣量，保存90天用水量；
l 檢測、記錄、上傳電池電壓變化信息；
l 檢測并記錄非法攻擊無線燃氣表的事件，如磁攻擊、倒裝等。
l 支持POS機無線抄表，調(diào)試無線抄表網(wǎng)絡(luò)；
l 產(chǎn)品符合國家安全防暴標準；
圖4-3無線閥控燃氣表A 圖4-4無線閥控燃氣表B
4．2．2 技術(shù)參數(shù)
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項 目 |
技術(shù)參數(shù)及規(guī)格 |
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1.6L |
2.5L |
4.0L |
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公稱流量Qn (m3/h) |
1.6 |
2.5 |
4 |
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最大流量Qmax (m3/h) |
2.5 |
4 |
6 |
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最小流量Qmin(m3/h) |
0.016 |
0.025 |
0.04 |
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基本誤差限
Qmin≤Q<0.1Qmin
0.1Qmin≤Q≤Qmax |
≤±3% |
≤±3% |
≤±3% |
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≤±1.5% |
≤±1.5% |
≤±1.5% |
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最大工作壓力(kPa) |
10 |
10 |
10 |
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進表燃氣壓力 |
≤5kPa |
≤5kPa |
≤5kPa |
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總壓力損失Q=Qmax (Pa) |
≤200 |
≤200 |
≤200 |
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機械壓力損失Q=Qmin (Pa) |
≤60 |
≤60 |
≤60 |
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計數(shù)器最小讀數(shù)(dm3) |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
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計數(shù)器最大讀數(shù) (m3) |
99999.999 |
99999.999 |
99999.999 |
|
貯存在環(huán)境溫度 |
5℃～40℃ |
5℃～40℃ |
5℃～40℃ |
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工作環(huán)境溫度(℃) |
―25～60 |
―25～60 |
―25～60 |
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計量傳感器 |
光電直讀 |
光電直讀 |
光電直讀 |
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存放、搬運、運輸要求 |
直立、防震、防跌落、防撞擊 |
直立、防震、防跌落、防撞擊 |
直立、防震、防跌落、防撞擊 |
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安裝要求 |
通風(fēng)、防潮、避火、防雨、防塵、避陽光直射 |
通風(fēng)、防潮、避火、防雨、防塵、避陽光直射 |
通風(fēng)、防潮、避火、防雨、防塵、避陽光直射 |
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耐久性Q＝Qmax |
運行2000小時后符合國標要求 |
4．3 無線集中器功能/技術(shù)參數(shù)
4．3．1 主要功能
l 可定時或?qū)崟r采集、存儲無線水表、無線燃氣表的數(shù)據(jù)；
l 通過GPRS、RJ45、RS232、PSTN與主站進行數(shù)據(jù)交換；
l 通過無線與手持POS機進行數(shù)據(jù)交換；
l 每臺無線集中器最多管理1000臺無線水表或無線燃氣表；
l 支持點抄無線水表或無線燃氣表功能；
l 采集和記憶當前無線水表或無線燃氣表閘閥工作狀態(tài)；
l 轉(zhuǎn)發(fā)來自主站中心控制信息，實現(xiàn)對無線水表或無線燃氣表的遠程控制；
l 實時抄表成功率：95%，24小時抄表成功率：100%；
l 選配太陽能供電或充電；
圖4-5 集中器
