基于辽宁现状多表集抄技术方案的研究

尚 莹，刘 晨，刘 罡，刘 璐

(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

基于辽宁现状多表集抄技术方案的研究

尚 莹，刘 晨，刘 罡，刘 璐

(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

多表集抄系统主要由水、电、气、热四表和转换器、集中器、数据传输通道、用电信息采集系统主站构成，通过数据采集、数据传输、数据分析3个阶段建立数学模型。本方案依托现有的用电信息采集系统，在不影响其原有功能应用的前提下，充分利用其采集终端和信道资源，主要针对用户水、电、气、热四表数据进行集中抄表和监控，通过安装接口转换器，完成不同接口形式的水、气、热表的抄收并通过集中器传输至用电信息采集主站。

多表集抄；用电信息采集系统；集中器；转换器

Abstract:Multiple tables set copy system is mainly composed of water, electricity, gas and heat four tables and converter, concentrator, data transmission channel, electricity information collection system.Three phase mathematical model are established through data collection, data transmission and data analysis. This scheme based on the existing electricity information acquisition system,and makes full use of its acquisition terminal and channel resources under the premise that application does not affect its original function.It mainly for users of water, electricity, gas, heat four table data for centralized meter reading and monitoring.By installing the interface converter, it complete different interfaces in the form of water, gas and heat table of copy and transmission through the concentrator to electricity information collection master station.

Keywords：Multiple tables set copy system；electricity information acquisition system；identification;transormer

随着水、电、气、热表走进千家万户，其准确计量和及时采集成为保障百姓安居生活的关键要素。多表集抄技术打破原有的抄表方式，减少了人工成本，避免人为差错，提高了服务质量。基于用电信息采集系统，对用户水、电、气、热四表数据进行集中抄表和监控，以加强用户能源管理为目的，对异常的能源情况进行告警操作与处理，更好地提高用户能源安全、保护能源设备。

1 多表集抄设计方案

充分利用国网已经建设完成的用电信息采集系统，减少多表合一抄表投资。现有国网集抄系统主要有3种方案：载波、小无线和RS485方案。即Ⅰ型集中器下行抄表有PLC/470M RF通信和Ⅱ型集中器的下行RS485通信。

方案主要是保持原有的用电信息采集系统架构，对集中器进行软件升级，并增加转换器(类似Ⅰ型采集器)实现对水、气、热表的采集，采用“协议转换器+集中器”的方式，把水、气、热表的数据传送到协议转换器上，协议转换器再将这些数据通过有线或无线的方式，传递到集中器，最后由集中器将数据传递到采集系统主站[1]。另外水、气、热表需要改造以增加通信功能。改造后多表合一系统整体架构如图1所示。

图1 多表合一技术方案系统架构图

国网辽宁省电力有限公司主要应用Ⅰ型集中器，通过全载波或半载波、微功率无线与采集器通信的方式抄读电能表数据，改造后Ⅰ型集中器多表合一采集系统架构图如图2所示。

图2 Ⅰ型集中器四表合一示意图

2 多表集抄系统基本功能

2.1集中抄表功能

按照预先设定的主站采集间隔和采集周期，通过转换器自动读取水、电、气三表的计量数据，并保持原有的电能表采集功能[2]。

采集数据类型包括：①水、热、气三表码数据；②实时或冻结的计量数据信息；③事件数据。

采集任务管理：①支持数据主动上送；②周期定时数据采集；③人工手动召唤数据；④自动数据补召：当用电信息采集系统主站与集中器或转换器通信中断时，一旦通信恢复后，主站能够自动根据事件记录对采集中断期间的全部应采数据进行自动补测。

