远传抄表（共7篇）
远传抄表 篇1
基础篇
远程抄表系统为实现实时可靠地进行三表 (电表、水表、燃气表) 数据远程抄收而设计。此装置以星型、纵线型、无线电通讯, 三重网络结构实现远程抄表任务, 通过星型网使n个MDM (DD-862S机械式数字化电表) 电表 (例:n=32) 与一个数据采集器连接, 数据采集器通过纵线网络与电台连接, 一个纵线网可连接m个采集器 (例m=128) , 因此, 一个子网可将nm=32×128个电表共享一个电台。这是一种以星型-纵线型-无线型构成的三重网络结构。这种网络结构的组成元素为电表、水表或气表 (以下简称三表) 、数据采集器、无线电收发电台。
随着国内智能化系统的日益发展和完善, 目前在大多数的高档的住宅小区中都开始安装远程抄表系统, 作为现代化管理系统的重要组成部分, 该系统发挥了相当重要的作用。住宅区中每个住户家中的水表、电表、煤气表等计量表计。其安装位置各异, 有些表 (如电表) 集中安装, 有些表 (如水表) 却分散在住户家中;这样就给管理部门的抄表统计工作带来困难。逐户抄表时要耗费很多人力和时间, 而且入户抄表很难一次完成, 有时只能估计。集中式抄表管理系统将使这些问题成为历史。运用本系统后, 再无需进行人工逐户抄表。所有住户表计的计量值将由中心统一抄取。抄一只表只需1秒钟, 省时省力。系统包括了水、电、气自动抄表和家庭防煤气泄漏以及管理部门对用户用水、用电、用气进行实时通断控制等多种功能。
住宅集中式抄表管理系统可实现小区联网抄录电表、水表、纯水表和煤气表的读数, 在小区的管理微机上能进行自动抄录、自动计费、状态查询, 能够记录并打印历史数据, 提供表数据接口, 并在授权情况下进行人工修改、换表和水电气表结算。如果在管理中心添置相应的MODEM或路由器, 可以实现外部远程访问。
远程抄表系统主要是完成电度计量或信息采集、信息远传、后台软件处理和分析三部分任务。前后两部分技术已经成熟, 抄表系统技术关键是解决信息远传——通讯问题。
工频畸变跨台区远程抄表系统, 借助于配电网 (10kV和380kV线路) 做传输通道, 利用信息可以从用户节点 (380V处) 穿越用户变压器直接传递到变电站的特点, 把延伸到供电的每一个角落的分散的、大量节点通讯汇总到变电站一点通讯, 无需单独架设通讯网络, 也无须后续的通讯费用, 经济且实用性强, 从根本上解决了抄表乃至配网自动化的通讯问题。
一、分类
抄表系统系列产品部分主要分为两大类, 一是主站部分, 二是模块终端部分
1. 主站部分
(1) ZZ——2000——X:ZZ——主站;2000——管理2000户表, 一般用于台区表管理系统;X——代表母线分段数, 最多可同时管理两段分列运行的母线。
(2) ZZ——100000——X:ZZ——主站;100000——管理100000户表, 一般用于管理居民和台区同时抄取系统, X——同上。
(3) ZZ——XQ:ZZ——主站;XQ——小区管理, 该种型号的主站一般用于小区物业管理, 安装于小区供电系统的低压端或物业管理办公室, 该主站配有232或485接口, 管理小区范围内的电、气、水、消防等。
2. 模块部分
(1) C C Z——M——X:C——系统号, C——终端, Z——载波, M——脉冲, X——脉冲路数, 范围1——8, 一个终端最多可同时读取八块脉冲表。
(2) CCZ——485:485——代表智能接口, 如智能485表, 带有RS232/485接口的RTU或综合测试仪等, 智能接口单元内的所有数据都可读取, 如U、I、P、Q、COSΦ、有功电度、无功电度等。用户需提供智能接口设备的通讯协议才能通讯。
(3) CCZ——J:CCZ——同上, J——继电器输出, 可用于欠费停电或远程控制等, 用户供电、空调控制、10kV开关控制、380V接触器的投切等, 一般一个模块只提供一路继电器输出干节点。节点能力为AC5A/220V, 提供更大输出能力要单独定做。
(4) C C Z——U:C C Z——同上, U——电压检测功能, 能监测一相电压的电压合格率、极值、停电次数等。
二、特点
1. 远程抄表。
在中控室直接实行远程自动抄表功能, 可组成以中控室为中心的地域性抄表网络。
2. 通讯可靠。
由于采用的是天线定点通讯, 按技术要求安装高度完毕后, 即可进行24小时的通讯, 且不受电网波动的影响。
3. 快捷。
由于抄表速率高, 约每秒一个电表, 因此可进行分时段抄表和计费。
4. 技术手段先进。
通过电子眼识别电表读数, 并严格保持电子读数与表头读数一致。
5. 周期性读数。
根据不同指令, 中控室可对网络内的各电表进行每月一次, 每日一次或每日数次的指定周期性抄读。
6. 可与收费系统联为一体。
三、功能
1. 将电表上显示的数值正确识别出来, 并将该数值正确传送回去。
2. 中控室直接抄读现场用户电表读数, 可进行批量或个别选择抄读, 自动保存抄读的历史数据。
3. 对抄收到的电表数据进行统计、计费、双地址储存, 并形成详细的用电档案。
4. 可进行现场或远程用电校对。
5. 快速进行用电户用电量查询。
6. 分时段抄表, 实现分时计费, 能解决按电网负载的峰谷时段采用的峰谷电价的方式。
四、用途
台区表管理:自动抄收台区有功、无功表电度、台区485接口表内所有功能参数。
线损管理:后台软件可指令冻结所选择的电表在同一时刻的所有参数, 统计低压线损、10kV线路损耗、变电站综合损耗。
供电量、售电量管理:后台软件可指令冻结所选择的电表在同一时刻的所有参数, 对台区、线路、变电站的供电量、售电量进行统计。
欠费自动停电:利用模块的继电器可对欠费用户自动断电。
电压合格率及质量检测:利用模块的电压监测功能完成用户点电压质量监测。
多点管理:主站配置有MODEM, 可在用电管理部门、生产厂家、上级主管单位等处设置MODEM, 进行多点在线管理, 作为信息管理的子系统。
对于手拉手供电用户, 可分别计量不同电源的供电量。
家庭延伸服务:水表、煤气表的自动管理, 遥控空调等设备。
市政延伸服务:路灯、消防的自动管理。
油田延伸服务:油田蝌蚪机自动控制和管理。
配网自动化通讯平台:开关、电容器等设备的自动管理。
五、作用
1. 减少了抄表人员及管理费用
传统的抄表方式是派抄表员到现场去人工抄录, 每人每月抄录2000户左右, 劳动强度大, 抄表人员数量多, 管理成本大。用自动抄表系统, 一个城市的水表抄表工作可以在几分钟内抄完, 这部分成本能在现有成本的基础上降低90%。
2. 减少了人工抄表带来的弊端
由于现场条件的多样性和复杂性, 人工抄表过程中不可避免地会出现少抄、错抄、估抄、飞抄、漏抄、人情抄等情况;少抄、漏抄、飞抄、人情抄给水司带来经济损失, 错抄使水司工作量加大, 也给用户带来了不必要的麻烦。自动抄表可以杜绝上述情况, 抄见率、准确率、正确率达100%。
3. 自动抄表系统在调节水价工作中的作用
水价的调整涉及到每个家庭, 抄表员必须在规定的调价时间点去抄录表数, 平时一个月的工作量现在要在某个时间点上完成, 对抄表员来说这是不可能的, 即使增加人手也做不到。这就必然要在调价时间点左右几天来完成, 这样就有用户多出费用, 不利社会的和谐。自动抄表系统可以做到准确无误, 系统只要增加一个指令即可完成这项工作, 水司和用户都没有怨言。
4. 自动抄表系统在节水方面的作用
(1) 管道漏损率的提高
供水管道由于多种原因会出现渗漏、破损, 如没有科技手段这样的现象就不
能发现或及时发现, 自来水就会白白的浪费了, 自动抄表系统通过对系统线损 (即线路总表或考核表减去用户总表) 和流量突变的实时分析, 能及时作出报警, 维修人员能第一时间处理, 减少自来水的损失, 提高了漏损率。主管道一个小时的流失一般在几十吨至几百吨之间, 及时发现社会效应和经济效应相当可观。
(2) 跑、冐、滴、漏等用水异常现象及早发现
用户的用量异常有多种情况, 比如马桶漏水、水管渗水、太阳能热水器输水管路漏水等现象, 导致用水量变大, 如不能及时发现这些问题, 到水费结算时可能与用户发生纠纷。自动抄表系统通过对水表24小时的实时抄读 (特别是夜间或非用水时间水量的持续产生) 和上月用量的比较会很快发现问题, 及时处理, 减少水量流失。根据经验, 一个马桶一个月的流失量少则几吨, 多则十几吨;而太阳能热水器输水管路漏水的隐蔽性, 一个月多则一千多吨水, 及时发现, 意义重大。另一个现象由于水表的损坏而导致用水量的过大或过小, 系统通过上述分析方法, 能够及时发现, 过多、过少水司和用户之间都会产生矛盾, 主动及时解决, 社会效益不可估量。
5. 自动抄表系统在社会安定方面的作用
与传统抄表方式相比, 自动抄表系统可以很好的避免下列问题:
(1) 隐私问题:由于居民生活水平的提高、家庭财产价值越来越高、越来越重视隐私权等原因, 用户不希望被打扰。
