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LoRa遠(yuǎn)距離無(wú)線遠(yuǎn)傳預(yù)付費(fèi)智能水表及
遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)方案書(shū)
一、概述
LoRa遠(yuǎn)距離無(wú)線遠(yuǎn)傳智能水表是我公司為提高水表能耗參數(shù)的綜合計(jì)費(fèi)管理水平而設(shè)計(jì)的新興技術(shù)。它以全自動(dòng)的抄表方式取代了傳統(tǒng)的人工抄表方式，和同類抄表系統(tǒng)相比，具有無(wú)需施工布線、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自適應(yīng)、免調(diào)試、免維護(hù)、運(yùn)行穩(wěn)定、方便擴(kuò)展的特點(diǎn)。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，對(duì)居民水表的使用狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)和統(tǒng)一管理，減少了人工勞動(dòng)，極大地提高了工作效率，為有關(guān)部門管理、統(tǒng)計(jì)、分析能源使用情況提供依據(jù)，使管理更科學(xué)、更高效。
LoRa遠(yuǎn)距離無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)是我公司結(jié)合自身先進(jìn)技術(shù)和用戶實(shí)際應(yīng)用需求而推出的一套具有極高性價(jià)比的自動(dòng)抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)秉承公司在同類產(chǎn)品十余年的豐富經(jīng)驗(yàn)，借鑒并結(jié)合了國(guó)內(nèi)外數(shù)家著名同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)思路，運(yùn)用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等，是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)之一。
該系統(tǒng)依據(jù)公司強(qiáng)大的技術(shù)平臺(tái)，運(yùn)用了數(shù)十項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)和專利技術(shù)，完美地實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)量表用量信息、運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)控，管理員足不出戶即可監(jiān)測(cè)計(jì)量表運(yùn)行狀態(tài)、掌握能耗使用規(guī)律，為管理部門合理資源分配、節(jié)約能源、提高管理效率提供了依據(jù)。
無(wú)線遠(yuǎn)傳水表遠(yuǎn)程抄表控制管理系統(tǒng)由無(wú)線遠(yuǎn)傳水表、采集器、集中器和綜合抄表管理系統(tǒng)軟件組成。
2、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
圖一 無(wú)線遠(yuǎn)傳水表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)具有極好的兼容性和擴(kuò)展性，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線遠(yuǎn)傳水表進(jìn)行管理，也可以實(shí)現(xiàn)水、電、氣、熱等多種類型智能表的綜合管理。
每個(gè)小區(qū)僅用一個(gè)集中器，一張手機(jī)卡就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)小區(qū)所有表具的管理，可以兼容M_BUS/RS485有線遠(yuǎn)傳和無(wú)線遠(yuǎn)傳多種智能表；每臺(tái)采集器可實(shí)現(xiàn)128戶智能水表的抄收，帶載量大，通訊可靠，安裝方便。
系統(tǒng)采用微軟公司大型數(shù)據(jù)庫(kù)SQL SERVER 2000，可以滿足大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。管理軟件采用網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)，既適用于本地一站式管理，也適用于多個(gè)管理部門的多重管理，如分公司和總公司之間、物業(yè)管理和行業(yè)管理之間等。
采集器和集中器均內(nèi)置微功率多通道嵌入式無(wú)線數(shù)傳模塊，實(shí)現(xiàn)無(wú)線組網(wǎng)，是目前最先進(jìn)的抄表方式，滿足了不同建筑結(jié)構(gòu)對(duì)工程施工簡(jiǎn)單、維護(hù)快捷的需求，也為提高物業(yè)管理和行業(yè)管理現(xiàn)代化水平提供了良好的基礎(chǔ)。
集中器按照管理中心下載的抄表任務(wù)自動(dòng)向各個(gè)采集器發(fā)送凍結(jié)抄表指令，抄取計(jì)量表各種數(shù)據(jù)信息，并具有數(shù)據(jù)補(bǔ)抄功能，可自動(dòng)對(duì)未成功抄回的計(jì)量表進(jìn)行補(bǔ)抄。集中器內(nèi)部帶有高精度時(shí)鐘芯片和大容量非易失性存儲(chǔ)器，可保存31天的日零點(diǎn)凍結(jié)數(shù)據(jù)和12個(gè)月的月末零點(diǎn)凍結(jié)數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)初始化原理：
