热网户用表集中抄表系统解决方案.doc

石家庄亿邦万达科技有限公司热网户用表集中抄表系统解决方案中国河北石家庄亿邦科技有限公司ShiJiaZhuang InBand Technology Co.,Ltd.二一年六月目 录一、概述31.1 当前国内形式31.2 集中抄表系统描述3二、人工抄表的弊端42.1 人工抄表受人的行为因素影响查抄数据准确性42.2 楼宇表井安装情况复杂影响抄读表数42.3 人工查表增加后续人工成本52.4 人工抄表很难做到统一时点抄表52.5 人工抄表不利于对热表的监控5三、集中抄表技术概述53.1 M-Bus总线技术53.2 GPRS通信技术6四、目前国内集中抄表现状及集中抄表系统的选择74.1 目前国内集中抄表现状74.2 集中抄表系统的选择8五、集中抄表系统详述85.1 系统结构图85.2 系统描述95.2.1 M-bus集中器95.2.2 数据处理器105.2.3 数据传输模块105.3 中心系统详述115.3.1 数据接收处理部分115.3.2 热表数据显示查询部分11六、抄表系统中心所需软硬件列表14一、概述1.1 当前国内形式国家“十一五”规划明确要求，到2010年，单位GDP能耗要降低20%左右，也就是全国要节约2.4亿吨标准煤，其中建筑节能要完成节约1亿吨标准煤的指标。到“十一五”末，河北省新建民用建筑及公共建筑全部达到节能65%的标准，节能建筑比重达到25%，设区市集中供热普及率达到90%，实现建筑节能18%以上。随着我国节能减排形势日趋严峻，旧有的那种供热企业粗放经营、效率低下，居民收费以面积为基本计价单位的供热体制已经越来越不适应形势发展的需要。因此，要加快推进城市供热体制改革，由现行按面积收取热费的方式改为按用热量计量的收费方式，增强居民的节能意识。1.2 集中抄表系统描述户用表集中抄表系统（以下简称“抄表系统”）是利用当代微机技术、数字通讯技术与户用仪表计量技术完满结合，集计量、数据采集、处理于一体，将城市居民用水、电、气、热信息加以综合处理的系统，使供水、供电、供气、供热公司及物业部门从根本上减少人工上门抄表的繁杂劳动强度。准确而便捷的收费系统，既可节省人工又可减少各部门与客户之间的纠纷，它不但能提高管理部门的工作效率，也适应现代用户对缴费的新需求。随着科技的进步和人们对信息化要求的提高，智能住宅将逐渐在全国范围内得到推广。智能化居住区的主要功能应当体现在快捷、高效、安全和方便上，智能楼宇控制系统中的智能抄表系统是智能建筑优点的充分体现。远程数据采集及无线传输系统是基于人工数据收集思想改变和发展的一种体现，同时它也是一种新型现场数据收集的应用工程系统。 在未来信息时代中，各种现场数据收集将以高效率、高可靠性和方便性（H2F）的要求为主导形式出现。在这种环境要求下，系统既要各个前端控制器具备分散的独立工作及独立应付突发事件的能力，同时又要求它们通过抄表器或远程传输通信与计费中心数据库远程收发管理器实现彼此联系，并能实现自身协调、执行多种系统数据收集和监管功能等。户用表集中抄表系统是一个综合性、多学科技术合成的一种技术设备。在技术层次上它涉及计算机技术应用、通信工程、微电子技术、热力学等。由于冬季供热问题与我国北方地区广大人民群众的生活、工作密切相关，产品社会需求量之大是可想而知的，同时它也是创建和谐社会的一个重要基础条件。 户用表集中抄表系统在国内还是一项新兴的产业技术，其技术层面的更新必将摧生更多新兴社会服务行业的发展。另外户用表集中抄表系统的启动，还可以带动一批相关产业链的发展、增加国家整体就业机会，比如在原材料业、电子器件业、计算机业和加工业等。正因为热能无线自动抄表系统对技术先进性的要求，这也向相关产业的技术更新提出相应要求，从而极大地促进了相关产业的技术进步。二、人工抄表的弊端实现计量供热，以户内系统热计量方式，用户独立安装热计量表，由供热单位派员入户查表抄表，与用户核准表数，与用户结算热费，在这个看似简单但操作复杂的过程存在诸多弊病。2.1 人工抄表受人的行为因素影响查抄数据准确性人是人工抄表的实施主体，但人的行为容易受到情绪等因素的影响，还容易受到天气等环境因素的影响。人的行为不确定性直接影响到抄表数据的准确性。2.2 楼宇表井安装情况复杂影响抄读表数目前住宅楼宇建设，基本都是各种计量器具与入户管道都集中在同一表井中，热计量表安装在表井之内，由于楼宇房型不同，热表安装位置不同，表井大小不同，在无照明的情况下，抄表人员读取表数非常困难，影响了查抄数据的准确性。2.3 人工查表增加后续人工成本现代居民小区以高层建筑居多，要雇用大量的人力进行抄表工作，据测算每人每天可完成100块热表的抄表工作，以20万户为例：要雇用2000人才能完成一次抄表工作。所以对于这种临时性较强，但又必须要求查抄数据准确，供热管理单位在人力组织上是非常困难的。