小口径智能远传水表自动远程阀控功能的规则实现
- 2019/9/25 9:51:26 19443
- 来源：环球表计
【仪表网 行业应用】智能远传水表在近年来随着技术的不断成熟逐渐兴起，得到了国内各水务行业的大范围推广应用。智能水表技术解决了传统水表抄表、停复水的人力成本和水量纠紛等问题，使水表从传统的用水计量拓展至自动抄表。远程阀门控制和定量用水等功能，为供水行业的管理技术进步做出了重要贡献。
“互联网+智能水表”使水表产业向自动化、信息化、智能化迈出了重要一步。“互联网+智能水表”技术不再以智能水表产品为中心，而是将智能水表终端融入供水设备测控系统和互联网应用的整体架构中，来进一步体现智能水表在供水行业管理系统中的地位和作用。
长沙供水智能水表的使用经验
智能水表使用的大致情况
长沙供水自2012年开始使用智能远传水表，经过前期试点和小范围测试，取得了良好的运行效果。经过多年实际应用和业务梳理，逐渐形成了相对完善的智能水表业务管理体系。现已将智能水表相关设计安装规范写入《长沙市住宅供水设计导则》( DBCJ011-2017)未来将智能水表作为日常业务全力推行。目前长沙供水智能水表管理系统内已登记智能水表数量为65.2万，其中接管运营后自动阀控智能水表数量为32.4万，并且未来几年长沙城区智能水表总量仍将以每年约15-20万左右的速度递增，未来数量庞大的智能水表用户管理将带来的压力和挑战，而智能水表的自动化远程管理则为我们提供了新的运维模式和管理思路。
目前长沙供水所用小口径智能水表具备实时远程抄读数据，实时远程阀门控制功能特性，数量规模和功能特性在国内供水企业中相对靠前。长沙水业集团所用的一套智能水表设备通信协议，由长沙水业集团与中标入围水表厂商共同协商拟定，具有广泛的代表性和兼容性，同时经过前期调整测试，长沙水业集团所使用的有线智能远传水表从技术层面上已经可以实现不同厂商间同类型水表的互通互换。
由于长沙供水的智能水表使用量大且具备实时远程阀控功能，开发一套完备的后台自动阀控策略，减少人工参与的阀控环节已经成为必要管理手段。为了将长沙水业集团的管理策略融入到自动远程阀控的具体细节中，并且逐步深入现场实际问题处理环节，在此将长沙水业集团小口径智能水表远程阀控规则做具体说明，以促进从机械水表逐步向智能水表的行业趋势方向的平缓过渡转换。
长沙供水智能水表使用的具体规则
智能水表的通讯机制
目前小口径智能水表设备的通信机制基本上都是总线占用制，长沙也不例外，即对同一集中器设备下的智能水表，同时只能执行一一个阀控操作，同一集中器下不能同时对多个水表进行阀控操作；当一个阀控操作处理完成后，集中器下发下一条阀控指令至对应水表，完成第二次阀控操作，以此类推按照排队式完成批量阀控操作。
智能水表系统端进入阀控指令队列生成及发送规则
智能水表每日预结算
预结算是从供水企业营销系统内的周期开账结算概念转变而来。传统机械水表有固定抄表周期，一般一个月或两个月进行一次抄表并开账结算。由于智能水表可以做到每天自动抄收水表读数，所以理论上也就能够做到对每块智能水表进行每天开账结算的精细化管理。智能水表的每日预结算功能，也就是基于智能水表的每天模拟开账程序，可以作为单独的每日账务明细，也可以等到后台实际开帐日再计入营帐系统的实际账务进行结算。
基于智能水表的每日水费预结算，我们可以根据每天用户用水量来进行水费减扣，对账上余额不足用户进行对外短信或者微信端的缴费提醒，当用户欠费达到一定额度，我们也可以通过远程自动关阀催费功能对用户进行限水催费，并且在用户缴费后实时远程开阀复水。
智能水表的实时余额
实时余额是目前长沙水业集团营销系统中仅智能远传水表用户才有的账上剩余金额结算结果，区别于机械水表的结算余额，由于计算了上次开账后当期使用的水量水费，一般低于机械水表周期的结算余额。对每个智能水表的账上实时余额与结算余额关系，公式计算方法如下：实时余额=结算余额-本开账周期预结算新产生水费-历史欠费