(2) 水费分摊问题:由于入户抄表困难, 一些水司干脆只抄总表, 而分表则让用户抄, 不足部分由用户分摊, 致使邻里之间产生猜疑, 交费不配合, 导致使水费拖欠现象严重。
(3) 入室抢窃问题:很多不法分子利用抄表为借口进行入室盗窃和抢窃, 影响了社会稳定。
6. 抄表系统在管理精细化方面的作用
系统可以对每个用户、每个单元、每栋楼、每个小区、每条管线按小时、天、周、月、季度、年或任意时间周期进行分析并形成相应的曲线, 为水司调度系统、供应系统、生产系统提供了实时、可靠的数据, 减少了工作中的盲目性, 降低了成本, 为公司的决策提供了科学的依据。
7. 社会效益
自动抄表系统通过科技化、自动化手段, 提高水务管理部门主动服务的能力和水平, 及时处理可能出现的问题, 加上自动抄表系统节约的人力物力能够帮助企业提高服务效率和服务内容, 能够更好的实现与用户之间的和谐相处, 为水务主管部门创造良好的社会形象和社会效益。
六、通讯方式
通讯方式的选择是设计自动抄表系统的首要任务, 它直接关系到系统的性能。具体确定通讯方式时需要综合考虑系统面对的对象、用户的分布、用户的数量、地理条件、期望达到以的目标以及系统的扩展升级和与其他网络的兼容, 等等。因此, 上述的各种通讯方式不应该是孤立的, 而且任何一种通讯方式在不同的系统中的应用效果也不尽相同。
1. 按信道介质分, 常见的自动抄表通讯有光纤通讯、电话线通讯和无线通讯三种方式。
(1) 光纤通讯具有频带宽、传输速率高、传输距离远和抗干扰能力强等特点, 非常适合上层通讯网的要求。随着光纤技术的发展和广泛应用, 自动抄表系统中有可能更多地使用光纤。
(2) 由于电话在城镇的迅速普及, 利用现有电话网进行数据通讯是一个经济有效的方案。利用电话网通讯, 只需在数据集中器和工作主站处加装调制解调器即可, 其传输速率可达56Kbps。但电话线通讯的线路接通时间较长, 一般要几秒到十几秒。还有, 我国的广大乡村、小城镇还没普及电话。
(3) 对于分布分散的集中器, 利用无线方式进行数据通讯是一种较好的选择。目前我国已有车载无线通讯自动抄表系统投入运行。但无线通讯方式需要慎重选择频点, 并需申请频点使用权。
2. 若按连接方式分, 则自动抄表系统的通讯方式主要有星型和总线型连接方式。
(1) 星型连接通讯是以工作主站为中心, 以星型发散的形式分别通过通讯信道, 与分散于各地的集中器连接, 形成1对N的连接形式。这种方式下信道通讯数据量大, 要求有一定的传输速率和频宽。
(2) 总线型通讯以一条串行总线连接各分散的采集器或电度表, 实行各节点的互连。这种方式下, 信道上节点多, 传输速率也不会很高, 一般用于底层的电能数据的采集。常见的有RS-485总线网和低压电力线载波通讯网。由于电力线完全由电力部门控制, 如果用电力线实施载波通讯, 不需要再投资铺设通讯线路, 不仅可大大节约资金投入, 且还具有维护量小的特点;否则, 用低压电力线作通讯信道可以实现灵活的“即插即用”。尤其是近年来扩频通讯技术的较成功应用, 使得低压电力线载波通讯越来越多地用于自动抄表系统。利用低压电力线作为自动抄表系统的底层数据通道, 成本低、方便准确。
七、系统执行标准
1. GB/T17618:信息技术设备抗扰度限值和测量方法;
2. GB3836.1:爆炸性气体环境用电器设备的通用要求;
3. JG/T 162-2004:住宅远传抄表系统数据专线传输;
◆系统容量:
每个无线集中器管理本集中器信号覆盖范围内的所有无线表具终端, 表具数量无特别限制。
◆通讯接口:
管理计算机——集中器:中功率无线通讯;
集中器——户表:微功率无线通讯;
◆通讯距离:
管理计算机——集中器:空旷地可达可达3000米 (加中继器可延长) ,
集中器——户表:空旷地可达800米;
通信速率:2400、4800、9600bps可选 (常用2400) ;
掉电数据保存时间:≥10年;
工作方式:连续或非连续;
工作电压:AC220VK20%50K1Hz
采集器功耗:≤10W
工作环境:-25℃～+70°CRH<=93%
比较篇
近年来, 随着政府在电力、自来水等公用行业大力推行“一户一表, 抄表出户”工程, 传统的公用事业抄表收费管理模式受到了强烈冲击。采用人工方式逐户抄表收费的模式已经不能适应发展要求, 迫切需要新的自动化效率较高的管理方式来代替传统方式。
目前国内公用事业进行“一户一表”工程改造主要有两种模式:一是IC卡收费管理模式, 二是自动抄表收费管理模式。
一、IC卡收费管理模式
IC卡收费管理模式是将居民用户家里的普通计量仪表改装为IC卡智能仪表, 为居民用户提供一张缴费IC卡, 然后在行业管理部门搭建一个收费管理平台来实现的。按照一定的时间阶段居民用户持缴费IC卡到行业管理部门缴费写卡, 将购买量等相关信息写入缴费IC卡, 用户再将缴费IC卡插入IC卡智能仪表将相关控制数据传递到表内, 从而能够实现继续使用相关能源。
上面的网络结构可以根据实际应用的情况进行增减, 它反映了整个系统的逻辑构成, 主要由3部分组成:
1.IC卡智能仪表
安装有IC卡接口和控制机构的智能仪表。当满足设定的条件时, IC卡智能仪表表会通过控制机构禁止居民用户使用能源;当用户持卡缴费后将缴费IC卡插入IC卡智能仪表, 这时IC卡智能仪表就能够自动通过控制机构恢复居民用户使用能源。
2.用户缴费IC卡
用户缴费IC卡由行业管理部门发行, 居民用户持有, 用来在IC卡智能仪表和收费管理平台之间传递仪表中的计量和收费管理数据。考虑到卡片传输数据的重要性, 根据实际情况, 应该尽量选择安全性较高的IC卡介质。根据安全性的不同, 可以将IC卡介质分为三类:
(1) 存储卡:能够按物理地址对数据进行读写、存储操作, 但没有任何对数据的保护措施。典型的卡片有24CXX系列。
(2) 逻辑加密卡:能够按物理地址对数据进行读写、存储操作, 在对数据进行读写时, 首先需要进行密码校验, 只有密码校验通过才能够对卡片数据进行正常读写操作, 否则卡片拒绝操作并在一定条件下将卡片锁死。
(3) CPU智能卡:能够按逻辑地址对数据以文件的方式进行读写、操作, 卡片内部有CPU控制器可以进行复杂算法运算, 在对数据进行读写操作时, 首先需要使用一定的算法进行密钥认证, 认证通过后才能够对卡片数据进行正常读写操作, 并且还可以根据实际情况对数据进行加密和解密操作。如果认证不通过则不能对卡片进行正常操作。
从上面三种卡片的安全性进行比较, CPU智能卡的安全性最高, 操作最复杂, 存储卡的安全性最低, 操作最简单。在实际使用时, 如果在城镇或物业小区安装使用IC卡智能仪表, 由于范围较小, 使用存储卡和逻辑加密卡已经可以保证系统的安全性;如果在大中城市使用IC卡智能仪表, 由于范围较大, 数量较多, 人为监控较为困难, 因此应该使用安全等级较高的CPU智能卡做为用户缴费IC卡介质。
3.收费管理平台
设立在行业管理部门的营业网点或扩大到相关银行网点, 用来为居民用户完成缴费写卡以及行业管理部门内部的数据统计管理工作。收费管理平台主要强调的是对居民用户服务的及时性。这样又可以分为三种情况:
(1) 单机收费管理系统
所有软件和数据库都安装在一台计算机上, 配置一台IC卡读写器就可以为居民用户完成缴费写卡操作, 这种系统主要使用在城镇或物业小区, 收费系统的管理者不是行业管理部门而是物业管理者。单机收费管理系统一般由IC卡智能仪表生产厂家提供。
(2) 网络收费管理系统
在行业管理部门内部设立服务器, 所有的数据都保存在行业管理部门的服务器中, 同时在行业管理部门不同的营业网点或同一营业网点安装多个工作站, 每个工作站配置一台IC卡读写器来为居民用户进行缴费写卡操作。网络管理系统可以有效地把行业管理部门的业务管理和缴费写卡营业管理分开, 在管理中心可以配置专门的工作站来完成数据处理, 报表统计等各项工作, 有利于行业管理部门把业务管理和缴费写卡服务分离开来。网络收费管理系统一般在中小城市或城镇的行业管理部门使用, 软件可以由IC卡仪表生产厂家或委托第三方软件公司提供。由于IC卡智能仪表的数量较多, 当出现多家IC卡仪表生产厂家提供产品时, 应注意统一不同厂家IC卡仪表进行数据交换的接口规范, 以实现用统一的收费管理平台对不同IC卡仪表生产厂家的计量仪表进行管理。
(3) 银行网络收费管理系统
如果在大中城市大范围推广使用IC卡智能仪表, 由于数量众多, 但靠行业管理部门的营业网点是不能够为广大的居民用户提供有效周到的服务的。这时必须要借助于银行网络建立一套代收费管理系统。将行业管理部门的服务器通过专用通道和相关的银行中间业务服务器进行连接, 同时为银行网点柜台的工作站配置POS机完成对用户缴费IC卡的读写操作;同样在行业管理部门的营业网点还可以配置工作站和IC卡读写器完成对用户的缴费写卡服务, 这两种方式互为补充可以最大限度地为用户提供及时的收费服务。银行网络收费管理系统由于涉及环节较多, IC卡仪表生产厂家的技术人员已经不能够完成此系统的开发, 一般有银行技术人员和专业的第三方软件公司来共同完成程序的开发。在实际操作中, 也必须要注意对IC卡仪表生产厂家、银行和自来水公司之间进行数据交换的接口进行规范和统一, 以保证该网络收费管理系统的稳定性。