2.4 人工抄表很难做到统一时点抄表热计量的数据是从供热开始的统一时间开始，对于初装热计量表用户,初次确定表数应从热计量表计数开始，人工抄表从第一户开始到最后一户，热计量表数已经产生了差异，所以人工抄表很难统一时点查抄数据，容易造成纠纷。2.5 人工抄表不利于对热表的监控用户的热表通常是在供热前统计，供热结束统计，以表数为准，结算用热费，在整个供热期间若发生热表故障，用热户用热发生变化，供热单位根本无法掌握。综上所述，实施计量供热如何准确，准时对热用户用热统计，是推进供热改革实行计量供热的一大屏障，亿邦科技在供热计量系统中利用M-BUS总线技术和GPRS无线远传技术相结合，实现户用热计量表数据远传抄表，从根本上解决了这一难题。三、集中抄表技术概述3.1 M-Bus总线技术MBus是Paderborn大学的DrHorst Ziegler与TI公司的Deutschland GmbH和TechemGmbH共同提出的，专门用于公共事业仪表的总线结构，称MeterBus，简称MBus。MBus仪表总线属于局域网（Local Area Network，简称LAN），是处于同一幢建筑、同一大学或方圆几公里远地域内的专用网络，被用于连接远程监控计算机和工作站、测量仪表等设备，以便资源共享和数据传输。MBus仪表总线具有LAN的3个基本特征：（1）范围，（2）传输技术，（3）拓扑结构。LAN具有星形、环形和总线形拓扑结构。MBus一般采用总线形拓扑结构。MBus仪表总线可以满足由电池供电或远程供电的计量仪表的特殊要求。当计量仪表收到数据发送请求时，将当前测量的数据传送到主站，（主站可以是手持单元、计算机或其它终端）。主站定期地读取计量仪表的数据。一般而言，挂接在仪表总线上的计量仪表的数目可达数百个，数据传输距离达数千米。在总线上传送的数据具有高度的完整性和快速性。 MBus仪表总线是一种低成本的户用电子系统，可以实现公共事业仪表的联网和远程抄表功能。公共事业仪表包括户用电表、水表、热量表等计量仪表。家用公共事业仪表通过扩展MBus总线，使其具有与MBus 仪表总线通讯的功能，从而实现远程抄表。3.2 GPRS通信技术GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，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同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的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）从一开始就可提供全面的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。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171.2Kbit/s，实际应用带宽大约在40100Kbit/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或X.25服务。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用，数据传输速率高达160Kbps。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。基于GPRS网络组建的热网远程监控系统有如下特点： 永远在线 GPRS DTU一开机就能自动附着到GPRS网络上，并与数据中心建立通信链路，随时收发用户数据设备的数据，具有很高的实时性； 按流量计费 GPRS DTU一直在线，按照接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时不收费用； 高速传输 GPRS网络的传输速度最快将达到160Kbps，速率的高低取决于移动运营商的网络设置，根据中国移动的网络情况，目前可提供2040Kbps的稳定数据传输； 组网简单、迅速、灵活 GPRS无线系统可以通过Internet网络随时随地的构建覆盖全中国的虚拟移动数据通信专用网络，为广大中小用户提供接入便利，节省接入投资； 通信链路由专业运营商维护 由于采用中国移动的GPRS 数据业务，因此链路维护也由中国移动负责，免除通信链路维护的后顾之忧； 防雷击 由于采用中国移动的GPRS 数据业务，所以在不影响上网的前提下，GPRS DTU的发射功率非常小，天线非常短，而且无需高架，克服了有线传输和无线电台传输容易引雷击坏设备的缺点。