系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自動(dòng)搜尋采集器的功能，計(jì)量表和抄表設(shè)備即裝即用、施工快捷，非常方便。計(jì)量表和抄表設(shè)備安裝完畢后，無(wú)需人工干預(yù)，系統(tǒng)便能自動(dòng)搜尋各設(shè)備的電子標(biāo)簽碼（ID號(hào)）并自動(dòng)存儲(chǔ)，真正做到免調(diào)試、免維護(hù)的全自動(dòng)抄表系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)抄表方式：
系統(tǒng)抄表方式靈活，可根據(jù)不同的工作需求而進(jìn)行不同的抄表工作，可分為如下幾種操作模式：
數(shù)據(jù)全部抄收：選定一個(gè)抄表區(qū)域，將該區(qū)域所有智能表數(shù)據(jù)全部回傳。
多表數(shù)據(jù)傳輸：選定一批智能表，將該批智能表的數(shù)據(jù)回傳。
單表點(diǎn)抄：選定某一個(gè)智能表，將該表的數(shù)據(jù)回傳。
而且，各種抄表模式均能指定日期（最近31天的日凍結(jié)數(shù)據(jù)和最近12個(gè)月的月凍結(jié)數(shù)據(jù)）抄表。
LoRa遠(yuǎn)距離無(wú)線遠(yuǎn)傳水表用于計(jì)量管道中的水流量，同時(shí)具有無(wú)線數(shù)傳功能。通過(guò)無(wú)線電波傳輸數(shù)據(jù)，防水、防潮、防攻擊、防偷水、防破壞、抗磁、抗干擾、保密性能好。
水表零件和連接件采用的是符合水質(zhì)衛(wèi)生條件要求的無(wú)毒和無(wú)污染的優(yōu)質(zhì)材料，能耐水和大氣的腐蝕，具有可靠的防腐層，其內(nèi)部電路全部采用環(huán)氧樹(shù)脂密封（試驗(yàn)證明可以浸泡在水中正常工作）。
三、技術(shù)參數(shù)
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智能冷水表、智能熱水表、智能防滴漏水表 |
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15口徑 |
20口徑 |
25口徑 |
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水表性能 |
B級(jí)表 |
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密封性 |
1.6Mpa水壓，15分鐘內(nèi)不泄露 |
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頻率 |
470-510MHz，可定制 |
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功耗 |
靜態(tài)功耗＜5uA |
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發(fā)射功率 |
20dBm 最大值 |
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接收靈敏度 |
-136±1dBm |
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發(fā)射電流 |
< 110mA |
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接收電流 |
<20mA |
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通信距離 |
典型距離：2-5Km，不同測(cè)試環(huán)境通訊距離不一樣。城市環(huán)境2Km左右 |
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使用壽命 |
6年以上 |
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長(zhǎng)度 |
165mm |
195mm |
225mm |
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過(guò)載流量 |
3m³/h |
5m³/h |
7m³/h |
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常用流量 |
1.5m³/h |
2.5m³/h |
3.5m³/h |
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分界流量 |
0.12m³/h |
0.2m³/h |
0.3m³/h |
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最小流量 |
0.03m³/h |
0.05m³/h |
0.07m³/h |
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起動(dòng)流量 |
≤0.012m³/h |
≤0.016m³/h |
0.020m³/h |
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6L/h |
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最小讀數(shù) |
0.0001m³ |
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最大讀數(shù) |
