“四表合一”采集實現原理及未來發展形勢研究

華　雋

(國網河南省電力公司，鄭州　450000)

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“四表合一”采集實現原理及未來發展形勢研究

華雋

(國網河南省電力公司，鄭州450000)

闡述電、水、氣、熱表統一采集的技術實現方法及原理，說明“四表合一”采集的未來發展形勢、面臨困難等，并就“四表合一”的發展提出相應建議。

載波；微功率無線；通信接口轉換器；發展前景

為響應“互聯網+”智慧能源建設要求，進一步落實“便民、為民、惠民”服務舉措，充分展現國家電網公司責任央企形象，促進“智慧城市”發展，綜合利用社會公共資源，進一步發揮公司用電信息采集系統價值，按照國家電網公司總體部署，自2015年起，各省(自治區、直轄市)電力公司積極推進“四表合一”采集的試點應用。水、氣、熱、電表分屬不同的事業單位管理，各自的用戶檔案、計量方式、通訊規約、付費方式等各不相同，四表合一統一采集需要較多技術改造，本文就“四表合一”的技術實現方法及原理進行詳細闡述，并就“四表合一”的發展方向及存在問題提出建議[1]。

1　“四表合一”采集實現方法

1.1水、氣、熱表實現采集方式

目前，水、氣、熱表一般有普通機械表、IC卡預付費表和遠傳式智能數字表等類型，其中機械表采用人工抄表方式，效率較低，IC卡付費表本質未對表數據進行采集，而是基于費用的結算。遠傳式智能數字水表、燃氣表、熱力表的主流通訊規約為2004年住建部發布的《CJ/T188—2004戶用計量儀表數據傳輸技術條件》，其中本地通信信道一般采用的是M-BUS通信方式，也有部分采用了微功率無線通信方式，燃氣表主要采用的是微功率無線通信方式[2]。

1.2電表實現采集方式

目前電能表數據通訊采用的是DL/T645—2007通訊協議，是國家發改委在2007年發布的行業標準，整個電表采集系統架構如圖1所示。

圖1　電表采集系統物理架構圖

用電信息采集系統由主站層、遠程通信層、采集終端層、本地通信層、電能表層組成。主站通過無線公網、光纖專網等遠程通信技術與采集終端交互；采集終端通過窄帶電力線載波、寬帶電力線載波、微功率無線、RS-485等本地通信技術與電能表通信。

1.3“四表合一”采集實現方式

根據介紹的電、水、氣、熱表的采集方式，可看出四者之間的區別在本地通訊協議和通信信道的不同，根據電表采集的五層物理構架，只要在采集終端和水、氣、熱表之間加上通信轉換器和水氣熱表專用的本地通信信道，并升級采集終端使增加水氣熱表的通訊規約解析功能，則可以在電表采集的物理構架上實現對水、氣、熱表的采集。

以下為各種采集場景所對應的“四表合一”實現采集方式：

圖2　場景III相應四表合一改造后示意圖

(1)無線電能表+無線水氣熱表

此場景指的是電表與采集終端間采用微功率無線通信方式，水氣熱表也均為微功率無線。此場景下無需進行現場的布線施工，也是 “四表合一”改造方式中最簡單的一種，改造過程主要是對電能表(或采集器)的微功率無線模塊進行軟件升級，使電表微功率無線模塊作為網關，與周圍無線水氣熱表形成星型網絡，從而實現對水氣熱表的采集。

(2)載波電能表+無線水氣熱表

此場景指的是電表與采集終端間采用載波通信方式，水氣熱表為微功率無線[3]。此場景下無需進行現場的布線施工，可以將電能表(或采集器)模塊更換為微功率+載波的雙模通信模塊方式，使電能表(或采集器)上行通過電力線載波與集中器通信，下行通過微功率無線與水氣熱表通信，上、下行信道獨立運行。

(3)有線電能表+有線水氣熱表

此場景指的是電表與采集終端間采用載波或RS-485通信方式，水氣熱表為M-BUS通信方式，其實現方式是在集中器和水氣熱表之間新增加通信轉換器，通信轉換器主要起到數據轉發的作用，其下行可通過M-BUS與水氣熱表通信，上行通過電力線載波或RS-485與集中器通信，考慮到燃氣表采用微功率無線方式較多，現在一般通信轉換器的下行支持微功率無線方式。圖2為改造后的示意圖[4]。