4．3．2 技術(shù)參數(shù)
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項 目 |
技術(shù)參數(shù)及規(guī)格 |
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工作電壓 |
AC220V/50Hz， 區(qū)間AC85－264V，50Hz±5％ |
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保存溫度 |
-30℃～+65℃ |
|
工作溫度 |
-10℃～+55℃ |
|
相對濕度范圍 |
10～95％RH |
|
有功功率 |
< 3W |
|
無線通訊頻率 |
433MHz |
|
無線通訊距離 |
700—900米， |
|
高可靠性 |
采用防水箱可室外安裝，箱體可必須安全接地 |
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設(shè)計壽命 |
10 年 |
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失效率 |
<0.3% |
4．4 無線中繼器功能/技術(shù)參數(shù)
4．4．1 主要功能
l 可靠轉(zhuǎn)發(fā)集中器至無線表具之間的數(shù)據(jù)通訊；
l 電池供電，要求低功耗工作；
l 選配太陽能供電或充電；
圖4-5 中繼器
4．4．2 技術(shù)參數(shù)
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項 目 |
技術(shù)參數(shù)及規(guī)格 |
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工作電壓 |
AC220V/50Hz， 區(qū)間AC85－264V，50Hz±5％ |
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保存溫度 |
-30℃～+65℃ |
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工作溫度 |
-10℃～+55℃ |
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相對濕度范圍 |
10～95％RH |
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有功功率 |
< 3W |
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無線通訊頻率 |
433MHz |
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無線通訊距離 |
700—900米， |
|
高可靠性 |
采用防水箱可室外安裝，箱體可必須安全接地 |
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設(shè)計壽命 |
10 年 |
|
失效率 |
<0.3% |
4．5 無線手持POS機功能/技術(shù)參數(shù)
4．5．1 主要功能
l 以無線的方式現(xiàn)場實時設(shè)置、修改集中器相關(guān)運行參數(shù)；
l 集中器自動接收、存儲表具數(shù)據(jù)信息，通過手持機讀取集中器中的所有有效的具信息，對集中器下發(fā)表閥開關(guān)命令，并收集表端狀態(tài)信息；
l 基于Windows CE 5.0操作系統(tǒng)的工業(yè)級掌上電腦。128MB RAM,128MB ROM,超大LCD彩色觸摸屏；
l 集成遠距離激光條碼掃描器；
l 支持WiFi，通過無線網(wǎng)與局域網(wǎng)相連；
l 支持Bluetooth ，可使用藍牙打印票據(jù)和條碼標簽；
l 通過GPRS使戶外用戶能夠隨時與總部保持聯(lián)系；
l 支持GPS實現(xiàn)定位；
l 中文手寫輸入，支持簽名捕獲功能；
l 工業(yè)級IP54硬件設(shè)計，經(jīng)久耐用，可在惡劣環(huán)境中使用；
l 具有良好的性價比；
圖4-5 中繼器
4．5．2 技術(shù)參數(shù)
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項 目 |
技術(shù)參數(shù)及規(guī)格 |
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處理器 |
SAMNSUNG 400 MHz |
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CPU內(nèi)存 |
FROM128MB, RAM 128MB SDRAM，可通過SD卡槽進行擴展，最大支持2GB |
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顯 示 屏 |
3.5in QVGA (240*320像素) 彩色，透反射式TFT-LCD，LED 背光 |