采用上面的所描述的IC卡收费管理模式在实际操作时可以有两种管理方法:
A.预付费管理方法
用户先缴费购买相关能源的使用权然后才能使用, 即“先买后用”的管理方式。其操作流程为:
a.为用户安装IC卡智能仪表, 安装完毕后用户不能立即使用相关能源;
b.用户持缴费IC卡到营业网点缴费写卡, 将购买量或购买金额写入到用户缴费IC卡中;
c.用户将缴费IC卡插入到IC卡智能仪表中, 将购买量或购买金额传递到IC卡智能仪表中, 这时IC卡智能仪表自动通过执行机构允许用户使用相关能源, 并开始对用户的使用量进行计量;
d.当用户所购买的使用量或金额使用完毕后, IC卡智能仪表会自动通过执行机构禁止用户继续使用相关能源, 这时用户需要再次持用户缴费IC卡到营业网点缴费写卡。
B.后结算管理方法
用户先使用相关能源, 然后根据使用量定期到营业网点进行缴费, 即“先用后买”的管理方式。其操作流程为:
a.为用户安装IC卡智能仪表, 安装完毕后用户立即可以使用, 智能仪表开始对用户的使用量进行计量;
b.用户使用一段时间后, 将缴费IC卡插入到IC卡智能仪表中, 将使用量数据传递到缴费IC卡中;
c.用户持缴费IC卡到营业网点根据卡中的实际使用量进行缴费, 缴费完毕后, 营业网点在用户缴费IC卡中写入缴费标志;
d.用户将缴费IC卡插入IC卡智能仪表, 将缴费标志信息传递到IC卡智能仪表, 以保证能够继续持续相关能源;
e.如果用户超过规定的使用量或使用时间 (可以在IC卡智能仪表中进行参数设置) 还没有插卡缴费, 这时IC卡智能仪表也会认为用户处于欠费状态而自动通过执行机构禁止用户继续使用相关能源, 用户可以立即插入缴费IC卡读出使用量到营业网点进行缴费, 缴费完毕后再次将缴费IC卡插入IC卡智能仪表读入缴费标志, IC卡智能仪表就会立即通过执行机构自动恢复用户继续使用相关能源。
以上两种方式各有特点, 预付费管理模式行业管理部门可以提前收到用户的缴费, 彻底杜绝了欠费现象, 但从为用户服务的角度来讲有垄断经营之嫌;后结算方式与传统抄表收费管理模式相同, 用户比较容易接受, 但行业管理部门还是不能保证及时将用户费用收缴上来, 还是有一个自然滞后。
二、自动抄表收费管理模式
自动抄表方式是在居民用户家中安装具有数据传输接口的智能仪表, 然后通过某种数据传输通道将用户仪表中的计量数据传递到户外。户外根据智能仪表的数量安装有数据集中器, 可以将多个用户的计量数据传递到集中器中, 然后再采用人工或自动的方式将集中器中的仪表计量数据传递到行业管理中心, 这样整个抄表过程就不需要用户参与, 自动化程度较高。
自动抄表系统可能会出现多种组合方式, 它一般由三层结构构成:
1.远传智能仪表
具有数据传输功能的智能仪表, 能够准确计量居民用户的使用量并对数据进行可靠存储, 同时可以通过数据传输通道将存储的数据传递出去, 在需要的时候, 也可以接受数据通道传递来的数据对远传智能仪表中的控制参数进行修改。如果在远传智能仪表中安装有执行机构, 也可以通过数据通道对居民用户的能源使用情况进行控制。
2.数据集中器
通过特定的数据通道和远传智能仪表连接, 可以将一定区域内多块远传智能仪表中的计量和工作数据采集过来并进行数据存储, 并可以向远传智能仪表发送指令进行数据抄收和控制。
3.抄表管理平台
安装在行业管理部门, 用来对从远传智能仪表抄收来的数据进行统计分析处理, 并结合营业管理系统完成最终收费过程。抄表管理平台获取数据一般有两种模式:一种是使用手持设备通过人工方式把各个数据集中器中的数据抄收回来, 另一种方式是通过通讯网络自动将各个集中器中的数据抄收到抄表管理平台。
在自动抄表系统的三层结构中, 涉及到两类数据通道, 一类是远传智能仪表到数据集中器之间的数据通道;另一类是数据集中器和抄表管理平台之间的数据通道。
(1) 无线抄表模式
在数据集中器和远传智能仪表中安装无线发射和接收电路模块, 这样远传智能仪表和数据集中器之间没有线缆连接, 现场安装施工简便;但无线通道容易受到干扰, 数据传输的可靠性和稳定性较低, 并且无线传输如果在大面积推广使用, 可能要考虑无线频段的管理问题以及对居民家庭电器设备的无线干扰评测问题。
(2) RS485专线抄表模式
在数据集中器和远传智能仪表之间敷设专用线缆, 数据通过专用线缆按照某种通信协议 (如RS485、MBUS) 进行传输。数据传输准确可靠, 稳定性好, 但现场安装施工工程量较大, 在运行过程中的技术支持维护工作量也大。
(3) 低压电力载波抄表模式
在数据集中器和远传智能仪表中安装低压电力载波通讯芯片, 并将两者都与居民家中的电力线进行连接, 通过低压电力线进行双方的数据交换。这种方式现场施工量可以大大减少, 但由于电力线可能存在多种干扰, 数据传输的可靠性和稳定性较低, 并且可能出现由于电力故障波及行业管理部门抄表系统的情况。
上面几种模式各有优劣, 目前都在小范围推广使用, 随着电子技术的不断发展, 可能还会逐渐出现新的抄表通讯模式, 但从目前自动抄表技术的发展状况来看, 数据集中器和远传智能仪表之间的通讯模式已经成为制约自动抄表技术发展的阻碍。
数据集中器和抄表管理平台之间的数据通道方式目前比较成熟, 只是根据投资成本和运行费用进行选择, 主要有两种方式:
(1) 自动抄表方式
利用目前覆盖面广的电信网络, 在数据集中器中安装MODEM或GPRS通讯模块, 可以实现数据集中器和抄表管理平台之间的实时连接, 数据传输稳定可靠, 但投资成本较高, 在运行过程中还需要向电信缴纳数据传输通道的运营费用。
(2) 人工抄表方式
为抄表人员配置手持抄表设备, 在数据集中器上设计与手持设备的数据通信接口, 这样在抄表周期, 由行业管理部门的抄表人员到现场将数据集中器中的仪表数据自动抄录到手持设备中, 再将手持设备中的数据导入到行业管理部门的抄表管理平台中。这种抄表方式简单可靠使用, 成本较低, 但数据的实时性略差。
三、IC卡收费管理模式和自动抄表收费管理模式的比较
IC卡收费管理模式和自动抄表收费管理模式目前在国内行业管理部门都得到了应用, 从数量上讲, IC卡收费管理模式应用面较广, 但自动抄表收费模式更加受到行业管理部门的关注, 下面将从几个角度来对这两种方案进行比较:
1.技术的先进性
IC卡收费管理模式和自动抄表收费管理模式都是将目前最新的电子信息技术应用到了行业管理部门的抄表收费管理上, 应该说都使用了目前最先进的电子技术;但两者在数据通道的选择上是有差别的。
(1) IC卡收费管理模式在数据传输通道上是选用了IC卡作为数据信息传输载体, 主要使用的是IC卡技术和信息安全技术;
(2) 自动抄表收费管理模式在数据传输通道上是使用各种通讯信道作为数据传输载体, 主要使用的有无线通讯技术、电力线载波通讯技术、总线通讯技术、电信通讯技术等等, 采用的技术方案种类大大多于IC卡收费管理模式, 并且随着电子技术的不断发展, 还会不断采用新的技术。应该说自动抄表收费管理模式在新技术的选用方面比IC卡收费管理模式会更灵活, 更能贴近最先进的技术;但由于技术不定型, 方案选择多, 自动抄表收费管理模式的技术稳定性比IC卡收费管理模式差。
2.技术的成熟性
国内在80年代末期就已经开始进行I C卡技术的应用推广, 特别是随着国家“金卡工程”的推广实施, IC卡技术在各个行业得到了广泛的应用。在公用事业方面, IC卡电表、IC卡水表、IC卡燃气表以及IC卡热力表都已经有大范围使用的先例。并且随着时间的推移, IC卡技术已经经历了从简单的存储卡发展到具有较高安全性的CPU智能卡的应用过程, 成功地将信息安全技术融入到IC卡应用中。技术的成熟度较高。
自动抄表收费管理模式出现的较晚, 在90年代中后期才在国内开始进行开发使用, 并且由于技术涉及面广, 要求高, 难度大, 目前还不能说自动抄表收费管理模式进入成熟期, 各地各行业还处在对各种抄表模式的比较试用选择期, 自动抄表收费管理模式还不定型, 还没有在行业内大范围使用自动抄表收费管理模式的先例。
3.技术方案的实效性
IC卡收费管理模式通过IC卡技术的应用, 将对居民用户的抄表、收费、控制合为一体, 有效地解决了恶意拖欠费用的问题, 收费难的情况将不复存在, 效率较高;但由于抄表缴费过程由用户实现, 会出现行业管理部门不能及时掌握居民用户水表使用状况的问题。