9999.9999m³ |
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小流量誤差 |
≤±5% |
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常用流量誤差 |
≤±2% |
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工作溫度 |
溫度：0.1℃—40℃(水表) 溫度：0.1℃—100℃(熱水表) |
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工作水壓 |
水壓：0.0——1.0Mpa |
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口徑(DN) |
15mm |
20mm |
25mm |
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材 料 |
銅 |
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重 量 |
1.2kg 2.1kg（防滴漏水表） |
1.5kg 2.2kg（防滴漏水表） |
2.4kg 2.6kg（防滴漏水表） |
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外觀尺寸 |
165×78×92 |
195×83×95 |
225×105×110 |
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電源模式 |
高性能鋰電池供電，電池更換方便 |
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無(wú)線遠(yuǎn)傳系統(tǒng)先進(jìn)性
目前，無(wú)線通訊技術(shù)突飛猛進(jìn)，大到衛(wèi)星遙控、無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等，小到家電、玩具車輛等的無(wú)線操控。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，一系列新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，無(wú)線通訊技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，已經(jīng)越來(lái)越普遍的應(yīng)用到生活中的方方面面。
在抄表領(lǐng)域，有實(shí)力的智能表生產(chǎn)廠家已經(jīng)開(kāi)始升級(jí)換代，無(wú)線抄表方式已成為遠(yuǎn)程抄表的發(fā)展趨勢(shì)。目前，無(wú)線通訊模塊已經(jīng)高度集成為一塊芯片，采用全數(shù)字化電路，數(shù)據(jù)通訊穩(wěn)定可靠，早已告別了落后的模擬電路模塊。在抄表設(shè)備內(nèi)集成無(wú)線通訊芯片，實(shí)現(xiàn)無(wú)線組網(wǎng)，省去通訊線路的鋪設(shè)和維護(hù)，使設(shè)備安裝更加方便，施工更加簡(jiǎn)單，大大降低了系統(tǒng)的綜合成本。
遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)所用技術(shù)均經(jīng)過(guò)多年驗(yàn)證，系統(tǒng)成熟、穩(wěn)定。系統(tǒng)設(shè)備采用高增益全向天線，具有信號(hào)傳播能力強(qiáng)、覆蓋面積大，不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)死角和盲點(diǎn)，具有很強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性，抄表成功率達(dá)100%，和同類抄表系統(tǒng)相比，具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自適應(yīng)、免調(diào)試、免維護(hù)的特點(diǎn)。
我公司系統(tǒng)先進(jìn)性介紹：
1、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊頻率自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)
無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，各設(shè)備通訊頻率的一致性是決定網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。由于電子元件本身的精度差異和環(huán)境溫濕度變化的影響，無(wú)線通訊頻率會(huì)逐漸偏移，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性下降，需要專業(yè)人員定期進(jìn)行頻率校準(zhǔn)，這種方式費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，增加成本開(kāi)銷。