智能水表集抄系统预结算结果对用户短信发送规则
当每日预结算计算完成后，用户的实时余额将会更新。用户接水点账户上实时余额低于10元、5元、0元时，系统都将分别发送提醒用户进行水费预存的短信，多共发送三次;当用户余额不足-10元(欠费10元以上)时，集抄系统将对已开启欠费自动关阀催费功能的智能水表进行自动关阀限水，需要用户缴纳足够金额的水费才会自动远程开阀复水。
阀控指令队列生成及发送规则
智能水表集抄系统每天获收预结算结果，更新所有智能表用户的实时余额，并将欠费水表放入欠费待关阀队列，根据欠费金额大小形成每天的待关阀用户队列清单。在自动关阀功能开启执行后，依据集中器编号逐个发送远程阀控指令,完成系统队列中全部集中器的单批次阀控指令下发，然后每间隔一定时间后再次轮询指令队列，重新对全部有待发指令的集中器设备发送下一轮阀控指令,直至系统自动关阀停止时间或者阀控队列全部发送完成。
在自动阀控功能上线初期，为结合长沙水业集团日常供水业务实际，智能水表欠费自动关阀功能只在工作日指定上班时间段才会对欠费用户自动关阀停水，且运行时间可自主调控，随着业务规模的不断成熟推广，该功能逐步转向全天候自动远程开关阀;另外由于考虑到智能水表同传统机械水表的区别过大，鉴于目前水司员工对智能水表的业务熟悉程度、用户投诉量和投诉处理能力等客观因素，前期每天制关阀一定数量的欠费智能水表，以保障初期供水业务的稳定正常运行，随着时间推移将逐步放开限制，并终不再设限。
智能水表的自动开阀功能24小时全天候有效，即用户只要在系统内缴清欠费，实时余额为正，就会触发生成远程开阀指令并下发使现场智能水表自动开阀复水。
图1 智能水表自动开阀复水
关于远程阀控指令的优先级
智能水表集抄系统内，为了实现对水表指令的简单化管理，单个水表同一时间只保留一个未下发的阀控指令。对于该水表的待发阀控指令，系统按以下优先级保存和下发执行，具体区别在系统阀控历史记录功能中体现。
手动开阀>自动开阀>手动关阀>自动关阀
智能水表设备的阀控指令下发执行规则
智能水表的实时开阀与关阀执行规则基本一致，同时与现有绝大多品牌智能水表实时阀控功能基本保持一致，阀控工作执行流程图表示如下:
图2 阀控工作执行流程图
目前长沙水业集团智能水表集抄系统的自动阀控功能部分参数：
自动阀控指令的开启时间可调(目前设置为每天9点)，自动阀控指令结束时间可调(目前设置为每天16点)，单个集中器下发时间间隔可调(目前设置为8分钟)，每天总自动关阀数量可调(目前设置为2000次)。每天自动远程开阀数和远程人工手动阀控数由于具备较高优先级规则，不设具体数量限制，欠费已关阀用户激清欠费后实时F发自动远程开阀指令。
由于智能水表阀控规则基于水司实际业务需求比较复杂，为保证自动关阀功能的逻辑管理规则可控，同时保障厂商现场设备的稳定性和功能简单性，目前长沙水业集团集抄系统后台阀控策略规则均在机房服务器端由后台程序实现统一管理，由大型系统服务器硬件完成大运算量计算和阀控指令规则的生成下发，阀控指令队列保存在服务器端，集中器端只负责接收、执行阀控指令，并返回终指令结果。智能水表系统的抄读功能设计也采用与此类似架构实现，以保障整个系统架构的稳定性。
当系统端显示集中器不在线或集中器忙时，阀控指令将保存在服务器端，为待发送状态。当集中器登录上线，向服务器发送心跳包报文，告知集抄系统已在线且可接收指令后，系统端将阀控指令下发，并等待阀控执行结果，若超出一定等待时间后仍未收到远端设备的指令反馈，系统端将重发指令。单条指令多重下发3次，当超过3次等待时间1均未收到阀控结果反馈即认为本次阀控操作超时失败，在系统内形成阀控历史记录。(作者：长沙水业集团 朱沛/唐璞)
(原文标题：城区大规模小口径智能远传水表 自动远程阀控功能的规则实现(上))
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