用電信息采集系統的四表合一技術研究

孫凱，呂曉強

（1.國網山東省煙臺市福山區供電公司，山東 煙臺 265500；2.國網山東煙臺市福山區供電公司客戶服務中心，山東 煙臺 265500）

用電信息采集系統的四表合一技術研究

孫凱1，呂曉強2

（1.國網山東省煙臺市福山區供電公司，山東 煙臺 265500；2.國網山東煙臺市福山區供電公司客戶服務中心，山東 煙臺 265500）

四表合一是當前我國為推進智慧城市建設而提出的關鍵工程，其體現了全新的服務模式，有利于電、水、氣、熱數據的集中收集，改善人們的生活質量。然而四表合一的設計一直是相關學者和職能部門探討的焦點，完善的設計方案能為該技術的推廣提供良好的支持。本文基于對四表合一通信技術的分析，提出了四表合一系統設計的構想以及整體架構設計思路，最后總結出相關實現路徑。

四表合一技術；用電信息采集系統；通信系統；技術方案；模塊化

隨著我國電子信息技術的不斷發展，電網系統中的四表合一技術也在不斷完善。在四表合一技術的應用過程中，用電信息采集系統是整個技術的關鍵所在，因為四表合一模式下的四種數據收集都要利用該系統收集，其對四表合一模式下的數據收集起著管理作用。相關技術人員主要還是在該系統的基礎上，研究四表合一技術的設計方案，該系統為四種數據的收集給予了重要支撐。

1 用電信息采集系統的四表合一技術分析

目前四表合一主要依靠通信方面的相關支持，其決定著該系統的運作方式以及在該系統運作方式下的可靠性，同時還對該系統運作效率的提高起著關鍵作用。當前支撐該系統的通信技術有很多，包括M-BUS總線、RS-485、微功率無線、無線電網和電力線載波等。

1.1 M-BUS總線技術

M-BUS實質上可以被理解為由計算機控制的多級管理通訊器，其主要構成包括發布命令的計算機、接受命令的計算機以及兩條連接纜線。接受命令的計算機無法主動進行信息的交互，只能借助發布命令的計算機進行傳遞來實現信息交互。該技術的信息傳送在雙絞線中實現，信息傳送速度可以高達9Kbps，信息傳送距離可以長達1公里。此外，該技術還可以幫助數據收集系統進行長距離送電，有助于攻破四表合一之后另外三種物質難以自取的技術難關。

1.2 RS-485技術

RS-485的主要原理在于利用兩根差分信號數據線實現數據的傳送，其主要構成包括發布命令的計算機、接受命令的計算機以及連接纜線，該技術的信息傳送也是在雙絞線中實現，信息傳送速度可以高達1Mbps，信息傳送距離可以長達1.2公里。然而RS-485無法實現供電，所以將其運用到四表合一中時還要再加兩根電源線。

1.3 微功率無線技術

微功率無線技術的價值在于能夠實現自組網，其信號發射功率最高可以達到五十兆瓦，發射半徑可以高達數百米，發射頻段集中在400～500MHz之間。利用該技術進行組網操作特別簡便，信息傳送速度可以高達10Kbps。

1.4 無線公網技術

該技術的運作基礎是移動蜂窩網，可以對無線信息傳輸進行分組，而且發射半徑特別大，信息傳送速度可以超過100Kbps。

很多市政工程屬于城市公共基礎建設工程，主要由地方政府進行投資，而地方政府在市政工程建設的過程中，扮演著非常重要的角色，屬于決策者的地位，地方政府還是整個項目的監督單位和經營單位，這就造成在項目實施的過程中產生的行政性壟斷，因為出現壟斷等問題，就會造成缺乏競爭等現象導致項目負責人產生懶惰、驕傲等情緒，在控制造價方面也比較隨意，比較松懈，導致市政工程造價無法得到合理的控制。

1.5 電力線載波技術

該技術的實現需要工頻強電的傳輸線支持，主要傳輸高頻率弱電壓信號，且其發射頻段集中在3～500kHz或者2～30MHz，信息傳送速度可以超過1Kbps，在實際通信工程中的利用率超過七成。

2 四表合一系統的設計思想

2.1 以現有國網集抄系統為基礎設計

在國家電網建成投入使用的用電信息采集系統基礎上進行改進，盡可能降低四表合一建設的二次投入。目前廣泛使用的采集系統的多個模塊，包括表計、通訊系統和采集終端等，都可以繼續投入使用，不必大面積更換，在原有基礎上在加入水、氣、熱的相關轉換裝置即可，對原有的計量裝置不需要再處理。

2.2 以用戶表實際情況具體方案設計

利用目前水、氣、熱的主要通訊技術，包括M-BUS總線和微功率無線。

2.3 靈活的組網模式

對上行PLC進行改造，使其能夠與集中器進行通訊，同時對下行可以適當調整，方便其與水、氣、熱三表進行通訊，此外多種通訊方式可以隨機組合，從而能夠達到四表合一的一切技術指標。

