浅谈水电自动抄表系统在矿区的应用

段江艳

（中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司）

0 引言

为贯彻落实科学发展与实现节能减排，中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司在中国石油天然气集团公司矿区服务系统统筹实施水电气计量的远程集抄技术。中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司根据国家发展规划与集团公司要求，积极推进管理信息化建设，实现基础资料共享，形成“低投入、高效率”的节约型矿区物业管理方式，持续提高水、电、气及热能资源利用效率。

1 自动抄表系统构成

典型的自动抄表系统主要由前端采集子系统、通信子系统及中央处理子系统三部分组成。

1.1 前端采集子系统

根据收集资料的不同措施，自动抄表系统可分为本地自动抄表系统与远程抄表系统两种。本地自动抄表系统一般安装红外能量转换装置，电源进入红外信号，仪表读数时操作人员现场使用便携式抄表微型电脑，非接触式读取资料；远程自动抄表系统由电子式电能表或光电转换器机电脉冲电能表系统构成系统前端，它们是用户的电力消耗形式，电气传输到上位资料采集装置。目前，远程自动抄表系统的实际应用主要采用两级资料聚合结构，即由用户的活细胞装置收集器收集十几个以上电能表的抄表资料，并安装在配电变压器下集中负责定期从收集器读取资料。

1.2 通讯子系统

通信子系统是将资料传输到控制中心的通道。为了满足不同的环境条件与成本要求，通信子系统的组成有各种各样的程序。根据不同的通信媒介，通信子系统主要有光纤传输、无线传输、电话线传输及低压电力线载波传输等。

光纤通信具有带宽频宽、传输速率快、传输距离大、抗干扰能力强等特点，适合上层通信网络的要求。但由于其安装结构有限而且成本高，很少用于自动抄表系统。

无线通信适合用户分散与广泛的场合，以分散通信形式的频点无线通信。优点是传输带宽、通信能力大（具有数千个电能表通信）、通信距离远（几十公里，也可以通过中继站扩展）。目前，GPRS无线通信网络为实现无线抄表系统提供了高效、方便、可靠的资料通道。主要缺点是需要申请频率使用权，如果频率选择不合理，相邻信道将相互干扰。

出租电话线通信是使用电话网络，资料发送与接收方安装在调制解调器上。该措施具有资料传输率高、可靠性好、投资少的优点。缺点是线路通信时间较长（通常需要几秒甚至几十秒）。

低压电力线载波通信使用低压电力线作为系统前端的资料传输通道。其基本原理是：在传输资料时，首先将资料调制到高频载波，功率放大器耦合到电源线。高频信号通过电力线传输到接收侧。接收器通过耦合电路分离高频信号，滤除干扰信号并对其进行放大，然后将解调电路恢复为二进制数字信号。电力线载体直接使用配电网，无需租线或取带，降低抄表成本，有利于运行管理，发展前景十分广阔。但是，如何抑制电力线上的干扰，提高通信的可靠性仍然是一个迫切需要解决的问题。

1.3 中央处理子系统

中央处理子系统主要由中央处理站与相应的软件组成。它是自动抄表系统的顶部。所有用户的使用信息都通过频道收集，管理人员使用该软件来汇总与分析资料。如果硬件允许，还可以直接向下级集中器或功率计发出指令，对用户的行为进行控制，如：停止、发送远程操作。

2 水电远程抄表集中监控技术现状

现在最常见的远程主动抄表体系是选用分线式体系汇集抄表，由搜集器搜集的多通道衔接的水、电、气表信号及资料处理、存储、搜集器体系一般分为四个层次的结构：现场搜集器、服务器（区域管理器）、通讯操控器、管理中心。

1）现场搜集仪器：完结对现场表具输出资料的搜集，一般一个搜集器能够对多个基表进行搜集。但现在支撑一个搜集器对几种不同种类的基表一起进行搜集的产品较少。

2）服务器（区域管理器）：以多机通讯措施搜集资料搜集器中的表资料，然后进行处理、存储，并经过通讯总线与总操控室的体系管理中心的核算机相连。一个服务器能够衔接几十个资料搜集器（视体系通讯措施定）。