四、目前国内集中抄表现状及集中抄表系统的选择4.1 目前国内集中抄表现状 总线制系统：即在一条总线上面传输各种数据，总线制系统具有线路简单、易布线、易施工、成本低、抗干扰性强、可靠性强等优点。 分线制系统：有线制系统的早期产品，即每只表都有一条与控制中心的连线，通过这条连线传输各种数据。缺点是线路复杂、布线施工较繁杂、抗干扰性差、可靠性不强等。 IC卡智能仪表系统：即将IC技术应用于智能抄表，通过读取IC上面的数据信息来进行管理，特点是可实现预付费的功能，缺点是单表价格高、不能实现实时监控仪表的功能、管理漏洞多等。 直读式无源远传系统：通过光电管加电后读取表头的实时字轮或指针读数数据，通过编码传输的一种远传系统。 无线远传系统：通过无线通讯系统传输数据的一种远传系统。优点是：无须布线，施工简单。缺点是：单表成本较高。4.2 集中抄表系统的选择总线制抄表系统相对于分线制抄表系统具有无可比拟的优点，它兼顾具有IC卡表的优点，又具有远程抄控功能。 总线制智能表由于采集计数工作单元均装配在智能表内并密封，表的数据采集、处理、存贮等基础工作全由智能表本身完成，手抄器或电脑不参与底层数据采集，仅进行通讯联系，消除了外界因素对计量的影响。另外因智能表引出的总线通、断不影响单表数据采集和保存（仅影响本表数据的读出），也不影响其它仪表数据的读出，即使本次读数时该表总线出现故障，只需重新挂接好总线，无需重新置数，仪表的真实读数仍可继续读出，其安全性、稳定性是比较可靠的。 由于各表输出的总线只需挂接，可以减少分线制抄表方式大量烦琐的布线、系统调试任务以及后期使用过程中线路、系统维护等繁重劳动强度，也方便高层次设计如网络结构的设计、与其他系统（如安防、照明、空调、消防）共享开放式网络的设计，进而为用户提供完善、综合的配套服务五、集中抄表系统详述GPRS无线集中抄表系统是由亿邦科技公司开发的基于GPRS无线传输的系统。本系统主要由集中器、DTU、中心服务系统组成。本系统可以实现如下功能：在任意一台运行中心系统软件的电脑上可以集中显示每个用户的温度、热量、流量表状态等数据。本系统的具有采集数据准确、系统安全稳定、操作简单易于使用等优点。5.1 系统结构图5.2 系统描述抄表系统分为三部分：户用表传输部分、集中器及其传输部分、中心系统。下面分别描述。5.2.1 M-bus集中器户用表传输部分采用M-bus总线，将各个楼层的热表连接起来。统一接到M-bus集中器上。一个亿邦科技M-bus集中器可以接6路M-bus总线，没路总线理论上可以接60块热表。一个M-BUS理论上可以传输300个用户数据，经过测试一个M-BUS集中器实际可以传输200个热量表的数据。M-Bus总线方式通讯相对于传统脉冲总线远传方式具有如下优势： M-Bus（Meter-BUS，EN1434-3）是消费类仪表国际通行标准。其拓扑结构为总线结构。采用普通的两芯电缆连接，同时完成提供表计电源和数据通信的功能。 M-Bus总线在连接时不用区分极性，可按照任意拓扑结构布线施工，其施工成本和难度大大下降。 M-Bus总线具有良好的开放性5.2.2 数据处理器数据处理器采用亿邦科技自主研发的数据处理模块IN1188，该模块主要完成M-bus集中器各条总线数据的采集，表号的存贮，数据主动上报，上报数据间隔等等工作。IN1188数据处理模块是一个多功能嵌入式通信控制器，其性能高、功耗低、可编程，适合不同行业的应用。数据处理模块能把不同的设备连接在一起。-40 +85的宽工作温度范围能满足工业恶劣环境下的苛刻要求，可以取代其他控制器如工业PC或PLC。数据处理配有AMD 80188 微处理器、SRAM、Flash ROM、EEPROM、实时时钟（RTC）、4 个串行通讯口(2 个 RS232 串口（COM3 和 COM4），1 个 RS485 串口（COM2），1 个 RS232 /RS485 串口（COM1）)。 数据处理模块中含有操作系统（ROM-DOS），ROM-DOS 功能等同于 MS-DOS，一个标准的 DOS 运行的程序同样可在 ROM -DOS 中运行，用户可以通过 COM4 上传或下载程序。5.2.3 数据传输模块数据传输模块采用的是亿邦科技自主研发的IN801G GPRS DTU，IN801G GPRS DTU依托中国移动公司的GPRS网络平台实现数据无线通信，克服了传统无线通讯方式通讯距离短、性能不稳定的缺点，为用户提供高速、永远在线、透明数据传输的虚拟专用数据通信网络。真正实现无缝覆盖，并且没有距离限制，实现全国漫游。利用GPRS网络平台实现数据的透明传输，同时考虑到各个应用部们的组网方面的需要，在网络的组网形式上具有很大的灵活性。通信的中心可以是固定IP（稳定可靠），也可以是动态域名的变化IP的动态域名方式。5.3 中心系统详述抄表系统中心分为如下几个部分：数据接收、户用表分配，表号下发部分，实时数据发布，各