基于RFID电子标签的智能抄表管理系统介绍

孙立超

南京水务集团有限公司，江苏南京，210000

基于RFID电子标签的智能抄表管理系统介绍

孙立超

南京水务集团有限公司，江苏南京，210000

供水企业的经济效益与日常管理工作中抄表工作的管理密不可分，也是供水企业投资回报的途径，将对供水企业的稳定持久发展起到举足轻重的重要作用。目前，国内自动抄表收费方式还没有完全普及，人工抄表还是主要的抄表方式。抄表到位率低、抄见率低、抄表人员难以交叉工作是自来水公司对营收业务管理最大的难点。作为智能化产业链的一环，智能抄表管理系统引入了物联网的核心RFID电子标签和先进的GIS技术，能对抄表工作进行远程监控与智慧化管理，一则能提高外业抄表人员的工作质量，二来通过解决内外沟通的屏障，能切实解决管理缺陷，提升管理水平。

RFID电子标签；智能抄表；移动GIS

1 引言

传统的供水计量操作主要是人工抄表，由管理部门派抄表员到装表地点进行抄表。这种抄表方式不但效率低下，而且极易造成差错，不利于科学管理，给城市管理网络的建模、分析、规划等都带来很大的困难。管理体制现代化的迫切需求呼唤着自动抄表时代的到来。

随着电子和计算机技术的迅速发展，实施自动抄表的大环境逐渐成熟。准确无误、简单便捷的先进抄表方式必将取代传统落后的手工抄录方式。这不仅有利于自来水公司信息网络的建立，也有利于将来城市各种信息系统的建设。快速、准确、经济、实时可靠地获得用水管理的各类数据，是进行费用自动结算、用量分析、计量表运行状况监测、负荷处理等应用管理的基础。

本文所介绍的基于移动GIS的智能抄表系统是以普通计算机为核心．充分利用先进的3G无线通信技术，通过智能手持设备实现数据远传。并运用RFID技术和基于移动计算的现场抄表管理技术，实现对现场抄表的水表自动识别校核管理、抄见率管理、智能手写输入管理、抄表数据审核管理、抄表数据异常值分析管理、人员现场工作管理、人员轨迹管理等功能。

2 系统关键技术

2.1 RFID电子标签

RFID(Radio Frequency Identi fi cation)技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触式信息传递并通过所传递的信息达到自动识别的技术。

在智能抄表管理系统中，将RFID电子标签与表具绑定，能形成与表具间的一一对应，用于表具的身份识别、生命周期管理和抄表到位率的管理。

RFID电子标签具有不同的频率和使用环境，因此在抄表的现场应用中，需与表具所处的真实环境相结合，选择合适的RFID电子标签。

2.2 移动GIS技术

移动GIS是一种应用服务系统运行于移动终端（如智能手持机等）并具有桌面GIS功能的GIS，能集成GIS、GPS,移动通信，互联网服务，多媒体技术等。

移动GIS具有以下特点：（1）移动性：运行在各种移动终端上，与服务器可通过无线通信进行交互实时获取空间数据，也可以脱离服务器与传输介质独立运行。（2）动态（实时）性：能及时响应用户的请求，能处理用户环境中随时间变化因素的实时影响。（3）对位置信息的依赖性：在移动GIS中，系统所提供的服务与用户的当前位置是实时相关的，需要集成各种定位技术，用于实时确定用户的当前位置和实时信息。（4）移动终端的多样性：移动GIS可以呈现在多种移动终端上，包括手机，掌上电脑，车载终端等。

3 智能抄表管理系统的主要设计

3.1 软硬件系统设计

系统采用.NET(Microsoft ASP.NET ) 体系技术。Microsoft.NET是Microsoft的XML Web服务平台。.NET包含了建立和运行基于XML的软件所需要的全部部件。

管理系统端采用B/S构架（兼容性以兼容IE8-11，chrome为标准），客户端以pc浏览器（IE，chrome，safari）为主，手持设备端必须采用手机APP，充分发挥pc终端的强大特性以及手机终端的便携特性

在本系统中，我们建议设立独立的数据服务器一台，应用及网络服务器一台。这样可以将GIS数据的存储服务和应用服务进行分离，达到高效的用户访问和数据处理的效果。通过大量的测试，证明在GIS应用中，地图数据服务器的运行效率对整个系统的影响至关重要。所以在配置时，系统数据服务器的配置相对较高。应用服务操作系统和数据库服务器操作系统：64位Linux企业版 或 WINDOWS SERVER 2008；数据库：Oracle11g

3.2 系统架构设计

系统总体设计为“手持系统”和“管理系统”。

“手持系统”架构在智能移动终端，为一体化集成设备。设备集成第四代GPS芯片、无线数据通信芯片、摄像头以及RFID读写模块。手持系统应用于外业抄表工作，由抄表人员携带在工作现场使用。系统可实现水表识别、智能抄表、实时通信、现场情况采集等功能，将传统纸质册子的抄表记录变革为智能数字化抄表方式。

“管理系统”采用B/S架构，部署于公司服务器上，内业人员通过接入公司内网的终端电脑直接访问。可实现对抄表任务、现场工作、抄表人员等管理功能，并设权限控制，可据人员岗位与角色设置，提供各权限的应用功能与数据。

