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供熱計量遠程集中抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)

天津市熱電公司 朱詠梅 朱 雷 陳開萍

【摘 要】本文從遠程集中抄表角度，圍繞供熱計量工作，對遠程集抄系統(tǒng)的幾種方案進行討論，闡述了集抄系統(tǒng)的實現(xiàn)要素、特點等，分別對每一要素的技術(shù)特點進行概述，為更好地選擇集抄方案打下基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】遠程集抄 M-BUS GPRS VPN 射頻

一、概述
隨著供熱產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，按熱計量收費已成為當(dāng)今供熱行業(yè)的必然趨勢，全國各地的供熱計量工作已如火如荼地展開，隨著新建住宅供熱計量裝置的配套安裝，既有住宅供熱節(jié)能以及供熱計量改造的有序進行，熱量表的安裝、管理以及維護工作悄然成為供熱企業(yè)的新課題，怎樣全面、確切并及時統(tǒng)計出熱量表的數(shù)據(jù)，為熱費結(jié)算提供數(shù)據(jù)依據(jù)，更是重中之重的課題，戶用熱量表具有量大，分散的安裝特點，逐一用戶人工抄表顯然工作量是非常大的，效率也是很低的，為此我們從熱量表集中抄表的角度做了一些嘗試。
二、遠程集中抄表系統(tǒng)方案
方案一：基于M-BUS及GPRS技術(shù)的遠程集中抄表系統(tǒng)
M-Bus是歐洲標(biāo)準(zhǔn)的2線總線，M-Bus遠程抄表系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于熱表和水表系列，并且兼容其他廠商的標(biāo)準(zhǔn)M-Bus產(chǎn)品，主要用于測量儀器。M-Bus在建筑物和工業(yè)能源消耗數(shù)據(jù)采集有多方面的應(yīng)用。M-Bus是一種專門為消耗測量儀器和計數(shù)器傳送信息的數(shù)據(jù)總線設(shè)計的。它的信息傳送量是專門為滿足其應(yīng)用而限定好的。它具有使用價格低廉的電纜而能夠長距離傳送的特點。M-Bus對每個詢問的反應(yīng)時間為0.1至0.5秒，這對于它要完成的任務(wù)來說是完全足夠的了。M-Bus不會被其他數(shù)據(jù)總線取代，相反它是用于傳送計數(shù)器讀數(shù)最安全和價廉的。
GPRS是General Packet Radio Service的英文簡稱，中文為通用無線分組業(yè)務(wù)，是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。相對原來GSM的撥號方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS是分組交換技術(shù)，具有“實時在線”、“按量計費”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優(yōu)點。
系統(tǒng)簡介：前端熱量表測量用戶所用熱量，以及相關(guān)參數(shù)，用量表具有M-BUS標(biāo)準(zhǔn)接口，系統(tǒng)具備帶GPRS通訊接口的集中器，集中器將熱表數(shù)據(jù)集中后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸至公司數(shù)據(jù)服務(wù)器進行存儲，以備今后的調(diào)用。如下圖所示：
系統(tǒng)特點：按時就地采集熱量表的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過GPRS無線方式送回公司服務(wù)器，方便經(jīng)營收費系統(tǒng)及生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)隨時調(diào)用數(shù)據(jù)。運行費用由GPRS數(shù)據(jù)流量計費，運行速度慢，掛接的熱量表越多，讀取數(shù)據(jù)的速度越慢，相對比較穩(wěn)定。
方案二：基于M-BUS及VPN技術(shù)的遠程集中抄表系統(tǒng)
VPN的英文全稱是“Virtual Private Network”，翻譯過來就是“虛擬專用網(wǎng)絡(luò)”。 虛擬專用網(wǎng)是對企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的擴展。虛擬專用網(wǎng)可以幫助遠程用戶、公司分支機構(gòu)、商業(yè)伙伴及供應(yīng)商同公司的內(nèi)部網(wǎng)建立可信的安全連接，并保證數(shù)據(jù)的安全傳輸。虛擬專用網(wǎng)可用于不斷增長的移動用戶的全球因特網(wǎng)接入，以實現(xiàn)安全連接；可用于實現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)站之間安全通信的虛擬專用線路，用于經(jīng)濟有效地連接到商業(yè)伙伴和用戶的安全外聯(lián)網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)。