自动抄表技术非常有效地解决了IC卡收费管理模式中的非实时性的问题, 行业管理部门可以随时掌握居民用户的能源使用状况, 但在完成抄表的同时, 不能有效解决收费的问题, 还需要将自动抄表系统和行业管理部门的营业系统连接完成对居民用户的收费管理, 并且不能从根本上杜绝恶意拖欠费用的问题, 还会存在收费难的情况。
4. 技术方案的可操作性
在大中城市行业管理部门推行抄表收费管理模式都需要使用多种技术, 和多个不同行业的企业合作完成抄表收费管理模式的开发应用, 这样各个行业的企业对各种技术掌握的能力将直接影响行业管理部门的抄表收费管理模式的稳定性。
IC卡收费管理模式在设计过程中需要IC卡芯片供应厂商、IC卡智能仪表生产厂家、系统集成商、银行、行业管理部门共同配合完成, 在这个过程中各个企业只负责提供部分产品或系统, 并且目前各个部分的技术都是稳定成熟的。所以IC卡收费管理模式设计和运行过程中的稳定性是可以得到保证的。
自动抄表收费管理模式在设计过程中由于各项通信技术不定型, 所以整个项目目前基本上都是由仪表生产厂家和行业管理部门配合在建立系统, 有些地区开始引入系统集成商在搭建系统。这样就要求仪表生产厂家的技术人员在承担仪表设计技术的同时, 还要承担各种通讯技术、系统集成技术、数据库管理技术、计算机编程等相关技术的设计开发能力, 这需要一支非常强大的队伍, 而目前仪表生产厂家的技术人员在数量上以及精力上都有限, 只能掌握局部或者有选择性地消化相关技术, 这样设计的自动抄表收费管理系统的稳定性、可靠性就非常难以保证, 并且系统一旦进入实施运行, 也无法保证及时有效地保证对整个系统的运行维护。
5. 技术方案的投资成本
IC卡收费管理模式的成本主要在收费管理平台建设、用户缴费IC卡、IC卡智能仪表三个方面。自动抄表收费管理模式的成本主要在收费管理平台建设、数据集中器、数据通道建设、远传智能仪表等四个方面。收费管理平台的建设两种模式差别不大, 属于一次性投资费用
IC卡智能仪表和远传智能仪表的电子计量和显示部分的成本差别不大, IC卡智能仪表将增加IC卡读写部分和执行机构控制部分的成本;远传智能仪表将增加数据通道电子模块部分, 如果远传智能仪表不带执行机构控制则成本低于IC卡智能仪表, 如果也包括执行机构控制部分, 则成本将高于IC卡智能仪表。
用户缴费IC卡的成本目前随着使用量的增加, 价格处在逐渐下降的过程中, 而自动抄表系统中数据集中器和数据通道建设的费用将远远超过用户缴费IC卡的费用。
另外, 自动抄表系统的运行费用和维护费用是始终存在的, 而IC卡收费管理系统的这部分费用极低。综合分析, 建立一套完整的自动抄表收费管理模式的投资成本将高于建立IC卡收费管理模式的投资成本。
6. 技术方案的适用性
到目前为止, 选择I C卡收费管理模式主要侧重的是收费, 而选择自动抄表收费管理模式则主要侧重的是抄表管理。两者的出发点明显不同。
在方案的选择上, 目前使用I C卡收费管理模式的主要集中在中国、东南亚、中东、非洲、南美洲等发展中国家, 这些国家的特点是人口众多、金融信用等级评估和管理不健全, 欠费现象普遍存在, 只有依靠可靠的技术手段来完成居民能源使用费用的收取, 尤其是使用IC卡预付费收费管理模式, 取得了明显的效果。
自动抄表收费管理模式主要在欧美等发达国家得到普遍应用, 由于这些国家有良好的金融信用体系保证, 不存在欠费现象的发生, 行业管理部门只要能够将用户的使用量数据采集回来, 就可以通过金融体系在用户的信用帐户上自动扣款, 不能缴费的用户只可能是帐户透支, 金融信用体系就会降低用户的信用等级。这样行业管理部门主要考虑的不是收费问题, 而是如何建立一套可靠的体系对用户的仪表的使用情况进行抄收和管理, 所以不需要使用IC卡收费管理系统。
另一个方面, 由于投资成本的问题, 也造成了发展中国家选用IC卡收费管理模式而不大量使用自动抄表收费管理模式。目前在中国, 由于行业发展的不均衡性, 电力行业逐渐开始淘汰IC卡收费管理模式而转向自动抄表管理模式, 但自来水行业、燃气行业目前还不适于大规模采用自动抄表收费管理模式。
国外篇
国外抄表系统的数据远传方式和国内一样, 是百花齐放, 形成多种传输方式并存的局面。目前, 在国外常见的有四种传输方式、低压电力线载波传输方式和数据网络传输方式。
一、有线传输方式
1.RS-485总线传输方式
它是应用最早的技术, 也是目前多表远程抄录系统常采用的技术。它采用二线制实现半双工通讯。但随着家居智能化综合功能的增加以及系统的节点数扩大, RS-485方式的传输距离, 节点容量、传输速度等方面的限制爱到其他数据传输方式的严重挑战。
2.利用现场总线技术的传输方式
(1) 利用LonWorks技术
(2) 在处理多节点大流量实时控制时, 基于LonTalk协议的Lonworks控制网络比传统的总线有较明显的优越性。
(3) LIN总线的传输方式, 其主要技术特点有:
◆具有现场总线的一般特点
◆绝大多数的微控制器都有具备实现LIN总线所必需的硬件, 硬件成本低。
◆它是一种单数据线总线, 加上电源线和地线只需三根线就可实现节点间的串接。
◆数据传输速率最高可达20kbit/s。网络节点要求一般不超过1 6节, 有效通讯距离约40m。
◆具备完整的通讯协议, 可满足家庭网络内部的数据采集和家用电器控制等要求, 数据传输率较低的场合里, 实现简单的数据通讯。
(4) 以太网+现场总线+RS-485总线的多层网络结构的传输方式, 这种多层网络的结构形成多应用于下列场合:
◆几千户的大型场所, 上万户的卫星城
◆数公里的传输距离
◆庞大的数据交换量
◆要求投资少, 可靠性高, 实时性强的场合。
二、无线传播方式
1.目前用于家庭内部的无线传输技术有, 无线通信Home RF, 红外技术, 蓝牙技术、无线局域的IEEE802.11a和IEEE802.11b, 无线ZIGBEE协议。
2.美国使用无线网络的家庭调查
针对10500个美国具有互联网权限的家庭进行一次调查, 结果显示33%的家庭将有意购买家庭网络产品, 有超过50%的家庭表示他们更喜欢无线网络解决方案。据估计, 至2006年, 美国使用无线产品的家庭将达到700万个, 无线技术解决方案将抢占下一股家庭网络的应用趋势。
3.国外无线服务收入状况分析
2007年全球无线服务用户达18亿个, 其中亚太地区占38%。
2008的欧洲无线服务收入将达到500亿美元, 占用户平均支出的20%。
三、低压电力线载波传输方式
这种传输方式的特点是免布线, 对改造旧建筑以及装修后家庭的安装有独到之处。并对用电、用水、用气管理的现代化和推行分时电价或平谷电价创造条件。这种方式受到国内外供电部门和房地产开发公司的重视。
采用低压电力线载波方式远程自动抄表系统存在的主要技术问题是要解决电力线路上的干扰问题。与双绞线或电话线等相比, 电力线路有较大的干扰。例如, 电磁干扰, 电晕干扰, 家用电器干扰以及本身的纹波脉动千扰等。然而在电力系统内, 不同的电压等级, 其干扰程度也不相同, 电压愈高, 干扰愈严重, 电压等级愈低, 干扰就愈小。
110kV以上起高压线路的载波通信技术, 国外已经应用了近60年, 技术已成熟理论上较完善, 应用相当普遍。事实上, 采用了一整套的抑制干扰技术和措施, 在超高压上的载波通信, 其误码率早巳保证≤10-6。
低压380V电网我, 干扰程度比超高压小得多, 而对用户的覆盖面则比超高压广得多, 这是一个潜在的资源。国外于80年代已开始开发利用低压电网。现在国外有的国家习已利用低压电网开辟Internet系统, 范围达30公里。国际上正在对低压电网进行频率划分, 以充分利用这一资源。
现在有一个误区, 认为国外电力网比我国电力网干净。其实, 就低压电网来讲, 国外电器月用电量每人平均为200-500kW·h, 而我国平均用电量仅为其1/3-1/5。在低压电网中, 家用电器新产生的干扰是低压电网干扰的主要来源, 而对电网高次谐波的成分, 国外都有指标, 一旦发现超指标就得采取措施并对高次谐波干扰的部门予以罚款。
目前国外已对传统低压载波抄表技术采取了改进措施, 例如, 采用低压载波专用芯片嵌入快速C P U与相应接口电器路, 被嵌入设备具有载波信号调制解调, 电能脉;中采集管理和通讯协议处理等综合功能。各项参数可自适应调整的适应变化大的电力线信道。采取调整P L C技术实现电力线上的高速数据通信, 传输速率从最初的100b i t/s达到45Mbit/s, 甚至更高, 这大大提高了系统的稳定性和实量性。
意大利现有七万台载波电能表处于现场运行状态。
随着技术的发展, 有IP地址的芯片出现, 使许多产品具有IP地址, 不需通过家庭中的计算机就可独立上网, 基于IP芯片的智能传感器, 智能控制器, 网络智能表和智能系统将在智能家庭中得广泛的应用。所谓网络化就是说控制命令和信息传递是通过一个统一的高速网络平台来实现, 这个平台选择TCP/IP网络较合理, 因为TCP/IP是通用的可以无障碍地接入Internet.