本系統(tǒng)創(chuàng)新的采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊頻率自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)有效地解決了這一問(wèn)題。該技術(shù)是利用網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備的交互通訊，實(shí)現(xiàn)頻率的自動(dòng)校準(zhǔn)：集中器以廣播形式周期發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)頻率的無(wú)線信號(hào)，其他設(shè)備對(duì)接收到的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)進(jìn)行評(píng)估，并和自身頻率進(jìn)行對(duì)比，自動(dòng)調(diào)整頻率差，使系統(tǒng)設(shè)備的通信頻率始終保持一致。并且，各設(shè)備電子單元采用環(huán)境感知電路設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)周圍環(huán)境溫濕度的變化自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，使電子單元保持最佳性能，并結(jié)合電子單元的低噪放大電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)超高的信號(hào)接收靈敏度，不需要提高設(shè)備的發(fā)射功率，就可以成倍增加網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋范圍。
2、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)自維護(hù)技術(shù)
無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度會(huì)受到周圍建筑物、電器、溫濕度等因素的影響不斷變化，傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需要加大信號(hào)發(fā)射功率或增加中繼器以維持網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備故障時(shí)，其信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)都會(huì)成為信號(hào)盲區(qū)，這既浪費(fèi)資源，又不能保證網(wǎng)絡(luò)的快速恢復(fù)。
為適應(yīng)未知的、時(shí)變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)維護(hù)、最大限度降低故障設(shè)備的影響區(qū)域，系統(tǒng)創(chuàng)新的采用了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)自維護(hù)技術(shù)：各設(shè)備設(shè)定唯一的通信識(shí)別碼，集中器周期發(fā)送網(wǎng)絡(luò)探聽(tīng)包，偵聽(tīng)無(wú)線信道活動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)，集中器以廣播形式發(fā)起網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航包（用于收集網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備信息），集中器信號(hào)范圍內(nèi)的采集器將網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航包解碼后，提取出信號(hào)源的通信識(shí)別碼、傳輸路徑、中繼級(jí)數(shù)等信息更新到自身的通訊鏈表中，并將自身的通信識(shí)別碼和信號(hào)強(qiáng)度等狀態(tài)信息附加到網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航包中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)仍以廣播形式傳遞給周圍的采集器，如此循環(huán)下去，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備將會(huì)不斷收到攜帶周圍網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)航包，并不斷刷新自身的通訊鏈表，當(dāng)鏈表存滿后就不再發(fā)送網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航包，此時(shí)，各設(shè)備將會(huì)形成相互間的通訊鏈路網(wǎng)，從而自動(dòng)組建成多路徑的、交織的通訊網(wǎng)絡(luò)。
系統(tǒng)周期性的自動(dòng)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，能夠隨網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的增減、信號(hào)強(qiáng)弱的變化，及時(shí)搜索到最佳通訊路徑，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的免調(diào)試、免維護(hù)、即裝即用、快速組網(wǎng)的目的。
針對(duì)電池供電的無(wú)線遠(yuǎn)傳智能表，為降低整表功耗，延長(zhǎng)電池使用壽命，我公司采用電磁喚醒技術(shù)。當(dāng)系統(tǒng)抄表時(shí)，抄表設(shè)備向目標(biāo)智能表發(fā)送特定頻率的電磁波，激活智能表，使其處于數(shù)據(jù)通訊狀態(tài)；當(dāng)抄表結(jié)束后，智能表恢復(fù)到超低功耗的睡眠模式，從而達(dá)到降耗的目的。
4、無(wú)線抄表系統(tǒng)與有線抄表系統(tǒng)的對(duì)比
