全新的真正直读式三表远传系统

——摄像技术直读式远传系统
　　中美合资北京北保电器有限公司总经理 国家发明奖获得者 梁志伸
三表远传采集抄表自动交费系统是智能化小区很重要的体现部分，是目前摆在我们面前最迫切又不好解决的任务之一，它比安防、宽带接入更迫切又难做得多，从国外三表四表收费也是很难的事，因为是每家每户都要去抄去收，并且和钱打交道一点不能马虎，要准确无误又便捷，要求投入又少，要做好这几个要求是比较难的，实际上都动用了当今的最新科技成就才易办到，每个环节的解决都是用到当今最新的技术来解决，用到的领域很宽。北保电器公司就是按“一步到位”——即现时最先进的行列的理念来做的，我们始终努力做到这点。无论题目的大小，大家可以看出，我们公司每个项目提出的理念会有更新的感觉，如果读者有这点感觉，将是对我们极大的支持了。希望读者提出宝贵意见，不断完善，我们的成就含有您一份十分宝贵东西——支持。

一、 直读式远传三表数据的提出

　　过去和现在大多数做三表远传的都是用表具字轮某位数通过磁珠先把计量数字变成电脉冲数量，再累加，传到上位计算机进行远传抄收。是通过三步来完成传送：①传感器变换；②暂存累计；③通讯传到远方。一个计量数据，通过上述三个过程都可能产生差错，结果造成不准确。最后得到的数据和表具面上指示数不一致，人们十几年的努力还是没有完全解决，上述三个环节每个环节都可能出错，特别是第①步和第②步，错的机会较多。而且一旦有错就无法纠错，所以为了解决脉冲累积方法造成的差错，改为即读即传送把累计环节去掉，少了一个环节，就成了即读式仪表远传系统，也有称“直读式远传系统”。特征是每表每字轮每位有代码，平时不工作，只需读数据时，才给表具传感器加电，发光管发光把每位数据相应数编码，并按所编码形按位取样后通过双音频或BCD码传到上位机，上位机看到的数据还是每位数的代码，把代码对应的数字，以某种通讯协议方式例如双音频通讯方式，传到上位机之后，把双音频所代的码译成数字再显示出来，所显示的数字是通过取样、传输、译码等环节，一旦有所干扰双音频就不译码，就无法显数字或“丢位”。也称误码范畴，这种方法比原来略有好处，但到现在，92年开始闻世以来，约十年的努力，大力改善，但还没做到人们想要看到的数据和表具的表面上的数字一样，一点都不差错，要想一点都不差，那只能用摄像机把当时的显示数字摄录下来，再把图像传送到上位机显示图像，只有这样做才是真正直读式抄表系统。相对而言，代码即时传输方式只能称为准直读式或伪直读式，图像传输才能真正直读式远传系统。

二、 图像传输三表远传有什么优越性

　　特点：真正直读，一目了然，准确无误，用户和收费管理双方100%放心，具有法律效果，我厂曾做了准直读式或伪直读式，多年来都没真正解决，一旦高位出错，如百位或千位出错，就相当成百上千出错，因为三个环节都会有误码存在，这是客观规律，只不过是10-2～10-9之间变化而已，之所以人们过去几年对三表远传有看法是因为错数多，结论是：不够准确还很难改进，当然，原因很多不在此述。因此，图像传输三表远传其优越性显而易见：就是准确无误。长久以来人们追求的就是“准确”二字，余下的问题都好安排。此外，可在强干扰环境中工作，如电力线载波无线电传输等更能显出其优越性。

三、 系统的构成：

　　1.实时摄录图像；2.传输图像；3.存储图像；4.图像处理；5.物业管理平台。

　　构成简述：

　　1．每个表具有一个类摄像系统，利用电视行帧扫描成像原理，把表具显示的数字摄录下来，并经过图像信息予处理或多次压缩以便于满足传输要求，在1㎝宽，长4㎝的5位数字，压成适当点阵后传输。

　　2． 传输图像

　　摄像后，以图像帧传输，即一帧是有很多行组成，每行有很多点组成，每点以象素组成，每象素以“0”“1”比特组成，是以串行“0”“1”数据流传输的。目前已做到1㎝×4㎝面积有2K象素已够清晰，同手机显示屏象素差不多，传输根据需要可以有线传输和无线传输两大类。在新的小区用有线传输较合理，实际上每个城市新建的小区户数只占百分之几，而城市90%以上目前还是入户人工抄表计费，如果用这套系统无线传输，就可以为自来水公司和燃气公司满周期更换表具时，换装有此系统的表，将为一个城市具有远传抄表，而且很准确的并可实现银行划拔费用功能创造条件，将准确的数据交银行，按户划拔费用，这是个方向。

　　ⅰ.有线传输：
表具得到上位机指令“读数”之后，表具摄像机即工作并同时上传2K比特数据（一帧图像）一般为5位数，即每表占用2Kb的图像空间。可以每月采集一次或三个月采集一次，分别另存在上位机上。