目前市场上的表具多为脉冲表、住置直读表, 照相直读表等。而数码远传表将成为未来的主流表具。传统表必须改造咸和嵌入式模块组装在一起。传统表如不改造将被淘汰。热量表 (或热能表) 污水表, 特大流量计量水表是当今国外发展的趋势。热量表是热水表的升级, 用热量表来计量替代热水计量更为合理和科学。工业发达国家已批量生产, 而大多数国家还尚未开始研制。
燃气远传抄表系统分析 篇2
1 脉冲计数法
该方法实质上是和燃气表上码轮计数并行和同步的, 或者说是一种重复。为什么要重复呢, 不是很浪费吗?其主要原因是直接把码轮显示的字符转为数字的方法成本太高或者还没找到合适的方法, 不便推广应用。脉冲计数法相对廉价, 实现简单。脉冲计数法主要分为两种。
1.1 磁电法
磁电法工作原理为:在膜式煤气表计数轮的0.01、0.1或1方位字轮或主动轮安装一只小磁铁, 该轮附近合适位置安装一只干簧管继电器。当用户用气时, 字轮上方小磁铁转到干簧管附近, 干簧管的常开触点闭合产生一个脉冲, 单片机对该脉冲进行处理并转换为对应气量数据存入存储器, 并经液晶显示器显示。此方法实质是在传感器监测到信号时便输出常开触点的闭合信号, 经电子电路转换为脉冲信号, 由单片机转换为数字量进行存储, 故称为磁电法。此种方法的特点是传感器价格低, 功耗小。
1.2 直射式光电耦合器法
在码轮主动轮盘上钻出一个小孔, 小孔一边安装一只发光管, 另一边对应安装一只光电管。当轮盘上小孔转动到发光管与光电管之间时, 发光管发出的光通过小孔被光电管采集到, 光电管导通产生一个计数脉冲计数, 这种方法在电表上应用最广。
2 直读法
顾名思义, “直读法”即直接读取码轮显示的数据。
2.1 机械开关触点编码法
此法类似于传统的机械拨 (编) 码开关。其输出可以是BCD码中的8421码, 可直接用于处理传输。一般用四个触点开关固定到码轮中轴上, 编码的金属码条固定在码轮侧面圆周上 (为多个同心圆码条) , 称之为码盘。
2.2 光电编码法
即在码轮的圆周上制作或贴上按照某种规则编码的黑白码条, 而在靠圆周长的按编码规则要求的固定位置安装五只反射式光耦, 将其排列在半径比码轮大1mm左右的半圆周上。平常不加电, 读数时才上电。该装置实质上是通过判断码轮位置换算出该位置码轮所代表的十进制数, 是一个用于测位的传感器。
2.3 摄像法
此法实际上是真正模拟人眼读取数据图形再经大脑分析判断读取和存储记忆数据的方法, 是一种比较复杂的多项技术的综合应用。
具体方法为:把微型摄像头装在码轮附近合适位置利用电视行帧扫描成像的方法把码轮数字的字符图形摄下来, 并经过专用的图像处理软件将图像信息处理成像素点阵。再按一定的规则编码, 予以合理压缩, 减少必传信息的比特数, 以方便存储和减少传递时间。
3 数据传输媒介
对于传输网络, 即所谓远程抄表问题, 就是数字信号的传输和处理问题。现代电子技术和通信技术的日新月异, 给数字信号的传输和处理提供了多种传输模式, 有线的、无线的、光的、电的或者是这些方式的综合运用。
3.1 无线方式
每个用户表都装一个半双工的微型无线收发信机发出某表地址的指令信号, 用户表收信机收到指令信号后启动发信机把本表数据 (当然不仅是气量数据) 发出。集中器收到信号数据后进行校验, 若无误则存储, 若有误则再次发出指令重发一次直至数据正确。之所以用半双工的收发信机, 是因为全双工的收发器的价格太高且无必要。
3.2 有线方式
3.2.1 电力线载波作为传输信道。
众所周知, 电的应用是每家每户必不可少的, 故220V的交流供电线深入到住户的每个地方, 利用此线可谓之方便、廉价。现已有较成熟的电力载波芯片可用, 但真正大面积推广应用的并不很多。实质原因主要是因为我国220V的交流供电负载复杂, 行业管理标准没跟上去, 造成信道质量差, 传输成功率低而不能大面积推广应用。
3.2.2 RS-485总线。
RS-485总线适合几十米到上千米短中程距离的通信, 一对双绞线就能实现多站联网构成分布式网络。它具有硬件简单、控制方便、成本低廉、接收灵敏度高、抗共模抗干扰能力强、总线负载能力强 (128-400个设备) 的优点, 已广泛应用于工业控制、小区监控、水利水文等自动监测领域。
3.2.3 M-BUS总线。
M-BUS总线是主要用于消耗测量仪器和计数器传送信息的欧洲标准的二线总线, 它的优点为:价格低廉。传输距离长。工作可靠, 对电压的不稳定性适应性较强。总线拓扑结构灵活多样, 可以是直线形、环形、星形或这几种的混合形。各设备与总线连接无极性, 具有防接错功能, 连接方式简单, 监控中心可判断出各设备的工作状态。中心为总线上各设备提供电源, 适合“无源”表的工作。速率为300-9600Band。
4 小结
总之, 远传抄表方案各有利弊, 应用灵活。设计出一个系统稳定、功能强大的抄表系统, 是我们不懈追求的目标。
摘要：本文在介绍人工抄表流程基础上, 总结了已用气量计量显示在表内码轮方法的优缺点, 然后详细分析了远传抄表系统中的数据传输媒介, 以及远传抄表方案侧重点和利弊。
关键词：远传抄表,网络终端,传输网络,数据服务中心
参考文献
做好远传抄表系统发展低碳经济 篇3
水表、电能表、燃气表、热能表的计量抄收从整个住宅建设来讲只是其中很小的一项应用技术, 但却不是一件小事情。我首先讲一讲厨房卫生间的问题, 我们在10多年前就提倡厨房、卫生间革命, 因为厨房、卫生间问题关系到民生, 住宅建设好不好, 首先看厨房卫生间功能怎么样。关于住宅表具的计量抄收问题, 我们要把它当成很重要的事情来做, 要把厨房卫生间建设的又好又方便。
国家经济发展, 甚至世界经济的发展方向就是要发展低碳经济, 建设低碳社会。远传抄表技术和我们今后国家经济发展, 甚至世界经济发展方向是有紧密联系的。低碳经济跟我们有什么关系呢?发展低碳经济跟过去政府提出的经济发展、社会发展的目标是不一样的, 现在提出发展低碳经济是人类生存发展到今天非常重要的一个认识上的进步, 因为环境问题已经影响到人类的生存了。现在大气的温度不断的在变化, 目前已达到安全的极限, 如果再升高两度, 有的说一半, 有的说1/3地球上的陆地就要被淹没, 这将危及到方方面面。低碳运动已经在全世界推广开了, 这关系到地球上每一个人。我们要把发展低碳经济在历史经验的基础上进一步做好。低碳经济和以前提出的经济发展的要求是不一样的, 它有一个硬指标的要求。比如:以大家都在提倡的绿色环保来说, 什么才是绿色环保, 这没有硬指标的要求, 而低碳经济有一个非常明显的硬指标的要求, 用硬指标来控制实现低碳的最终目是要控制温度, 解决全球变暖问题, 因为地球温度变化主要原因是排放二氧化碳造成的, 所以通过二氧化碳的排放量能够知道能源的消耗量。我国很多技术指标国外不一定能够非常了解, 但是, 假如碳排放计算的清清楚楚, 我们国家不用公布任何数字, 我们只要公布碳的排放量, 就可以知道我们国家的能源消耗情况。低碳经济对碳排放量的要求是个硬指标, 这个硬指标涉及到工业生产、交通运输等方方面面, 要达到低碳的硬指标要求, 就要有具体的技术手段作为支撑。
生活的低碳化也将是今后的发展趋势, 这件事情跟人们的生活息息相关。绿色、环保是政府的事, 但是低碳经济、低碳社会既是政府的事, 也是每个百姓自己的事。一些发达国家, 目前已经开始了一个社会性的低碳运动, 首先国家从能源消耗, 能源结构上要求减少碳排放, 同时还发起了一项个人运动, 就是“低碳生活”运动, 这项运动在欧洲已经推行开了, 国外搞低碳运动, 即便是坐什么交通工具等细节都考虑到了, 而且现在已经发生了一些变化, 每个家庭, 每个人的生活都和低碳联系起来了。
在这种大环境下, 我们做远传抄表就有了新的意义, 怎么能够实时地掌握水、电、燃气、热能的消耗情况?只有应用信息化的高科技技术。远传抄表技术能够掌握到每家每户每一个时段的能源消耗情况, 如果应用传统的抄表方式是很难实现的。做好远传抄表系统, 有利于住宅能源的管理和节约, 提高节能减排的成效, 所以标准的发布对于推动今后住宅的智能化会起到重要作用。