系統(tǒng)簡介：前端熱量表測量用戶所用熱量，以及相關(guān)參數(shù)，用量表具有M-BUS標(biāo)準(zhǔn)接口，系統(tǒng)具備帶網(wǎng)絡(luò)接口的集中器，集中器將熱表數(shù)據(jù)集中后虛擬專用網(wǎng)絡(luò)傳輸至公司數(shù)據(jù)服務(wù)器進行存儲，以備今后的調(diào)用。如下圖所示：
系統(tǒng)特點：按時就地采集熱量表的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過VPN虛擬專網(wǎng)送回公司服務(wù)器，方便經(jīng)營收費系統(tǒng)及生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)隨時調(diào)用數(shù)據(jù)。運行費用相對較少，讀取數(shù)據(jù)速度快，穩(wěn)定性高。
方案三：基于M-BUS及無線射頻技術(shù)的就地集中抄表系統(tǒng)
射頻（RF）是Radio Frequency的縮寫，表示可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍從300kHz～30GHz之間。射頻簡稱RF射頻就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。我們把具有遠距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻，英文縮寫：RF。將電信息源（模擬或數(shù)字的）用高頻電流進行調(diào)制（調(diào)幅或調(diào)頻），形成射頻信號，經(jīng)過天線發(fā)射到空中；遠距離將射頻信號接收后進行反調(diào)制，還原成電信息源，這一過程稱為無線傳輸。
系統(tǒng)簡介：前端熱量表測量用戶所用熱量，以及相關(guān)參數(shù)，用量表具有M-BUS標(biāo)準(zhǔn)接口，系統(tǒng)具備帶射頻模塊的集中器，以及相應(yīng)的手操器，當(dāng)手操器進入射頻信號范圍是可向集中器發(fā)起讀數(shù)，集中器將采集到的讀數(shù)發(fā)送至手操器，手操器存儲本次讀數(shù)結(jié)果，存儲至公司數(shù)據(jù)服務(wù)器，以備今后的調(diào)用。如下圖所示：
系統(tǒng)特點：隨時就地通過手操器采集并存儲熱量表的數(shù)據(jù)，運行費用為零，讀取數(shù)據(jù)速度快，穩(wěn)定性高，靈活性強。
三、數(shù)據(jù)采集管理軟件
數(shù)據(jù)采集軟件應(yīng)具備如下功能：
1．供熱參數(shù)的采集。包括：供水溫度、回水溫度、溫差、瞬時流量、累計流量、功率、累計熱量；
2．供熱參數(shù)存儲及查詢，將采集到的參數(shù)存儲至服務(wù)器并能夠隨時查詢調(diào)用；
3．既可按單條總線分組抄表，又可按表號逐一抄表，這樣在熱量表通訊不暢或發(fā)生故障時方便維修及調(diào)試；
4．總線狀態(tài)查詢功能，空閑、正在抄表、過載或空載，這樣在系統(tǒng)發(fā)生故障時方便檢測維修。
四、系統(tǒng)優(yōu)點
1.實時性強：M-Bus對每個詢問的反應(yīng)時間僅為0.1至0.5秒，GPRS數(shù)據(jù)實現(xiàn)分組發(fā)送和接收，可達到56~115kbps的傳輸速度，VPN網(wǎng)絡(luò)傳輸速度由帶寬決定，通常可達數(shù)Mbps以上，射頻速度則更快。
2.運行費用低：相對于人工抄表的費用，遠程集中抄表將大大節(jié)約人力資源成本，通訊費用是相當(dāng)?shù)土摹?br>3.可靠性強：遠程集中抄表全過程都是自動完成的，排除了人為的主觀因素，準(zhǔn)確性大大提高。
4.數(shù)據(jù)管理能力強：由于配備強大的數(shù)據(jù)采集及管理軟件，從采集到存儲、分析計算等功能都是人力所不能及的。
五、小結(jié)
遠程集中抄表系統(tǒng)的投入使用，大大提高了用戶用熱統(tǒng)計效率，為熱費結(jié)算，能源管理提供強有力的依據(jù)，節(jié)約了大量人力成本。提高了供熱企業(yè)的自動化水平及工作效率。更為重要的是使能源在最終用戶層得到量化，更好地分配熱源，避免能源浪費，為節(jié)能降耗工作提供依據(jù)。