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操 作 系 統(tǒng) |
：Microsoft Windows CE 5.0操作系統(tǒng)（多語言） |
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鍵盤功能鍵 |
25+1子母數(shù)字背光鍵盤，柔軟按鍵，支持手寫輸入 |
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標 準 通 信 |
USB1.1主機和客戶端，RS232接口 |
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標 準 電 池 |
3.7V 3200mAh鋰離子電池 |
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內(nèi)部備用電池 |
17mAh |
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內(nèi)置無線通信選件 |
藍牙接口Class2 V1.1，無線網(wǎng)符合IEEE802.11b/g標準(11Mb/S-54Mb/S)，GSM/GPRS通信模塊(900/1800/1900MHz) |
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信息采集方式 |
無線通信，觸筆，輸入板，條碼掃描，錄音，攝像 |
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音 頻 |
外置麥克風(fēng)和揚聲器, 附帶迷你耳機插口2.5mm |
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尺 寸 |
190x80x25mm重量：400g（帶標準電池） |
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掃描/解碼速率 |
60±5次/秒 |
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識讀角度 |
54°，高效讀取角度44° |
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可支持條碼類型 |
中國郵政碼、Code 39、Code 93、Code 128、EAN-8、EAN-13、UPC、交叉二五碼等標準、一維條碼。符合標準：光安全性，IEC 825，為激光一級品認證：UL 60950 and UL 1604CCC, TUV, CE mark,CCC |
4.6 通訊網(wǎng)絡(luò)
管理中心與集中器之間：GPRS，GSM，PSTN，RS232等可選；
無線水表、無線燃氣表與集中器之間：無線通訊；
無線水表、無線燃氣表與POS機之間：無線通訊；
集中器與POS之間通訊：GPRS，RS232。
4.7 管理系統(tǒng)
該軟件采用面向?qū)ο蟮姆植际杰浖M件CORBA技術(shù)，提供雙向通訊、低壓控制、報警監(jiān)控、低壓抄讀等中間件，為支持本系統(tǒng)與多種平臺下的管理系統(tǒng)之間的互操作提供可能，也為本系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供了更大的操作空間，主要功能如下：
（1）、數(shù)據(jù)采集
1） 數(shù)據(jù)采集通信工作站支持PSTN、GSM、GPRS方式從集中器獲取數(shù)據(jù)，采用
無線通訊方式從無線水表、無線燃氣表獲取數(shù)據(jù)。
2） 可以定時或者隨時采集用戶無線水表、無線燃氣表的計量、用水和用燃氣事件、
開關(guān)閥狀態(tài)等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集準確、完整且可靠，為用水和用燃氣結(jié)算提供了
可靠的依據(jù)。
3） 可以根據(jù)實際應(yīng)用需要設(shè)置定時抄表的時間間隔、重抄次數(shù)等，靈活定制抄表策略，管理方便。
4） 對于無法抄錄的計量點可以發(fā)出警報，以提醒管理人員采取相應(yīng)處理措施或者
人工召抄。
5） 對于因通信主站故障導(dǎo)致的未能抄錄的數(shù)據(jù)，在主站恢復(fù)正常時將自動實施補
抄。
（2）、計量監(jiān)測
1） 遠程監(jiān)測用水和用燃氣計量裝置的運行信息，分析計量故障、竊水、竊燃氣等
信息，及時發(fā)現(xiàn)客戶用水和用燃氣異常情況，生成各類標識的報警信息，如數(shù)據(jù)異常、通信異常、計量設(shè)備故障等。
2） 報警信息包括收到報警的時間、報警發(fā)生的時間、報警類型及詳細報警信息等。
（3）、水表和燃氣表通斷控制
1） 動態(tài)監(jiān)測用戶的用水和用燃氣的狀況，為上級用水和用燃氣政策的執(zhí)行管理提
供準確、及時的數(shù)據(jù)。
2） 根據(jù)需要對用戶的階梯用量定額進行修改，在達到預(yù)警范圍時，進行預(yù)關(guān)閥報