　　ⅱ.无线传输：
这种方式在新建小区应少用，主要用于城区改造不便再铺设线缆的地方或没有装远传而现在想装远传的新楼和分散型别墅，例如水表，水表本身装有无线电发射装置，每吨水向楼外发一次图像数据。楼层有一个接收存储器，每走一吨水发信号一次，都把原先图像复盖一次，即把上次发的图像信号复盖。当抄表时，只对楼层发出收集信号指令，每层依次向收集机发信号，收集机可为手持式，也可车载式，抄表人员驾车到楼前即可收集到数据，收集到数据之后，回到本部再装收集到的数据转入物业计算机或者收集者可用电话网从楼层收数据，如果无线电互联网逐步普及实用，也可通过无线互联网收数存储起来，备计算管理收费等等。如果是高层楼可在楼顶上装一个小型双工无线发射接收机，把全楼的数据都收集到楼顶，待收集员来收集。

　　ⅲ、无线收发是需要电源的，楼层可用户外电源供电，平时只耗5mA6V，相当30mW。
水表、气表都自发电，装有一个超微型发电机，如同人动电能手表自发电的道理一样，气表用字轮转动发电，气表精度不受影响；水表，用水流过表本身叶轮转动时磁力线切割线圈发电，平时发电存放在一个电容和一个扣式充电电池里。每用1吨水所发的电能，足够发射所需的电，用1/4电能就可发射，所以每吨水余下3/4的电能储备，要想作水表无线远传，水表自发电是必须的。用电池不仅不实用，也维护不起，几十万户，电池就无法更换，进户换电池都是问题，因此自发电的自来水表是无线远传的基础，也是必备的。

　　各种传输协议原则上都可以，我们认为最好用IP联网传输最好，符合建设部的要求，也符合互联网的要求。

　　3.存储图像

　　①. 楼层存储器
由于无线远传只是户内先传到户外楼层，等待抄表员或主机通过互联网来收数，所以要设图像暂存器。每个表按2Kb来分配，每层最多8户，每户三表，即24×2Kb=48Kb，其他信息在内64Kb就够用。存储器上附有万年历时钟，都记下最后一次对应的时间。所以除图像数据之外还有两个重要的附加信息，一个是表号，另一个是时间。有了这三个参数就基本上可对一个小区进行准确收集。
　　
　　②. 计算机存储器
对于一个小区或一片，表号是唯一的。可设四位数（一万户以内）如果再大可设6位数（一百万以下等等）或7位数。计算机有较大的空间，就图像而言，每户一表2Kb，100万户才用2G，而目前普通计算机硬盘都在40G～100G之间，足够存几年的数据。

　　4.图像处理

　　从用户收集到的是含有数据的图像。图像处理就是把数据从图像中取出来。这是整套系统的核心。其实大家对这种图像处并不陌生，是有十分成熟实用的软件。大家寄信信封左上角有六位邮政编码，是手写填入的，当邮信件自动分选时，飞快而过。就知道信件发到省、市、地区。首先，飞过之时，摄下图像立即判断，每格内的数字写的是什么，既使手写千姿百态，计算机对阿拉伯字码神速判断，准确分选。而现在是十分规整的印刷字体，就更没问题了。这种技术也常用在“商务通”手写录入数字、字体、连笔等都能准确判别后录入数据库。录入数据库后就完成整个远传数据过程。为什么要用这样的转换过程，是因为这种技术有极强的抗干扰性是其他编码无法比的，用图像传输数据，已经是高级智能的体现，在传输图像时，只是一行行黑白点，并不代表任何约定的编码可言，即使同样的字，比如“2”字，字体可瘦可肥，可长可短，可斜可歪，用人眼判断就是相同的“2”字，这是一个高级判断是没错的，如果“2”字是由50个小点组成的，在传输过程中少了十几个黑点，结果“2”字有几个处为白点不连续，其实看上去就是 。还是2字这就是说传输比特误码率为10-1或0.3，如果均匀分布0.5误码还能正确提出数据，这样大的误码还能提出准确的数据，过去没听说过，这是不可想象的，这就是本文的创新和核心之处，如果常规代码传输，10-3作为数据，就不能用，只能反复多次纠错重发而有的无法纠错的场合就造成误字。这种奇强的智能纠错，使“真正直读式”有很强的生命力，也许今后有发展前途。在多表远传的领域特别是用无线远传和电力线载波，在易受干扰的场合，就特别有用。这种技术，用在城市干扰特大的环境中显出其极大的优越性。

　　5.物业管理平台

　　是处理日常操作规程，是管理领域，数据远传采集成功后，打印票据、收费通知，有管理软件所支配，由于技术不断进步。从物业平台与银行约定对用户划拔收费成为可能，如用户有意见，即可从计算机上调出本月图像，有年月日及表号，提供法律依据，我们将努力做得尽可能好一点。