2　“四表合一”采集發展前景

(1)可提高水、氣、熱表的數據抄收效率，降低企業管理成本。

實現水、氣、電、熱表統一遠程采集后，可為相關企業省去大量的人力及時間成本，以及相關系統建設的高額費用，使企業更加集中力量去提升服務水平和質量。

(2)為居民的生活繳費提供一體化繳費方式，提高繳費的便利性。

實現四表集抄后，居民可實現使用一個戶號進行水、氣、電、熱的查詢和繳費，省去了到各個公司來回奔波，真正實現了一卡通。

(3)為城市水、氣、電、熱等常用能源的精細化管理提供大數據支撐。

根據前面水、氣、熱表采集方式的介紹，機械表的數據采集周期較長，預付費表實質上未對表數據進行采集，都不方便管理部門對城市常用能源進行精細化管理，在實現“四表合一”采集后，可至少實現每日一次數據的采集，水氣熱等企業能及時發現用戶用水、氣、熱的故障，提高了服務水平，同時為階梯價格政策的制定提供數據支撐，有利于建設節約社會。

3　“四表合一”采集面臨的困難

(1)四表管理部門缺乏統一管理，整體推動存在困難。

水、氣、電、熱分屬不同單位進行管理，各個單位的發展水平、投資重點各不相同，如果沒有一個強力部門統一牽頭，整體推動存在困難較大。

(2)計量儀表硬件、通信方式、通信規約參差不齊。

如前面所介紹到的水、氣、熱表采集方式，當前計量儀表存在有機械表、本地智能表、遠傳智能表等，通信方式也存在M-BUS、微功率無線等多種方式，同時通訊規約也存在多種，給“四表合一”的大規模推廣、調試工作帶來很大困難，增加了建設成本。

(3)“四表合一”運維成本較高。

原來的機械表和本地智能表運維工作量很小，但在實現“四表合一”采集后，由于數據要求實現定期自動采集，對運維的要求增加了，且運維時需要協調水、氣、熱、電等各個公司配合進行，同時還涉及到不同表計設備廠家、系統廠家，對現場運維人員的技術要求很高，整個運維工作的技術和協調工作量較大，使整體運維成本較高。

4　“四表合一”采集發展建議

(1)“四表合一”是一個新事務，可提升社會公共事業服務水平，提高社會效率，如發展好可成為一個新的經濟增長點，但前期還存在一定的困難及阻力，故建議政府部門應起到牽頭推動“四表合一”的作用，并著手制定“四表合一”的配套標準，保證“四表合一”的有序和規范發展。

(2)建議在“四表合一”推廣前期，為解決運維問題，電力公司可聯合水、氣、熱公司成立“四表合一”運維公司，并核算運維費用，探討切實可行的商業運營模式。

[1]紀亮. 2014年第四季度民用“四表”產品質量國抽結果公布[J]. 中國計量, 2015(3):18-18.

[2]徐偉，王斌，姜元建.低壓電力線載波通信技術在用電信息采集系統中的應用[J].電測與儀表, 2010, 47(Z1):44-47.

XU Wei, WANG Bin, JIANG Yuan-jian. Power line carrier communication technology and its applications in electric energy data acquisition system[J].Electrical Measurement & Instrumentation, 2010,47(Z1):44-47.

[3]趙聞蕾.基于M-BUS總線的遠程智能抄表系統[J].電力自動化設備, 2004, 24(12):61-63.

ZHAO Wen-lei. Intelligent remote meter reading system based on M-BUS[J]. Electric Power Automation Equipment,2004,24(12):61-63.

[4]陳博，徐建政，劉霄.新型微功率無線抄表系統[J].電力自動化設備, 2011, 31(5):134-136.

CHEN Bo, XU Jian-zheng，LIU Xiao. Micro-power wireless meter reading system[J].Electric Power Automation Equipment,2011,31(5):134-136.

(本文編輯：嚴加)

“Four-Meter Unified” Collection Principle and Its Future Development

HUA Juan

(State Grid Henan Electric Power Company, Zhengzhou 450000, China)

This paper elaborates the technical realization method and principle of electricity, water, gas and heat meter unified collection, explains the future development and present difficulties of the four-meter unified collector, and finally puts forward the corresponding suggestions about its development.

carrier; micro-power wireless;communication interface converter; development prospects

10.11973/dlyny201604009

華雋(1983)，男，助理工程師，主要研究方向為用電信息采集系統建設、運維及應用。

TP84

A

2095-1256(2016)04-0445-03

2016-05-18