2.2统计分析功能

系统提供完善的统计分析功能，按照表计类型、供电单位、统计日期等查询条件，统计每日或抄表例日的冻结数据，并根据数据自动计算出采集成功率。

2.3报表功能

根据电、水、气、热表使用方的不同需求，可将用户的用户地址、用户编号、表计类型、表示数、表计状态、集中器状态、统计日期等数据以excel形式导出。

2.4图形分析

能显示同一用户在一定时间段内不同表计的示值曲线，分析用户的能源消耗趋势。

2.5远程操作

可通过用电信息采集系统主站对集中器进行远程操作，包括表计参数下发，远程透抄，集中器参数复位，远程软件升级等。

2.6历史数据存储与分析

电表的抄表周期为每日，水、气、热表考虑到发行周期与电池使用寿命，暂时定为每月抄取1次表示数，将采集数据存储在主站的数据库中，用于其他统计分析。

2.7与信息化系统的接口

与抄收系统具有接口，用于对外发布数据。

3 关键设备及技术

3.1集中器

集中器是指定时采集各水、电、气、热四表的数据，并进行储存，同时能与用电信息采集系统主站进行数据交互的设备。集中器是一款基于嵌入式多任务实时操作系统的符合工业标准应用的无线数据智能通信设备，可实现数据短距离和远程无线传输，能用于单点对单点、单点对多点通信的无线数据通信产品。

现有的国网Ⅰ型、Ⅱ型集中器硬件均无需改动，只需简单的软件升级即可实现多表合一抄表功能[3]。

3.2转换器

转换器是用于采集多个水、气、热三表能源信息, 并可与集中器交换数据的设备，类似国网采集器。

转换器下行通过M-BUS/RF/RS485直接与水、热、气三表相连的终端设备，采集水、热、气三表里用户需要的数据，转换器上行通过PLC/RF/RS485传输至集中器。转换器配有不同的通信接口，可和配有不同通信接口的仪表联接抄读数据。

3.3水表

3.3.1 M-BUS总线通信

远传水表采用M-BUS总线通信[4]，既可选择IC卡充值管控、又可实现远程抄控，支持阶梯水价，并具有布线简单、成本低、通信成功率高等优点。光电直读有线远传水表采用光学字轮识别(OCR)技术直接判读水表字轮读数。电子直读有线远传水表采用迟滞防抖动技术，准确计量、存储、传送用水量。

3.3.2 RF微功率无线通信

无线远传水表采用无线射频技术，集成微功率多通道嵌入式无线模块，实现数据无线传输。既可计量和存储用水量、实现远程抄控，又可自动检测电池状态、运行状态等信息，支持阶梯水价。具有节约成本、操作简单、维护方便等优点。

3.4热表

远传超声波热量表，采用超声波测流技术，用于测量和显示家庭用户的暖气供热量，通过无线通信或M-BUS通信将热量表信息上传至管理中心。

3.5气表

3.5.1 M-BUS总线通信

电子直读远传燃气表中的微电脑自动计量和存储用气量，并可自动检测电池状态、仪表运行状态等信息。远传燃气表内置电控阀门，并集成M-BUS通信接口，支持远程抄表、远程阀门控制等功能，方便管理部门进行统计、检测和控制。

3.5.2 RF微功率无线通信

无线远传气表及抄表系统，用于计量管道中的气体流量，同时具有远程抄控、远程调价、阶梯气价结算、在线监控、数据分析等功能。

4 系统改造

4.1计量装置改造

4.1.1 水、气、热计量装置改造

将水、气、热表计通信协议扩展统一，使集中器能够通过转换器支持多表数据采集[5]。

4.1.2 集中器及通信模块改造

辽宁省电力有限公司对集中器进行软件升级，实现储存水、电、气、热表计档案，自动搜索表计，自动生成抄表路由等功能；根据定制的报表任务抄读水、电、气、热表计的数据，并按照一类、二类、三类等不同数据类型进行存储。

4.2采集系统功能扩展

4.2.1 前置解析协议扩展

扩展原有的Q/GDW 1376.1—2013 《电力用户用电信息采集系统通信协议 第1部分：主站与采集终端通信协议》、Q/GDW 1376.2—2013 《电力用户用电信息采集系统通信协议 第2部分：集中器本地通信模块接口协议》、CJ/T 188—2004 《用户计量仪表数据传输技术条件》水、电、气、热表计的通信协议，用电信息采集系统开发对应的前置解析程序。