现在住建部大院还没有应用远传抄表技术, 但是供热计量改造已经完成。过去认为应用远传抄表就是不再入户查表了, 现在来看还有利于节能。比如, 供热应用智能控制技术之后, 在一户住宅里面, 无人的房间可以随时关闭, 如果嫌热或者出差还可以关上, 这个节能的效果就很明显了。今后我们更加科学地应用远传抄表技术对节约能源和节能减排具有很重要的意义。
远传抄表 篇4
1. 从用户需求方面来说, 确实需要一种新的抄表付费方式
首先对水、电、气、热公用事业运营公司来说, 传统的抄表方式不能适应新的住宅建设发展, 随着城市高层住宅的增加, 使得人工抄表的抄到率越来越低。而且随着城市公共事业的发展以及住宅小区服务的智能化, 水、电、气、热管理及抄表收费的矛盾日益突出, 传统的抄表收费模式的弊端已明显显现, 已成为公共事业改善效益、提高管理水平的障碍。
其次对最终用户来说, 人工抄表也给处于现代快捷奏的城市生活方式、讲究生活私密性和安全感的居民造成了许多不便。供需双方都呼吁一种新的抄表收费方式, 能同时兼顾用户与管理部门利益, 做到既能简化操作程序, 方便用户, 提高人民群众的生活质量, 也减轻企业负担, 降低企业的经济成本, 并能够提高用户的安全性, 就需要一种更完善的自动抄表系统以解决上述问题。
2. 从技术方面来说, 行业技术进步已具备解决上述问题可行性
首先, 从技术上看集中抄表是可以实现的。公用事业单位安装集中抄表系统后, 可以相对实时汇总用户实用信息, 统计累计购销差, 以便于分析决策。近几年来, 集中抄表实现方式多种多样, 如专线 (R S 4 8 5、M B U S、CANBUS) 传输、电力载波传输等方式, 但仍然有诸多因素有不尽人意之处, 如专线方式在旧表改造中不便应用。随着短距离微功率无线通信技术的发展, 使得无线集中抄表成为一种比较好的选择, 尤其是短距离微功率的无线网络通信技术日新月异, 网络通信中的路由算法不断优化且各具特色, 结合无线抄表应用的具体要求可以选择不同的路由算法并进行改进, 满足无线集中抄表的需求。
无线集中抄表以其安装维护方便 (相对于有线方式, 不需要穿墙打洞, 安装方式与原来普通表完全相同, 更换方便) , 通信终端节点相对独立 (单个节点故障不会影响系统性能) , 安装维护成本低廉等优势 (不需要专门的安装施工人员) , 及性能价格比较高的优点, 成为住宅抄表的优选方案。
3. 郑州安然测控设备有限公司无线集中抄表系统简介
郑州安然测控设备有限公司的前身是原电子工业部从事军、民用通讯设备研制的军工企业, 公司自一九九六年成立以来专注于IC卡智能燃气表及管理系统的研发和推广, 近年来, 公司注重跟踪抄表行业新技术的应用和发展, 为了使智能抄表系统更完善成功研发出无线集中抄表系统。
安然无线集中抄表系统就是通过I S M频段的无线信道 (4 3 3 M H z) , 采用改进型环形网络, 使所有表具具有自动中继路由功能, 最终将燃气表读数汇总在某一特定表具内, 通过手持机 (或公网系统) 将用户使用信息上传至收费系统, 收费系统处理数据后向用户收费。该系统具有较强的实时性, 抄表准确、迅速, 便于燃气公司进行数据分析处理, 还可以依据用户缴费情况对表具进行控制, 特别适用于高层居民用, 数据汇总到集中器后还可以通过公网传递到帐务中心 (如下图) 。
郑州安然测控设备有限公司应用最新的科技手段与成果, 结合燃气运行企业管理的需求, 用户用气安全的需求, 所推出的安然集中抄表解决方案, 是在国内抄表行业具备领先地位、实现了抄表实时检测、实时传输、安全预警功能的智能预付费抄表系统。这项技术是现有预付费表和远传表两项技术的结合和创新, 更是应用了最新的移动通讯技术中的GPRS、CDMA平台, 现已经在全国多个城市安装运行, 深得业界的欢迎。
4. 无线集中抄表的实际应用
安然开发的所有无线集中抄表功能的表具均具有独立的计数、中继、路由、集中等功能, 通过手持机的简单配置可以使表具充当集中器功能, 负责所管辖表具的数据汇总, 其他表具则默认为没有集中器功能。手持机通过从账务中心下载表具抄表配置数据, 然后对表具进行配置, 最后将配置结果上传到账务中心;或者从账务中心下载抄表任务, 完成抄表后并将抄表结果上传到账务中心;或者通过G P R S等公网从账务中心下载抄表任务, 完成抄表后在通过G P R S等公网将抄表结果上传到账务中心。账务中心帐务中心是集抄系统的中央控制和管理中心, 负责控制和管理整个抄表区域的数据的管理、维护等职能。
下面仅就无限集中抄表系统实际应用中的某个办事处某批机器 (5254部) 安装使用、抄表的情况介绍如下:
备注:应抄指账本中的用户;已抄指账本中已经抄表的用户;安然表指账务平台中识别为安然表的符号;抄到率为 (已抄/安然表) *100%;未入数据库指数据转换过程中, 未能转换成无线表具。我们可以看出如果排除未设置及需换表等原因集中抄表抄到率超过99.5%, 符合我们设计方案的预期。
从2005年开始, 某燃气公司分别在天然气置换区域和新用户区域安装了无线远传表, 应用数据如下:
低电流消耗:最大发射电流30mA, 平均等待接收小于40uA, 静态电流6-8uA;
单抄时间:小于3秒 (含手抄器的延时) ;
集抄时间:小于8秒 (集中器抄收, 与包含的表具数无关, 最长时间小于8秒) ;
单抄成功率:一次成功率高层为99.1% (多层住宅99.5%) ;
一次集抄成功率:>9 9%;
数据准确率:1 0 0%;
集中抄表速度:800户大致需要2小时/每人次, 不含小区之间的长距离走动时间 (如果安装小区集中器, 可以通过公网实现数据自动汇总到账务中心) 。
综上所述, 无线集中抄表系统是比较完善的、适合目前用户需要的一种集中抄表系统, 从无线集中抄表的实际应用来看, 无线集中抄表系统具有很高的可行性。因其安装维护方便、低廉, 通信表具节点相对独立, 且表具全部具有自动中继、集中等特性, 我们认为无线集中抄表代表着住宅远传抄表的一种发展方向。
摘要：目前随着我国智能化住宅的日益普及与快速发展, 对可以实现住宅能源消耗远距离控制的住宅远传抄表系统的市场需求越来越大, 这就为自动集中抄表系统的市场发展提供了良好的发展前景。郑州安然测控测控设备有限公司从2004年就瞄准这个市场需求, 集中精力开始无线集中抄表技术研发并取得了成功, 我们结合本单位近年来在住宅远传抄表系统积累的经验与教训, 谈谈我们对住宅 (无线) 远传抄表系统的认识。
参考文献
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远传抄表 篇5
会议由住房和城乡建设部住宅产业化促进中心叶明处长主持, 住房和城乡建设部政策研究中心副主任王珏林、住房和城乡建设部城建司副司长刘贺明、中国城市燃气协会理事长王天锡、秘书长迟国敬、中国城镇供热协会秘书长陈怀申、住房和城乡建设部政策研究中心厨房卫生间研究所所长林润泉分别到会并发表讲话。《2 0 1 0年中国国际燃气、供热技术与设备展览会》与本次会议同期举办, 展会期间参展的有关企业对最新颁布实施的《住宅远传抄表系统》标准给予了高度的关注, 部分参展企业代表报名参加了本次宣贯活动。
会议期间, 住房和城乡建设部政策研究中心副主任王珏林为通过评审的第二批“中华人民共和国建筑工业行业标准《住宅远传抄表系统》标准化示范基地单位”扬州仪扬电子科技有限公司授牌。扬州仪扬电子科技有限公司董事长朱尔茂代表示范基地单位做了发言。北京化工大学教授、博士生导师王学伟代表主编单位对标准进行宣讲。上海雄华数码科技有限公司、成都千嘉科技有限公司、陕西凯星电子科技有限责任公司分别介绍了远传抄表技术在工程中的实际应用案例分析, 中国建筑业协会智能建筑专业委员会专家张彦教授介绍了远传抄表技术在智能建筑中的应用前景和目前应用存在的问题。