目前，抄表技術(shù)多種多樣：無(wú)線、總線、載波等。其中無(wú)線抄表技術(shù)先進(jìn)、成熟，易于實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸速率高，可靠性高，為目前抄表系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。采用相應(yīng)的信道編碼技術(shù)，可使抄收率和數(shù)據(jù)可用率達(dá)到兩個(gè)100%。
傳統(tǒng)的有線通訊方式（包括RS485總線、M-BUS總線等）的自動(dòng)抄表系統(tǒng)還存在以下不足：
CJQ-W型采集器適用于無(wú)線遠(yuǎn)傳型計(jì)量表的數(shù)據(jù)采集。
GPRS
LoRa
集中器是一個(gè)抄表區(qū)域的數(shù)據(jù)匯總設(shè)備，它通過(guò)微功率無(wú)線方式對(duì)其管轄的采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和存儲(chǔ)，并支持GPRS無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與管理中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。
綜合抄表管理系統(tǒng)軟件
綜合抄表管理系統(tǒng)軟件是為配合公司自主研發(fā)生產(chǎn)的集中器、采集器、抄表終端等而開(kāi)發(fā)的一套綜合抄表管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)支持以太網(wǎng)方式、GPRS固定IP、GPRS非固定IP、RS485及232串行方式五種通訊方式的集中器終端，并支持后付費(fèi)、IC卡預(yù)付費(fèi)充值、遠(yuǎn)傳預(yù)付費(fèi)、IC卡+遠(yuǎn)傳預(yù)付費(fèi)充值四種付費(fèi)方式；系統(tǒng)支持的表類型有一表一卡、一卡通系列冷水表、熱水表、單相電表、三相電表、燃?xì)獗?、熱量表等?/p>
綜合抄表管理系統(tǒng)軟件主要負(fù)責(zé)設(shè)備建檔；與集中器終端進(jìn)行通信,包括集中器參數(shù)設(shè)置、參數(shù)讀取、抄收當(dāng)前數(shù)據(jù)、日凍結(jié)數(shù)據(jù)、月凍結(jié)數(shù)據(jù)、定時(shí)抄表及表開(kāi)關(guān)閥、遠(yuǎn)程充值等操作；IC卡預(yù)付費(fèi)用戶用戶的卡開(kāi)戶、充值、補(bǔ)卡、更正、換表功能；遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)用戶的遠(yuǎn)程充值、寫(xiě)應(yīng)急卡、更正換表功能；后付費(fèi)用戶的數(shù)據(jù)結(jié)算及繳費(fèi)功能及各種數(shù)據(jù)的查詢分析統(tǒng)計(jì)。
系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、使用方便、數(shù)據(jù)安全性強(qiáng)、功能擴(kuò)展方便，能最大程度滿足客戶的日常數(shù)據(jù)監(jiān)控及營(yíng)業(yè)收費(fèi)等工作。并且，系統(tǒng)具有豐富的查詢統(tǒng)計(jì)和打印功能，支持客戶自己定義修改業(yè)務(wù)報(bào)表模板。
綜合抄表管理系統(tǒng)軟件具備中/英文網(wǎng)絡(luò)版，可聯(lián)網(wǎng)抄表繳費(fèi)，采用SQL SERVER 2000數(shù)據(jù)庫(kù)，能定時(shí)、定量上傳數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)抄表，凍結(jié)抄表。
能分片區(qū)、樓棟管理用戶信息；
可以多費(fèi)用、多價(jià)格設(shè)置、具有權(quán)限管理功能、可自行更改單據(jù)格式；
有完善的數(shù)據(jù)自動(dòng)備份功能；
報(bào)警功能：具有黑名單、電池欠壓、防攻擊報(bào)警等功能；
管理系統(tǒng)軟件免費(fèi)終身維護(hù)升級(jí)。
無(wú)線水表和采集器無(wú)線加密傳輸數(shù)據(jù)，采集器和小區(qū)集中器采用全無(wú)線方式連接，即數(shù)據(jù)從水表采集到終端接收全程采用無(wú)線方式傳輸。
水表數(shù)據(jù)采集具有自動(dòng)糾錯(cuò)技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，采集器之間能自動(dòng)路由功能，自動(dòng)組網(wǎng)接力傳輸數(shù)據(jù)，保證無(wú)盲點(diǎn)；
可采用手持移動(dòng)抄錄設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錄入。
數(shù)據(jù)采集設(shè)備具有防雷功能，并采用防護(hù)安裝箱（采用鋁合金、塑鋼或不銹鋼，防銹蝕），具有斷電數(shù)據(jù)自動(dòng)保存功能，采用大容量存儲(chǔ)器，至少可管理5000臺(tái)以上的水表。
系統(tǒng)默認(rèn)的操作員為“Admin”，密碼為空，該操作員具有最高權(quán)限，系統(tǒng)登錄成功后請(qǐng)及時(shí)更改密碼，每次登錄時(shí)請(qǐng)檢查業(yè)務(wù)日期是否正確。
遠(yuǎn)程抄表管理系統(tǒng)軟件主要基本流程為：
微信二維碼
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二、集中器 
