多表合一采集系統(tǒng)的建設(shè)與研究

董軍 榮欣 金玲 陳琛洌

：電、水、氣、熱“多表合一”信息采集是公司著眼于資源集約共享、建設(shè)節(jié)約型社會做出的一項有益探索，也是服務(wù)智慧城市建設(shè)、滿足客戶智能用能需求、推動社會管理水平提升的重要舉措。當(dāng)前，公司面臨售電量增速放緩和外部市場競爭加劇的嚴(yán)峻形勢，亟需充分利用數(shù)據(jù)采集和營銷服務(wù)網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢，深入挖掘數(shù)據(jù)價值、拓展用能服務(wù)份額、搶占售能側(cè)平臺稀缺資源、增加企業(yè)經(jīng)濟效益、凸顯公司在公共事業(yè)領(lǐng)域的重要位置。鑒于此，文章結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗，對多表合一采集系統(tǒng)的建設(shè)與研究提出了一些建議，僅供參考。

：多表合一采集系統(tǒng);建設(shè);研究

隨著電力時代的不斷發(fā)展和更新，針對“多表合一”項目依托南網(wǎng)公司智能電能表應(yīng)用和用電信息采集系統(tǒng)覆蓋廣泛的采集終端，實現(xiàn)水、電、氣、熱等多種能源的統(tǒng)一平臺自動采集及能效終端普及應(yīng)用，提供抄表數(shù)據(jù)和用能管理服務(wù)。在此基礎(chǔ)上，以“多表合一”抄收系統(tǒng)，通過對客戶分項用能數(shù)據(jù)的挖掘和分析，建立一個精準(zhǔn)的龐大能源數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，利用所建立的用戶精細(xì)用能數(shù)據(jù)庫，加強對外提供數(shù)據(jù)服務(wù)，將能耗分析結(jié)果分類、分權(quán)限等，分別推送給客戶;通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，將分析結(jié)果提供給供能企業(yè)、政府對應(yīng)部門。

多表合一信息采集是南網(wǎng)公司重點推動，著眼于資源集約共享、建設(shè)節(jié)約型社會的一項有探索，也是服務(wù)智慧城市建設(shè)、滿足客戶智能用能需求、推動社會管理水平提升的重要舉措。多表合一信息采集充分利用南網(wǎng)企業(yè)已建成的用電信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)電、水、氣、熱表、采集終端、通信網(wǎng)絡(luò)和主站資源的共享應(yīng)用，避免公用服務(wù)事業(yè)的重復(fù)性投資，通過資源有效利用和信息共享，系統(tǒng)及業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通，企業(yè)服務(wù)能力得到有效提升，運維成本將大幅降低，同時末端用戶的服務(wù)感知和服務(wù)體驗明顯提升，真正做到優(yōu)質(zhì)服務(wù)。隨著技術(shù)難題漸被攻克，多表合一信息采集已有設(shè)計構(gòu)想成為現(xiàn)實。南網(wǎng)公司通過與水、氣、熱公司開展合作，將水、氣、熱表計接入到現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò)中，再對用電信息采集系統(tǒng)主站、集中器、電能表通信模塊進(jìn)行升級和改造，不同表計采集的數(shù)據(jù)即可借助電力網(wǎng)絡(luò)作為各自計量數(shù)據(jù)的載體同電力數(shù)據(jù)一同上傳到系統(tǒng)主站，進(jìn)入各自的服務(wù)器，從而實現(xiàn)電、水、氣、熱表計數(shù)據(jù)一體化采集，形成多表集抄的應(yīng)用格局。

利用已建成的用電信息采集平臺，實現(xiàn)水、電、氣、熱等公用事業(yè)及分項計量數(shù)據(jù)一體化遠(yuǎn)程自動集采集抄的能源消費管理新模式，從而促進(jìn)行業(yè)智能化應(yīng)用范圍，是“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措之一，是加快推進(jìn)能源消費智能化、建設(shè)智能樓宇和智慧城市的重要基礎(chǔ)，有利于社會公共資源綜合利用，實現(xiàn)多領(lǐng)域能源大數(shù)據(jù)的集體融合，提升能源統(tǒng)計、分析、預(yù)測等業(yè)務(wù)的時效性和準(zhǔn)確度，有利于進(jìn)一步提升各能源企業(yè)的精益化管理水平，有利于提升小區(qū)建設(shè)品質(zhì)和用戶實時掌握用能狀況。

3.1主流通信技術(shù)分析

實現(xiàn)多表合一信息采集首先要考慮的是通信方式，它是系統(tǒng)建設(shè)的核心，關(guān)系到系統(tǒng)運行整體的穩(wěn)定性與可靠性，是系統(tǒng)運行的重要基礎(chǔ)。目前各網(wǎng)省多表合一采集系統(tǒng)主流的通信方式主要有以下幾種：M-BUS總線;RS-485;微功率無線;無線公網(wǎng);電力線載波。

3.2系統(tǒng)設(shè)計理念

在應(yīng)用微功率無線技術(shù)的多表合一采集系統(tǒng)中，由于水、氣、熱表無外接電源，為延長表計使用壽命，須時刻保持低功耗運行，故此也稱作低功耗表，與電能表或采集設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)也因此稱為低功耗通信網(wǎng)絡(luò)。而低功耗運行，始終貫穿于多表合一系統(tǒng)的設(shè)計理念當(dāng)中。

3.3硬件平臺架構(gòu)