远传抄表 篇6
在远传抄表领域, 手持终端的功能是实现对各种远传抄表设备的数据采集和信息设置, 大部份的厂家自己都不开发手持机。一般都使用专业手持机厂家生产的手持机, 并在其硬件基础上做二次开发, 实现自己想要的应用。由于手持机厂家提供的硬件接口是固定的, 兼容性比较差, 用户为了能使用该手持机, 只能修改自己产品的硬件接口和软件协议, 或者与手持机厂家进行定制, 从而无形中增加了开发周期和成本。一旦手持机厂家, 停止生产或升级该型号的手持机, 将导致手持机无法使用。由于手持机的研发门槛比较高, 需要长期的技术积累才能保证其稳定性, 如果远传厂家自己开发手持机, 从长远来说是有利的, 但短期会带来开发成本高, 投入的人力, 物力较大, 从而限制了公司的发展。为此, 有必要对远传抄表领域中使用的手持终端设备进行进一步的改进。本文提出了一种灵活的替代方案, 数据转发器的软硬件设计。
1 总体设计
如图1所示, 数据转发器是智能手机与远传抄表设备之间的一个桥接设备。首先用户根据自己的协议和需求开发一个基于ANDROID或IOS平台的APP应用软件。由于APP可以运行在各种智能手机, 所以也就等于用户可以利用各种现成的智能手机硬件平台实现自己的特定需求。市场上各种智能手机均有配置3种通讯接口:蓝牙, WIFI, USB。因此数据转发器只要支持这3种通讯接口, 就可以与智能手机建立起通讯了。由于数据转发器不做数据处理, 只做数据转发, 因此后期只需根据实际需要调整硬件接口和驱动程序。如图1所示, 数据转发器的另一侧接口是连接至远传抄表领域的各种设备, 这些设备常见的接口有:红外、ISM无线、RS485、USB、MBUS、串口。由于数据转发器可同时支持这些常用接口, 因此也大大增加了兼容性, 后期如需修改也只要修改数据转发器即可。数据转发器这时通过这些接口与各种设备建立连接, 同时也与智能手机建立连接, 就构成了一个可以双向通信的链路。此时用户就可以通过智能手机对各种设备进行数据采集和信息设置了。
2 硬件设计
2.1 硬件组成
由于数据转换器采用的通讯方式都非常的成熟, 因此采用现成的模块方案作为设计思路可大大提高设备的稳定性, 节约开发周期和成本。如图2所示, 数据转发器由USB通讯模块, 蓝牙通讯模块, WIFI通讯模块, 主控制器, RS485通讯接口, 红外通讯电路, 无线通讯模块, 串口通讯接口, MBUS通讯接口电路组成。
2.2 主控制器选择
Microchip PIC24F系列的单片机采用16位改进型哈佛架构, 并提供了大量的增强功能。该系列的单片机具有nano Watt XLP节能技术, 并增加保持休眠模式, 深度休眠模式, VBAT模式, 从而大大降低了单片机的功耗。PIC24FJ128GA308的型号的MCU还集成了DMA控制器, LCD控制器、RTCC、4个UART、2个SPI.因此选择该型号MCU作为主控制器将大大简化数据转换器设计, 以及降低设备的功耗。
2.3 与智能手机端通讯接口的设计
目前大部分的智能手机均配有USB、蓝牙、WIFI通讯接口, 而这3种接口的技术都以非常成熟, 因此直接采用购买现成的模块, 大大缩短开发周期。
蓝牙通讯模块采用昆天科QS9321型号的蓝牙模块, 该模块是一款集成度很高且支持蓝牙4.0低功耗模块, 工作频率在2400MHZ到2483.5MHZ, 1MBPS通讯速率。该模块允许工作在主从模式且支持8模式。该模块的休眠电流仅2UA;电源内置DC-DC和LDO, 且该模块工作电压范围宽允许在2.4V~3.6V之间工作;在DC-DC模式下发射功耗为8.8MA, 接收功耗为8.9ma。它的输出接口同时支持SPI、UART和I2C接口, 大大提高硬件设计的灵活性。
WIFI通讯模块采用汉枫电子科技的HF-LPB超低功耗嵌入式Wi-Fi模块。该模块是一款一体化的801.11 b/g/n Wi-Fi的低功耗解决方案, 通过HF-LPB模块, 传统的低端串口设备或MCU控制的设备均可以很方便的接入Wi-Fi无线网络。且该模块集成度非常高, 硬件集成了MAC, 基频芯片, 射频收发单元, 以及功率放大器;嵌入式的固件则支持Wi-Fi协议及配置, 以及组网的TCP/IP协议栈。
2.4 与远传抄表设备端通讯接口设计
在远传抄表抄表领域, 通常有有线系统和无线系统。而这些设备主要采用传统或工业现场常使用的通讯技术, 如:RS485、MBUS、红外、串口、ISM无线。而这些通讯接口或技术已经相当的成熟, 稳定。为了提高数据转发器对各种设备的兼容性, 本设计将这些常用到的通讯技术全部设计进来, 这里注重介绍ISM无线方案。
Silicon Labs EZRadio PRO系列的SI4432是一款高度集成度的单芯片无线ISM收发器, 其包括了发射机, 接收机和射频收发器, 这样不仅降低了BOM成本同时也简化了设计。SI4432提供了先进的无线功能, 频率工作范围240~930MHZ且输出功率高达+20d Bm。SI4432同时支持FSK, GFSK, OOK通讯模式, 具有调频功能。且待机功耗只有400n A..数据传输率0.123~1256kbps。另外SI4432还有自动唤醒定时器、低电池电量检测器、64字节发射/接收缓冲。自动数据包处理, 并降低序言检测电流消耗, 并允许使用较低成本的MCU, 因此该方案非常适合数据转换器的应用。
2.5 红外通讯接口设计
为了便于设计, 以及考虑兼容性。所以红外收发不采用专用编码方式, 而直接采用普通串口通讯编码方式。如图4所示, 红外接收电路由红外接收管Q1, 滤波电容C1, C2构成。Q1的第1脚直接连接到MCU串口接收脚, Q1的第3脚连接到MCU的I/O口。当数据转换模块要开启红外接收功能, 只需让MCU_VDD置1, 并开启串口接收即可收到红外数据。红外发送电路由发射管DL1, 电阻R1, R2, R3, 三极管Q2组成, 为了简化硬件设计, 并节省I/O口资源;红外采用PWM+定时器模拟串口方式, 由硬件PWM实现38KHZ的载波频率, 然后配合定时器控制PWM开关和模拟串口的程序, 实现将串口数据调制后从红外发射管输出。
3 软件设计
数据转换器的软件架构, 采用驱动应用分层的写法, 并将各个模块软件打包形成模块任务化的结构。模块任务内部采用非阻塞行的状态机结构。从而保证各个模块相互独立, 易于扩展和维护且实时性高。
开机后MCU会对所有驱动和应用层及相关参数进行初使化。初始化成功后进入各个任务的循环。其中考虑到WIFI、蓝牙、无线这个3个模块的数据量较大, 而这3个模块同时支持SPI接口, 又由于智能手机只会通过WIFI或蓝牙其中一种模块通讯。所以WIFI和蓝牙通讯模块共用一个SPI, 无线模块单独用一个SPI。MBUS、串口、USB、RS485分别利用主控器的4个UART硬件资源, 由于红外速率较低所以采用I/O模拟方式实现, 以上接口均采用中断处理方式, 当收到一帧数据后, 通知相应任务模块进行处理, 处理后会通知数据转换任务函数。数据转换函数根据用户配置的输出接口, 就会把数据转给相应的任务模块进行处理, 处理后该任务模块就会将数据由对应的硬件模块将数据转发出去。由于各个任务模块相互独立, 内部不做直接转换, 而是由统一的一个数据转换任务接口函数做处理, 因此后期更改模块时只需增加相应的驱动程序和任务处理函数, 从而大大提高了数据处理器软件易维护性。
4 结束语
本文介绍的数据转发器替代手持机的方案, 不仅设计门槛低, 开发周期短, 成本低, 而且非常的灵活, 兼容性高, 用户可以利用现有的智能手机, 加上数据转发器就可以替代手持机。实现对现场各种远传设备的数据采集和信息设置。
参考文献
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[2]康华光.电子技术基础模拟部分[M].高等教育出版社, 2006-1-1.