3）通讯操控器：衔接服务器与管理中心的核算机对信号进行协议转换。

4）管理中心：管理中心由多媒体核算机与体系管理软件组成，安装在物业管理中心处。

3 水电主动抄表会集监控技术在神华动力股份有限公司神东煤炭分公司的应用

神华动力股份有限公司神东煤炭分公司选用深圳汉光电子技术有限公司的485总线传输技术。

3.1 体系计划的构架及组成

（1）体系计划的构架

体系计划构架如图1所示。

（2）体系计划的组成

整个体系从上到下由主站、会集器、中继器、直读表计四层组成。直读表计与中继器、中继器与会集器之间经过RS 485进行通讯；会集器与主站之间经过电话线传输通讯。

1）主站。主站作为管理渠道，搜集并保存计量表计的读数，对资料进行计算剖析，生成各种报表，完结收费、资料交互等作业。依据《中石油主动抄表资料接口概要规范》与《中石油矿区服务业务管理信息体系建造要求》，体系管理渠道要满意集团公司矿区服务业务管理信息体系建造要求，供给一致的资料接口，完结适时查询与管理功用。体系要具有可扩展性，为下一步扩展供热、物业管理费收取，预付费、快捷查询等功用留有余地。

2）会集器。依据设定的抄表计划，守时搜集表计资料并存储、剖析核算，依据设定的任务主动上报抄表资料、报警信息。

3）中继器。依据上层设备的指令，实时搜集直读表计资料并上传，一起给直读水表供电。

4）直读表计。搜集计量表计计度器读数，并转换成数字信号，经过RS 485总线上传。

图1 RS 485传输方式集抄系统架构

3.2 体系计划首要特点及完结的功用

（1）体系首要特点

1）抄表的精确性。直接读取表计的“窗口值”，削减了累计脉冲换算的毛病点，没有累计差错；直读表计电子部分与表内的计数器等设备没有机械触摸，不受抖动影响而引起差错；抄表时瞬时读取资料，不受电磁搅扰影响。因而抄表更精确可靠。

2）技术先进、抄表便利。因为选用了直读抄表技术，直接读取表计的“窗口值”，不需设置表底数、表常数等各种参数，无需存储资料，技术先进，操作便利有用。

3）低功耗“省能”。电子采样器材只在抄表时由中继器供给作业电源，内部不设电源，平常不作业，不耗电，功耗大大降低。

4）防雷电等安全功用。因为表内的电子部分平常不作业，与外界阻隔，不受外界电磁搅扰，也不对其他弱电体系发生搅扰，提升了防雷的功用，阻绝了电磁搅扰。

5）体系运用寿命长。因为直读表计不需要长时间作业，防止了在运转过程中遭到各种干扰的损伤（如雷电、静电等），实时抄表时瞬时作业，然后大幅延长了抄表体系的运用寿命。

6）体系施工简略、功用安稳、保护量少、费用低。选用总线措施，布线简略便利；直读式抄表体系无读数差错，功用安稳；保护作业量少，首要保护通讯线路，省时省力；体系不需要长时间供电，不需要备用电池，不作业时不耗电，因而费用低。

7）体系的开放性。选用完全开放的规划思维，充分考虑了与其他各种体系的兼容性。

（2）该体系的基本功用

1）可完结远程实时、守时抄表；

2）抄表资料的存储、传输、剖析、打印；3）各种报警功用的上报、处理；

4）体系远程资料重置（门牌、表类型等）；5）远程检测功用；

6）管理、计算、剖析功用；

7）体系监测及安全管理功用；

8）对欠费用户依据设定的拉闸时刻对欠费用户进行断电；

9）收费、缴费及查询功用；

10）经过移动或联通网络短消息措施、电话语音措施每月提示用户到银行或收费点缴费的告诉、奉告功用。

3.3 首要技术指标

1）体系抄读精确率：水表100%、电表100%。

2）体系一次抄收成功率：水表＞90%、电表＞95%。

3）电表实时关断率：＞95%。

4）电表误动作率：＜0.01%。

研究中使用2016年5月7日～8日、10日～11日共4个时相的高分四号卫星全色多光谱卫星图像，见图2，数据格式为Geotiff，均为经过系统辐射校正的1A级数据产品.该时间段内卫星覆盖区域内的积雪为天山山脉等高山地区积雪，图像上云层覆盖范围普遍较大，整体云盖量占整幅图像范围的47%～57%之间.