硬件平臺由屏蔽表箱、屏蔽通信轉(zhuǎn)換器、屏蔽集中器、信道控制器構(gòu)成.其中，屏蔽表箱由多個通信從模塊和通信偵聽設(shè)備構(gòu)成，模擬現(xiàn)場表箱;屏蔽通信轉(zhuǎn)換器由水氣熱表的本地通信轉(zhuǎn)換設(shè)備和偵聽設(shè)備構(gòu)成，模擬水氣熱表的通信硬件;屏蔽集中器由通信主模塊和偵聽設(shè)備構(gòu)成，模擬臺變側(cè)計量箱;信道控制器由衰減器、噪聲注入、信號測量設(shè)備構(gòu)成，仿真表箱間的實際通信信道。（1）屏蔽通信轉(zhuǎn)換器。屏蔽通信轉(zhuǎn)換器由通信轉(zhuǎn)換器、通信偵聽單元構(gòu)成.通信轉(zhuǎn)換器仿真本地水氣熱表轉(zhuǎn)換器，通過上位機仿真水氣熱表采集業(yè)務(wù).通信偵聽單元用于偵聽本表箱的通信報文（2）信道控制器。信道控制器由衰減器、噪聲注入設(shè)備、信號測量設(shè)備、控制器構(gòu)成.衰減器仿真信道的衰減性能，仿真多級通信環(huán)境;噪聲注入設(shè)備注入各類噪聲，仿真現(xiàn)場通信噪聲;信號測量設(shè)備測量信號的頻譜數(shù)據(jù).控制器通過網(wǎng)絡(luò)接口控制以上3類設(shè)備.（3）通信偵聽設(shè)備。通信偵聽設(shè)備包括寬帶載波偵聽設(shè)備和無線偵聽設(shè)備，偵聽通信信道上的所有物理層報文，包括確認(rèn)報文、信標(biāo)幀、管理報文、應(yīng)用報文等，監(jiān)聽結(jié)果通過串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口或直接網(wǎng)口傳輸?shù)杰浖脚_，傳輸格式同通信標(biāo)準(zhǔn)中的PPDU格式，形成測試過程中各個局部通信沖突域中的通信報文日志，為通信功能及通信性能的評價提供依據(jù)。（4）串口網(wǎng)口轉(zhuǎn)換設(shè)備。串口網(wǎng)口轉(zhuǎn)換器在本系統(tǒng)中多處部署，各類模塊的接口都是串口形式，軟件平臺的硬件接口是以太網(wǎng)，需要實現(xiàn)通信接口的轉(zhuǎn)換.（5）信號測量設(shè)備。信號測量設(shè)備主要包括頻譜分析儀、高精度示波器.頻譜分析儀用于模塊發(fā)射功率譜密度、發(fā)射頻帶、帶外雜散等指標(biāo)測試。

3.4開展電、水、氣、熱抄表數(shù)據(jù)聯(lián)動分析及交叉比對

及時發(fā)現(xiàn)存在的差異情況，實現(xiàn)用能異常的閉環(huán)處理與管理。協(xié)助合作企業(yè)在具備計量總用量的小區(qū)建立損耗模型，監(jiān)測運行異常，開展損耗分析等，為水、氣企業(yè)提供增值服務(wù)，在此基礎(chǔ)上，引入第三方綜合能源服務(wù)公司，以降損成效和增收費用分成實現(xiàn)數(shù)據(jù)變現(xiàn)，獲得商業(yè)利益。

3.5虛擬可視化實現(xiàn)

虛擬漫游在建筑、旅游、游戲、航空航天、醫(yī)學(xué)等多種行業(yè)發(fā)展很快。其中虛擬建筑場景漫游是虛擬漫游的一個代表性方面，它是虛擬建筑場景建立技術(shù)和虛擬漫游技術(shù)的結(jié)合，前者是基礎(chǔ)，后者是系統(tǒng)運行方法。與傳統(tǒng)漫游手段相比，虛擬漫游更具有沉浸感、交互性和構(gòu)想性。對新事物認(rèn)知的需要，能夠身臨其境地去體驗事物已經(jīng)成為一種使用習(xí)慣。通過虛擬漫游技術(shù)可以真實三維體驗感，操作的交互性實現(xiàn)了人機關(guān)系的跨越，使漫游體驗更真實。平臺使用Unity3D實現(xiàn)虛擬漫游技術(shù)，使管理員在異地操作時更真實、清晰。三維建模構(gòu)建三維模型時需要利用3DMAX對建筑物、道路、樹木、機房場景和設(shè)備進(jìn)行建模、貼圖和模型烘焙。

綜上所述，由于數(shù)據(jù)中心被管理對象，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或服務(wù)器等隨著時間的推移在不斷地更新、升級，為了確保系統(tǒng)模擬真實性，要及時做好信息系統(tǒng)的更新維護(hù)，及時將新對象建模和導(dǎo)入到應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫中。以海量數(shù)據(jù)和平臺開放能力吸引眾多服務(wù)商，拓展電以外的第三產(chǎn)業(yè)，打造數(shù)據(jù)共享新盈利模式，提升南網(wǎng)公司綜合服務(wù)能力，打造智慧用能新服務(wù)體系。

[1]汪潔.基于用電采集系統(tǒng)的多表合一技術(shù)研究[D].華北電力大學(xué)，2018.

[2]展巍.基于物聯(lián)網(wǎng)的多表合一智能抄表發(fā)展研究[D].北京郵電大學(xué)，2018.

[3]邱濤.多表合一采集系統(tǒng)的建設(shè)與研究[D].青島大學(xué)，2017.

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