[3]谭浩强.C程序设计 (第二版) [M].清华大学出版社, 2001.
远传抄表 篇7
关键词：供热,GPRS远传,数据监测,节能降耗
引言
当前节能降耗、供热计量改革是大势所趋。采用各种仪器、仪表对能源数据进行采集, 同时专人进行现场维护、抄取, 并逐级统计、上报, 建立数据库管理系统, 是常规供热计量管理方法。该方法的缺点是手工操作效率低, 不能满足大范围的数据采集需要。因此, 建立企业能源管理系统, 对深化企业管理、维护企业的正常运营具有重要意义。企业能源管理系统必须满足专业性强、准确性高、实时性好、可进行远程资料交换、可用性强的需求, 同时要以安全为核心, 系统具有开放性和兼容性, 能与其他系统相连接, 融合成一个整体。
本文以天津南开区供热办应用的GPRS远传抄表及能源管理系统为例, 介绍该系统的构成及特点。
1 系统总体设计
1.1 GPRS网络系统说明
GPRS (General Packet Radio Service) 通用分组无线业务, 是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务, 目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS采用与GSM相同的无线调制标准、相同的频带、相同的突发结构、相同的跳频规则以及相同的TDMA 帧结构, 这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似, 因此, 现有的基站子系统 (BSS) 可提供全面的GPRS 覆盖。GPRS 允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据, 而不需要利用电路交换模式的网络资源, 从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。GPRS特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输, 也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS 理论带宽可达171.2Kb/s, 实际应用带宽大约在10～70Kb/s, 在此信道上提供TCP/IP 连接, 可以用于Internet连接、数据传输等应用。GPRS 是一种新的移动数据通信业务, 在移动用户和数据网络之间提供一种连接, 给移动用户提供高速无线IP。使用GPRS技术实现数据分组发送和接收, 用户永远在线且按流量计费, 迅速降低了服务成本。
在工业现场利用GPRS 数据传输网络进行现场数据的监测, 主要是通过GPRS Modem 与各种标准接口的数据采集仪表连接, 一般现场仪器仪表的通信接口为RS232/RS485。在正常工作模式下, GPRS 传输模块将仪器仪表的数据通过GPRS 网络传递给数据管理服务器, 数据服务器可通过因特网与控制中心的服务器建立链接, 从而实现对现场设备运行状态的实时监控。
1.2 系统方案
设计方案的网络拓扑结构如图1所示。
图1中, 现场层的兼容标准RS-232/485协议和M-BUS总线协议。
管理层与主控中心的服务器建立通信链接, 通过小区局域网或Internet网络, 将数据发送到服务器, 供其他客户端进行数据浏览。网络传输层采用GPRS无线网络通信。
2 系统方案具体要求
2.1 组网方式
子站分两种形式, 住宅小区抄表子站和换热站 (公建) 能源管理子站。多个子站并行传输, 每组数据的传输时间不大于1s。
对抄表子站, 需要监测现场的流量、温度、热量等参数。现场热表可配置M-Bus通信模块, 能扩展不同协议类型的热量表 (包括进口表和国产表) 。
对能源管理子站, 需要监测现场的温度、压力、流量、电量、实时画面等参数。现场仪表包括压力变送器、温度传感器、流量传感器、电表、摄像头等。如果要完成信号的采集和远传, 需配置现场采集仪表, 仪表具备标准的通信接口 (RS-232/485) , 可以完成现场多路信号的采集, 并允许后期扩展控制模块。
2.2 中央控制室
作为热网系统的管理中心, 需申请固定IP地址并设立服务器1台, 承担数据采集、数据管理的任务, 同时为运行管理人员提供操作指导。
2.3 网络通信系统
考虑到网络通信系统稳定、方便维护、运行费用低, 故该方案采用的是GPRS无线网络通信系统。
中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建热量表远程抄表系统, 实现热量表数据的无线数据传输, 具有可充分利用现有网络, 缩短建设周期, 降低建设成本的优点, 而且设备安装方便、维护简单。GPRS的特点如下。
1) 实时性强。
由于GPRS具有实时在线特性, 系统无时延, 无需轮巡就可以同步接收、处理多个数据采集点的数据, 可很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
2) 可对热网设备进行远程控制。
通过GPRS双向系统可实现对热网设备进行远程控制, 进行参数调整、开关等控制操作。
3) 建设成本较低。
由于采用GPRS的无线公网平台, 只需安装设备就可以, 前期投资少、见效快, 后期升级、维护成本低。
4) 集抄范围广。
GPRS覆盖范围广, 在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内, 都可以完成对集抄的控制和管理。而且, 扩容无限制, 接入地点无限制, 能够满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。
3 软件系统方案
3.1 基本结构
数据管理系统就是按照系统和用户的实际要求, 设置系统参数, 并实施数据的规范管理, 同时提供良好的人机界面。
数据管理系统基本结构如图2所示。
3.2 应用层描述
数据管理系统的应用层——人机界面模块, 用户可以根据自己的管理需要选择或定制。
3.2.1 系统设置管理
该模块主要包括操作员权限设置管理和子站组设置管理两部分。
操作员权限管理系统为不同的操作员 (登录用户) 设置了不同的权限级别。
子站组设置管理为管理者提供了一个子站自行组态的工具。
经过授权的用户只要在互联网上输入用户名、密码、验证码即可进入登录系统 (见图3) 。
3.2.2 系统维护管理
系统提供维护模块, 方便用户实现网络的自行扩容、删减和参数设置管理等功能。
子站维护提供对子站的自由添加、删除和子站信息的设置功能。子站信息设置指的是子站仪表的详细信息 (如仪表型号、序号、投运时间、报警参数的上、下限等) , 是每个子站的基本运行参数。
住宅小区抄表子站主要实现热量表数据的采集、存储、查询、分析、热费计算、数据导出等。换热站 (公建) 能源管理子站主要包括实时数据监视列表、管网平面图监视、单个子站的实时信息, 同时提供各个过程变量的趋势曲线 (包括实时曲线和历史曲线) 、历史数据查询、图形化显示 (棒图/饼图) 、报表统计等功能。
3.2.3 数据输出管理
数据输出管理可实现自动抄表、实时监测、历史数据查询、报表统计等功能。以天津市南开区供热办应用此系统为例进行说明。
1) 自动抄表数据。
首先点击左侧的三、四级目录树选定抄表范围, 然后点击“自动抄表”按钮 (见图4) 。
2) 实时监测数据。
首先点击左侧的三级目录树选定能源子站, 然后点击“实时监控”按钮 (见图5) 。
3) 历史数据查询 (见图6) 。
4) 报表统计。
统计报表的格式完全按照用户的统计和管理习惯而设计, 同时提供费用统计报表, 并提供收费查询单的打印。
3.2.4 报警管理
报警管理可实现第一时间提供报警提醒和事件显示, 提供报警列表和事件列表, 提供记录查询。
3.2.5 其他
1) 报表统计功能。
2) 耗热量计算、热费计算功能和收费管理功能。
4 系统功能和特点
1) 密码授权, 安全可靠。
通过授权实行分级管理, 不同级别的用户只能进行自己权限范围内的操作;防火墙管理、嵌入式系统保证了本系统的安全性。
2) 自动报警, 防患未然。
如果热量表有PT线断、流量线断、电池电量低、流量计装反、温度异常等问题, 本系统会及时自动报警, 提醒用户能及时发现问题。
3) 自动抄表, 省时省心。
可设置不同的抄表周期, 并将抄表数据自动形成数据文件, 便于数据查询和统计分析。
4) 实时抄表, 及时精准。
实时抄录热量表的数据, 掌握了热力管网的最新的信息, 为处理用户的投诉及实时监控热量表运行提供了有力的管理手段。
5) 历史数据, 历历在目。
可查询热量表的历史数据及热网的历史趋势图, 并可进行数据备份。
6) 耗热计算, 精细管理。
为供热企业提供基础分析数据。
7) 费率设置, 尽在掌握。
满足居民、公建、系数修正等复杂费率设置的要求。
8) 热费查询, 阳光消费。
可随时计算用户每天、每月及整个采暖季的热费, 并有标准数据接口, 可与其它收费系统共享数据。
9) 统计分析, 纵览全局。
可对整个小区的总耗热量、平均耗热量进行分析并生成报表及打印数据。
5 硬件参数
5.1 M-BUS 集中器 (采集器)
技术规格如表1所示。
5.2 无线数据通讯GPRS DTU
技术规格如下:
1) 支持GPRS网络;
2) RS232串口速率高达230400 bps;
3) 支持RS232三线标准或九线标准;
4) 内置TCP/IP协议栈, 支持TCP/UDP网络协议;
5) 数据终端永远在线;
6) 掉线自动重拨功能;
7) 通过超级终端, 使用AT指令方式或专用设置程序来设置通信参数;
8) 设备之间透明传输/非透明传输;
9) 支持静态IP或域名方式连接远程主机;
10) 供电电压+5V;
11) 耗电为待机状态140～60mA, 上网状态220～260mA, 传输状态260～280mA;
12) 工作温度为-30～+70℃;