二、產(chǎn)品設(shè)計(jì)
1、工作方式
監(jiān)測(cè)井內(nèi)安裝無線壓力變送器（由低功耗壓力變送器 和 433M數(shù)據(jù)采集通信終端兩部分組成），監(jiān)測(cè)井附近的樓頂、路燈桿或?qū)Ｓ冒惭b桿上安裝433M/GPRS雙模無線網(wǎng)關(guān)和太陽能供電設(shè)備，供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)中心安裝服務(wù)器和管網(wǎng)壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件，如下圖所示。
無線壓力變送器采集供水管網(wǎng)的壓力數(shù)據(jù)后通過433MHz向表井外發(fā)送，表井外的433M/GPRS雙模無線網(wǎng)關(guān)接收到壓力數(shù)據(jù)后再轉(zhuǎn)由GPRS網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳給監(jiān)控中心。井內(nèi)、井外設(shè)備穿透金屬井蓋的有效通信距離可達(dá)150米，使得433M/GPRS雙模無線網(wǎng)關(guān)的安裝位置十分靈活，大大降低了施工難度。
2、關(guān)鍵技術(shù)
2.1、 433MHz和GPRS接力傳輸，解決信號(hào)難題
433MHz通信技術(shù)使用的是433MHz免費(fèi)頻段，無需申請(qǐng)和付費(fèi)，其顯著優(yōu)勢(shì)是無線信號(hào)的穿透能力和繞射能力強(qiáng)，特別是在地下監(jiān)測(cè)井內(nèi)，優(yōu)勢(shì)更加明顯。但因433MHz屬于超短波，其傳輸距離受限，而自來水公司的管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布在幾十甚至幾百公里的范圍內(nèi)，所以采用433MHz和GPRS接力傳輸?shù)姆绞郊冉鉀Q了表井內(nèi)GPRS信號(hào)弱的難題又滿足了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的需要。
2.2、電池供電低功耗設(shè)計(jì)，解決井內(nèi)電源問題
針對(duì)井內(nèi)設(shè)備的供電問題， 無線壓力變送器中的433M數(shù)據(jù)采集通信終端特別選用了低功耗的電源、CPU和通信芯片，將工作功耗降到了最低，并配置了20AH的高能量鋰電池組。433M數(shù)據(jù)采集通信終端不僅給自己供電，還為低功耗壓力變送器提供工作電源。
低功耗壓力變送器工作電源為DC 5V，信號(hào)輸出為DC 0.25~2.25V，工作電流僅為微安級(jí)，真正了實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行。
為進(jìn)一步降低功耗，433M數(shù)據(jù)采集通信終端在采集壓力數(shù)據(jù)時(shí)瞬間為低功耗壓力變送器供電，數(shù)據(jù)采集完畢后隨即停止供電，直至下一個(gè)抄表周期（抄表周期可任意設(shè)置）。按3分鐘一次抄表周期計(jì)算，433M數(shù)據(jù)采集通信終端的電池壽命可達(dá)2.5年。
通訊時(shí)序及功耗圖：
433M數(shù)據(jù)采集通信終端的電池壽命很容易計(jì)算。
首先，計(jì)算平均電流，公式如下：
Iaverage=［It*Tt+Ir*Tr+Is*（T-Tt-Tr）］/T （公式1）
其中，Iaverage：平均電流；
It：發(fā)射電流； Tt：發(fā)射時(shí)間；
Ir：接收電流； Tr：接收時(shí)間；
Is：休眠電流； T：抄表周期。
如上圖中所示：
It = 75mA； Tt =2s；
Ir = 10mA； Tr =1s；
Is = 0.004mA； T = 180s。
帶入公式1計(jì)算：
Iaverage = （150+10+0.708）/180 = 0.893mA
其次，計(jì)算電池使用壽命，公式如下：
Tlife=C/Iaverage （公式2）