4.2.2 数据表结构扩展

按照原有的用电信息采集系统数据库表结构[6]，完善对应用户的水、气、热表计的数据库结构。

4.2.3 业务应用扩展

根据水、电、气、热表计的业务需求模型，采集系统开发相应的基础应用、高级应用及系统接口。

4.2.4 硬件扩容

根据需接入用电信息采集系统主站的水、气、热表用户数量、采集周期、采集数据等，测算每日的集中器与前置机通信频率、数据库存储空间，按照评估结果增加1台专用前置机[7]。

5 施工方案选择

5.1施工改造方案

5.1.1 方案A

如图1，转换器下行采用M-BUS总线与水、气、热三表通信。

优点：抄表效果好，成功率100%，且M-BUS总线提供通信电源，系统寿命长。

缺点：需要布线，适用于新建小区。

5.1.2 方案B

如图1，转换器下行采用RF无线方式与水、气、热三表通信。

优点：无线通信，无需布线，施工难度费用低。

缺点：在水表封闭的环境里，抄表效果欠佳，需要定期更换表计电池。

5.1.3 方案C

如图1，转换器下行采用M-BUS总线结合RF无线方式与水、气、热三表通信。

优点：对于已经安装RF无线的燃气表，无需更换燃气表，费用低。

缺点：水表、热表需要M-BUS总线布线。

5.2新建小区

新装具备M-BUS通信功能的水、气、热三表，且容易布线，建议采用方案A。

5.3旧小区

a. 如果水、气、热三表都不具备通信功能，建议更换具备M-BUS通信功能的三表，采用方案A。

b. 如果水、气、热三表都不具备通信功能且用户强烈反对布线，建议采用方案B。

c. 如果燃气表已具备RF无线通信，且现场允许布线，建议采用方案C。

6 结束语

水、电、气、热关乎千万家的百姓生活，人工抄表作为早期的结算费用的唯一手段，存在安全隐患和人为差错、人工成本浪费等弊端。为了提高工作效率，避免入户抄表引发的不安全因素和杜绝用户拖欠费用等情况, 采用多表合一集抄技术能有效克服上述缺点。能源公司可利用用电信息采集系统对各重要能源节点进行监控,自动读取相关数据并加以分析，还可进一步进行远程控制或设备维护，可减少人力资源、缩短修护时间并节省建设成本。

[1] 刘玉民. 电、水、气、热“四表”一体化采集建设推广应用[J]. 农村电工，2016，24(3)：53-55.

[2] 胡江溢，祝恩国，杜新纲，等. 用电信息采集系统应用现状及发展趋势[J].电力系统自动化，2014 (2):131-135.

[3] 刘海晶. 兴安供电推“四表合一”主动作为[N]. 中国能源报，2016-03-21.

[4] 曹 赟，叶 桦. 远程抄表系统中集中器及M-Bus总线通信模块的设计与实现[J]. 工业控制计算机，2009，22(8):7-9.

[5] 王志斌，关 艳，康丽雁. 无线数据网技术在用电信息采集系统的应用[J].东北电力技术，2013，34(7):1-4.

[6] 袁洪彬，赵 旭，陈晓垒. 用电信息采集系统在智能电网中的应用研究 [J].东北电力技术，2015，36(10)：9-11.

[7] 邓伯发. 提高用电信息采集系统低压用户采集成功率途径 [J]. 电力需求侧管理，2016，18(6)：31-31.

Research on Concentrator of Remote Meter Reading System Based in Liaoning Current Situation

SHANG Ying，LIU Chen，LIU Gang，LIU Lu

(Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China)

TP274

A

1004-7913(2017)07-0040-03

2017-05-20)

尚 莹(1988)，女，学士，助理工程师，主要从事用电信息采集管理、运行监控等工作。