图1 系统架构图

3.3 智能手持设备应用功能

利用智能手持设备内置的GPS定位设备和表只RFID电子标签定位技术，系统提供电子标签（RFID）表号识别功能，电子标签（RFID）现场写入功能，以及GPS卫星定位等功能。

3.3.1 电子标签（RFID）表号识别功能

水表内置RFID电子标签，将水表的基础资料信息、用户信息、表务信息、更换维护信息等进行有效的绑定，实现信息关联。抄表员必须到达表位，对水表中内置的RFID电子标签进行识读，方可进行抄表工作，保证了抄表到位率。

通过电子标签的唯一编码，还可以自动进行后台数据的检索，调阅用户的用水信息，辅助现场抄表工作。

3.3.2 电子标签（RFID）现场写入功能

现场装表时，工作人员可直接将装表地址、户号、时间写入电子标签，并通过无线传输技术将数据回传到后台数据库中。后台系统将RFID的唯一码与现场信息绑定，可避免水表误装情况的发生。

3.3.3 GPS卫星定位功能

智能手持设备内置GPS定位功能，可快速准确引导抄表员到达抄表现场，保证抄表人员在陌生环境中抄表时能够快速找到表位。

3.3.4 抄表现场审核功能

当现场输入本月表底数据后，系统会自动计算本月的用水量，若超出预设的数值则手持设备会给出提示，要求抄表员再次确认表底是否正确，进行有效数值分析和波动分析，从而降低抄表差错率。

3.3.5 抄表数据实时上传功能

现场抄见数据可通过3G网络直接上传回后台管理平台中，减去后期数据录入的环节，更增强了抄表数据的实时性。

3.3.6 供水设备巡视

充分发挥抄表人员设备巡视的职能，当在抄表过程中发现设备损坏、漏水等情况后，抄表人员可以直接在智能手持终端设备中进行“现场缺陷记录”，并可以通过内置的摄像头对缺陷部位进行拍照，也可以通过录音进行缺陷描述。这些信息可以通过3G网络实时发送回公司。

3.4 管理平台系统应用功能

3.4.1 抄表计划智能排班功能

以电子地图数据和管网分布数据为基础，结合表务帐务数据，进行抄表计划的辅助生成，包括年度计划、季度计划、月计划等，合理分配抄表区域。

3.4.2 抄表人员管理及数据分析功能

(1)通过智能手持设备，可对现场工作人员进行考勤记录。管理人员可以在服务管理平台上查询检索当前在线的所有现场工作人员。

(2) 对现场工作人员进行相关资料的管理，包括人员基本信息、工作信息等。

(3) 对现场工作人员进行数据分析，方便人员的管理。例如依据当前工作量情况排序、依据所属主管理部门排序等。

3.4.3 抄表任务无线派发功能

系统利用3G无线传输技术，可以通过系统管理平台直接将任务信息发送给现场的智能手持设备，包括区域信息、电子地图信息等，提高管理水平。

3.4.4 抄表人员轨迹回放功能

系统提供人员轨迹回放功能。对已经完成的抄表工作，可以依据现场人员轨迹历史数据进行回放，也可以进行区域叠加分析，了解实际到位情况。

3.4.5 抄表人员抄表到位率考核功能

根据抄表人员的抄表轨迹，可对抄表人员进行到位率考核。管理人员也可以对抄表员的抄表轨迹进行回放，了解抄表员的抄表情况。

3.4.6 抄表数据统计分析功能

系统可对当日或历史业务单进行各类指标的统计分析。包括解决及时率、处理及时率、完成及时率等。

4.系统成效分析

“智能抄表系统”是由自来水系统、GIS应用、GPS应用、3G应用等多方面的专家和工程技术人员，在对国内外GPS及3G技术进行充分研究，结合自来水抄表工作的特点和实际情况，经过缜密的方案设计，研制开发而成。

从社会效益的角度来讲，随着科技的进步，技术的发展，GPS技术、3G通讯技术及智能手持设备已经越来越多地应用到日常的工作中来了，但是如何将这些技术和某个具体的行业应用相结合，并充分发挥GPS技术,3G通讯技术的优越性，是一个尚待研究的课题。随着国家对可持续性发展的重视、用户对自来水服务要求的不断提高，城市的自来水的抄表工作需要更强的信息技术手段来进行管理。比如通过系统建设，有效杜绝目前全国水司行业在抄表领域存在的通病-估抄、错钞、漏抄、不抄，堵上“人情水”漏洞。

从经济效益的角度来讲，“智能抄表系统” 利用先进的管理手段，先进的GPS、3G、RFID技术大幅降低供水管网“漏损率”，减小供水“产销查”，为大幅度提高供水企业运营管理水平和经济效益将发挥积极的作用。

[1]张东霞,姚良忠,马文媛.中外智能电网发展战略[J].中国电机工程学报.2013(31):1-15.

[2]孙红,张建宏,秦守文,等.物联网统一编码体系的研究[J].计算机应用研究.2013(09):2707-2710.

[3]张军永,黄小庆,曹一家,等.输变电设备物联网的设备编码标识[J].电力系统自动化.2013(09):92-96.

孙立超/1978年生/男/江苏南京人/本科/工程师/研究方向为计算机信息技术