2.4 模塊化、智能化的設計理念

采集系統的運行軟件在編寫時要加入模塊化的思想，設計包括前置計算機、信息傳輸、信息維護等在內的各模塊，使得各模塊之間的功能互不干擾，這就有利于提升系統的運作效率，降低故障率。

2.5 擴展性強

前期只要添加通信設備即可，然后將其接入通信系統即可完成系統功能的擴展。在功能擴展的第二階段，再將通信系統和三表安裝在現場，然后將通信系統接入到總網中，這樣就完成了對新增三表的完美擴展。

2.6 兼容性好

采集系統能夠運作多種通訊技術，還可以實現多種技術規格直接的銜接，此外還能夠為接入的各種智能終端提供支持，對于任何接入系統的終端都可以實現監控。

3 四表合一系統整體架構設計

四表合一系統的設計前提就是不能對原有電力采集系統產生干擾，應當最大限度地利用現有電力采集設備和通訊渠道。本文對于該系統的構建設計思路如下：電力數據采集系統包括主站設備、長距離通訊設備、數據采集設備、終端通訊設備和電能表。主站利用無線網絡和光纖與數據采集設備實現交流；數據采集設備通過第一部分提及的多種技術混合搭配與電能表進行交互。盡管當前電力數據采集系統的架構尚未統一，然而其架構的復雜性卻只取決于終端通訊設備。為了應對電力采集系統中終端設備過于復雜的特性，盡可能實現四表合一的多功能，應當將四表合一安置在數據采集系統的前端。此外，為了實現四表合一的節約目標，四表合一應當在數據采集系統的后端進行整體融合，共同使用電力采集系統的采集設備、通訊渠道和主站。

4 四表合一的實現路徑

（1）各地方政府出臺支持政策。從四表合一的具體實施可以看出，四表本身都屬于其各自不同的行業，有與之配套的不同規格規范，這中間的巨大差異無疑會對四表的合一產生不小的阻力。從濟寧的相關案例來看，其四表合一的工作比較順暢，這得益于其之前已經大面積推廣的一卡通工程，這使得水、電、氣三司之間已經形成了一定的默契，推進過程基本沒有遇到太大阻礙。然而其他城市不一定都做過這樣的前期工作，工程推進中勢必將面臨各種障礙。因此，各地方政府應當迅速制定有關法規，并利用激勵手段突破行業壁壘，強力推動四表合一工程建設。

（2）統一表計通訊協議。除電力外，其它三表的通訊協議目前都尚未形成統一標準。當前三表的通訊協議基本上都是按照住建部的相關要求制定的，在表計的制作流程中，往往存在各種影響因素，導致生產廠商對協議產生相異的認知，而且還有一些生產商依照的是廠商自身的協議，這勢必會導致最終的聯通難以進行。所以，相關部門應該盡快進行研討，統一表計的通訊標準，為四表的統一收集奠定基礎。

（3）優化通信組網技術。目前通訊網絡的構建方案比較單一，不能滿足不同地點的不同需求，其適應性還有待提高。理論上來說表計的放置規律有差別，距離有差別，在統一方案下的通訊效率也會存在差別，對此，唯有進一步優化通訊組網技術，強化通訊方案的適應性，才能應對不同地點的不同操作要求。

（4）水、氣、熱表規范設計。目前現存的三表表計在規范上還存在巨大差異，拿水表舉例，在國家規定的同一規格下，允許的尺寸有很多種，很多生產商往往忽視建議尺寸，一般都要綜合考慮生產過程的便利性、生產成本的優化以及自身的生產水平，生產尺寸一般都難以統一，無法更換使用。此外，三表中還存在一些電氣參數不達標的現象，這勢必會對抄表過程產生巨大影響，極大阻礙四表合一的推進進程。相關規范制定部門應當盡快確定相關表計的制造參數，避免尺寸的繁雜。

5 結語

電、水、氣、熱是最基礎的，也是最必不可少的公共服務。四表合一數據采集系統建立在電力收集系統的基礎上，通過擴展其使用范圍，可以推動四種基本服務產品數據的統一收集，推進目標在于創造全新的服務體驗，有力地推進智慧城市建設，降低數據采集的人力成本和設備的重復制造成本，構建集約型社會。因此，四表合一推動數據集中采集是響應時代需求的工程。一者是可以減少相關硬件設備重復制造的資源浪費，節約社會公共資金；二者是有利于協調管理通訊信息，避免各項采集過程的網絡沖突，提升采集系統的工作效率。

[1]胡江溢,祝恩國,杜新綱,等.用電信息采集系統應用現狀及發展趨勢[J].電力系統自動化,2014(2):131-135.

[2]榮旭東，高偉，傅維柱，張蓓.基于用電信息采集系統的四表合一技術方案[J].科技創新導報,2016(8).

TM76

A

1671-0711（2017）03（上）-0141-02