警。
3） 系統(tǒng)還具備遠程強制關(guān)閥功能，對惡意欠費用戶立即關(guān)閥。
（4）、自動路由
1） 系統(tǒng)可自動尋找每塊無線水表、無線燃氣表通信路由。
2） 系統(tǒng)可對所有無線水表、無線燃氣表累計的通信結(jié)果進行分析，選擇其最佳的通信路由，實現(xiàn)對通信路由的自動優(yōu)化。
（5）、檔案管理
實現(xiàn)檔案信息的管理功能，系統(tǒng)可對設(shè)備（例如集中器、中繼器、無線水表、無線燃氣表）、參數(shù)等資料進行管理，對系統(tǒng)各種參數(shù)進行配置和修改。
（6）、統(tǒng)計分析
1） 按階梯單價規(guī)定的定額，統(tǒng)計不同單價內(nèi)用水、用燃氣量的功能，包括不同季節(jié)、不同時段的最大用水量和用燃氣量。
2） 分析總表計量數(shù)據(jù)與分戶無線水表、無線燃氣表集合后之間的誤差值，尋找水量（燃氣量）損失原因，降低能源不正常的損耗；
3）根據(jù)統(tǒng)計供水和供燃氣的可靠性指標，分析找出提升供水和供燃氣的可靠的方法；
4）統(tǒng)計無線水表、無線燃氣表故障事件，針對故障現(xiàn)象，分析產(chǎn)生原因，與廠家一同提升產(chǎn)品質(zhì)量、系統(tǒng)管理質(zhì)量；
（7）、報表管理
系統(tǒng)提供了專用和通用（如Excel）的電子制表功能，用戶可方便的建立和修改報表的格式和內(nèi)容，方便的進行打印。報表內(nèi)容主要包含以下部分：
1） 用戶信息管理報表
2） 用戶水量、燃氣量統(tǒng)計報表
3） 水量、燃氣量分析比對報表
4） 水量、燃氣量損耗報表
5） 報警信息報表
6） 用戶自行定義的其它報表
（8）、曲線及圖形
1）具備實時及歷史數(shù)據(jù)顯示、設(shè)備參數(shù)顯示、查詢等功能。
2）具有任意計量點水量、燃氣量的曲線趨勢圖，并可按月、年顯示電量曲線。
3）具有多種顯示方式，例如數(shù)值、棒圖、曲線趨勢圖、表格、餅圖等。
4）實現(xiàn)在線數(shù)據(jù)查詢、拷貝和打印歷史文檔功能。
所繪制的曲線包含以下幾類
a. 水量、燃氣量曲線
b. 水量、燃氣量損耗率曲線
（9）、系統(tǒng)安全
1）具備用戶和權(quán)限管理、系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)存儲和備份等系統(tǒng)管理功能。
2）操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的安全：授權(quán)使用用戶、關(guān)閉不必要的端口、及時更新補丁。
3）應(yīng)用系統(tǒng)權(quán)限控制到菜單級，不同權(quán)限的用戶只能執(zhí)行相應(yīng)的菜單規(guī)定的操作。
系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)庫有嚴密的安全保密措施。
五、前景展望
l 智能水表、無線水表
中國擁有十二億人口的市場，假設(shè)每十人擁有一只智能水表（12億/10）就得一億二千萬只水表，根據(jù)現(xiàn)有管道水擁有量及發(fā)展趨勢，按國務(wù)院《中國21世紀議程》明確指出城市家用水表普及率應(yīng)達到100%的目標，預(yù)計未來十幾年乃至三十年時間才能達到普及率目標，且城市居民用戶逐年還在增加，可以預(yù)言，該產(chǎn)品的需求將在很長時期內(nèi)長盛不衰，市場前景十分廣闊，是一個具有規(guī)模效益的產(chǎn)品。
目前仍然采用“先供水，后收費”的抄表計費辦法，自來水部門需派大量人力抄表收費，而且相互扯皮，發(fā)生糾紛拖欠水費的情況屢有發(fā)生，實際上已形成了一種沒有錢也可以用水的事實。即增加了供水管理的難度和供水成本，降低了供水效益又直接影響了水商品化和供水管理體制改革的進程。有關(guān)資料表明大多水企業(yè)都背負著巨額的虧損與沉重的債務(wù)包袱，負重爬坡，步履蹣跚。因此，市場經(jīng)濟促使城市供水按經(jīng)濟規(guī)律、價值法則辦事已刻不容緩。當前，水部門都在采取各種措施尋求現(xiàn)代化的科學(xué)管理手段，為此市場對質(zhì)優(yōu)價廉的新型智能水表已顯的十分迫切和需要，所以無線水表剛好趕上現(xiàn)在發(fā)展的好時機。
詳細智能水表、無線水表的未來5年發(fā)展趨勢，請見如下附件；
l 智能燃氣表、無線燃氣表
隨著國家西氣東輸工程的實施，全國主要城市正逐步普及天然氣的應(yīng)用，與之配套的燃氣表需求近幾年來以幾何倍數(shù)猛增，同時，免上門抄表收費的智能預(yù)付費氣表、無線燃氣表越來越受到各燃氣公司及用戶的青睞。
每個城市（省城約為60萬戶）按30萬臺燃氣表計算，100個這種城市，需安裝3000萬臺氣表，其中50%用智能燃氣表和無線燃氣為1500萬臺，就有45億元的需求。燃氣表市場蘊藏著巨大的商機，市場前景非�？捎^。
l 附件：水表市場未來五年預(yù)測
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