3.4 主站技术计划

主站体系由前置机体系、主站管理体系、Web查询体系及资料库体系组成，经过局域网进行衔接与通讯。主站体系架构如图2所示。

（1）前置机体系

用于前置通讯、资料搜集服务，一起处理会集器上传的资料并实时或守时上传给资料库，主站管理体系经过前置机体系跟会集器进行通讯。前置机是主站管理体系与会集器衔接的桥梁。

图2 主站系统架构图

（2）主站管理体系

管理体系日常作业是体系操作的首要渠道，首要功用有体系保护、档案管理、设备设置、资料抄读、资料查询及剖析、体系接口、收费等功用。多级安全设置确保资料安全。

（3）Web查询体系

（4）资料库体系

资料库运用ORACLE9.2i以上体系，整个后台资料库选用3NF（第三范式）联系模式规划，体系资料库可设置定时主动备份，并可按要求康复。

4 水电主动抄表会集监控技术使用效果

4.1 经济效益

水电远程集抄体系投入运用后，用户从根本上转变了几十年来的旧福利观念，现在每个月对不交费用户体系自动断电。节省用水、用电的观念就会在用户的思维中建立起来，因而经济效益是明显的。

（1）水费效益剖析

现在职工属于福利用水，户均用水约20m3/月，而外接住户按市场价格收费，户均用水约12m3/月。以外接住户为参阅规范，施行自动抄表后，每户每月节省用水约8m3。独山子石化共有住户24985户，全年可节水8×12×24985=2398560m3，每吨水价1.30元，每年可节省水费约为1.30×2398560=3118128元。

（2）电费效益剖析

现在职工户均用电约178kWh/月，按市场价收费的外接户户均用电约为108kWh/月。以外接住户为参阅规范，施行自动抄表后，每户每月节省用电约70kWh，全年合计节省用电 12×70×24985=20987400kWh。每度电价0.36元，全年可节省电费20987400×0.36=7555464元。

经过水电费用的效益剖析，全年可节省费用为：3118128+7555464=10673592元。由以上剖析可知，项目运行三年多就可收回投资，有巨大的经济效益。

4.2 社会效益

1）使物业管理部门能够及时获悉用户用水、用电异常状况，及时为用户排扰解难。

2）使物业管理部门改善服务质量，提升物业管理部门的社会形象。

3）可防止物业管理部门人员在抄、核、收各环节的人为要素，体现公平公开性。

4.3 管理效益

1）及时感知用户与共用变压器的联系：自动抄表体系具有漫游功用，能自动捉住这一改变，知道用户相对于变压器的搬迁状况自动修正相应台帐。

2）消除估抄率：自动抄表可防止许多人为与天然要素，完全彻底治愈抄表不到位的现象。

3）彻底治愈错抄率：自动抄表防止了发生错抄的四个根本环节，即抄表员跑错户、抄表员读错数、抄表员记错数、录入员录错数。这四个环节皆由自动抄表体系自动完结，完全能够防止上述过错。

4）防止漏抄率：自动抄表体系使抄表成为一个轻松快速的作业，完结一次抄表只需要数分钟。

5）达到同步抄表：传统的抄表措施不能做到线路总表与各用户表之间的一起抄表，抄表时差导致用电量、供电量计算根底的不真实。而自动抄表技术能够大大缩短这种时刻差。

6）支撑防窃、防表毛病功用：自动抄表体系的稽察功用能够综合剖析各种特征，及时发现异常用水、用电嫌疑户，并供给接连跟踪可疑户的功用，为防窃能、防表毛病提供了有力支撑。

7）费用的告诉与收取：一般履行现场逐户抄表的抄表员在抄表的同时还兼有告诉或收取应缴水电费的使命，施行自动抄表后，此类使命可由银行联网体系或管帐电算化体系与银行卡工程承当，同时能够辅以电话语音查询体系、电话短信自动催费体系等。

8）供能操控能力与牢靠性大大进步：能够对用户进行远程停电、供电操控，以便设备检修与收缴各种费用，可守时、实时抄收会集器下用户电表的停电信息、送电信息，用作低压用户供电牢靠性计算剖析的原始资料。

5 结束语

1）水电自动抄表会集监控技术完善了矿区物业的计量作业，取得用户水电气的原始运用资料，把握与预测动力负荷，优化动力利用，削减与杜绝动力损耗，完善了科学化与精细化管理。

2）水电自动抄表会集监控技术在矿区物业的使用具有显著的经济效益与社会效益，在提升矿区服务体系的同时实现了节能减排。

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