E+H 热量表在远程抄表系统的应用

       远程抄表系统的实施实现了用户消耗热能的实时计量，实现了，无人抄表−的目标，解决了在热量表运行管理中人工抄表带来的弊端。系统在提高工作效率、降低管理成本的同时，实现了对热量表运行状况和产品质量的实时跟踪，保证了热费核算的及时性和准确性。远程抄表系统的应用为今后计量供热的推广提供了技术支持。

1 概述

        随着时代的发展，对热用户按实际用热量计费已成为我国供热行业发展的必然趋势[1~3]。目前，在推行供热计量改造的同时，热量表的运行管理成为一个重要的课题。其中，抄收热量表数据是热量表运行管理中工作量和劳动强度最大的一项。

        为解决这一问题，唐山市热力总公司对实施计量供热的部分居民小区试点实施了热量表数据的远程抄表系统，对居民用户热量表的数据通过该系统实现远程采集和传输。试点小区包括26栋居民住宅楼，1600个热用户，分布在3个供热分公司范围内。3个供热分公司分别建立一个传输终端(主站)，与各自的从站独立组成一个系统。按照楼宇的实际分布，3个系统的从站数量分别为20个、2个和4个。每个系统只需在主站配备1名工作人员即可通过上位机实现热量表数据的读取和处理，实现对热量表的运行管理。

        本文结合唐山市嘉润庄园两栋高层住宅楼计量供热实施远程抄表系统的试点案例，对远程抄表系统进行分析。

2 系统的组成

        远程抄表系统是利用M-Bus总线系统的有线网络和GPRS的无线网络各自的优势，实现抄录城市各供热小区热量表的数据。系统由一个主站和多个从站组成，主站与从站之间通过GPRS无线传输网络传输数据。热量表数据远程抄表系统的组成见图1。

        ①从站

        在远程抄表系统中，居民小区内的每1栋住宅楼建1个M-Bus传输从站。从站主要包括用户热量表、并联的M-Bus数据传输总线、1台集中器、1个GPRS数据传输模块。其中，用户热量表要求带有M-Bus通信接口，其软件通信协议符合城镇建设行业产品标准CJ/T1882004《户用计量仪表数据传输技术条件》，能传输瞬时热量、累计热量、瞬时流量、累计流量、供水温度、回水温度等参数。

图1 热量表数据远程抄表系统的组成

        M-Bus系统是欧洲专为家用仪表数据传输而设计的总线系统，被广泛地、成功地用于远程抄表系统中[4]。系统中集中器的主要技术指标如下：

        通道数量：6个。
        单通道抄表数量：≤90块。
        单表抄表时间：≤6s。
        传输距离：≤1.2km。
        工作温度：-30~70%。
        电磁兼容：符合国家相应标准。
        工作电压：36V。
        电流消耗：≤300mA。
        抄表的数据准确率：≥99%。
        安全性：符合国家相应标准。

        从站通过集中器对小区楼宇的用户热量表数据进行采集和分析判断。采集的数据由GPRS数据传输模块通过GPRS无线传输网络远传至监控中心(主站)的计算机。从站管理系统具有数据储存及手持抄表器接口功能，手持抄表器用于人工抄表，系统在自动抄表的同时支持人工抄表。

        ②GPRS无线传输网络

        GPRS(GeneralPacketRadioServer，即通用分组无线业务)是在现有GSM(GlobalSystemforMobileCommunications，即全球移动通信系统)网络上发展起来的一种新的分组数据承载业务。GPRS网络覆盖范围广，以封包(Packet)式传输数据，没有频段干扰，设备成本低，不需要专用平台和维护，在使用中按数据流量计费，收费价格低[6]。其基于TCP/IP开放网络平台的优点，能完美解决城市供热系统的远程抄表、无人值守热力站的监控、热用户室内温度的检测等问题。

        系统中GPRS数据传输模块的主要技术指标如下：

        接口：RS232/RS485串口和单天线接口。
        协议：TCP/UDP/IP/ICMP/PPP/PAP/DNS。
        工作电压：5V。
        电流消耗：待机状态时为140~160mA；
              上网状态时为220~260mA；
              传输状态时为260~280mA。
        工作温度：-30~70%。

        该模块支持静态IP或域名方式连接远程主机；设备间透明或非透明方式数据传输可选。

        ③主站

        供热公司监控中心的远程抄表系统主站的计算机通过GPRS网络与带有GPRS终端的小区楼宇抄表从站无线连接，省去了租用无线通信专用网络所带来的设备购置和专线敷设费用。主站计算机可以是独立的一台计算机，也可以是供热公司计算机网络中的一台。作为后者，供热公司局域网中的计算机可依照权限浏览共享各楼宇从站上传的热量表数据。

        ④系统软件

        远程抄表系统的主站和从站安装有相应的运行管理软件，主要包括用户热量表软件、集中器软件和上位机软件3部分。其中用户热量表软件和集中器软件包括自检、初始化、测量、显示、数据采集、数据传输等模块。上位机软件用于实现数据通信和数据处理。从站上传的数据储存在上位机的数据库中，通过上位机的管理软件可实现系统数据信息的录入、查询、报表生成、打印以及系统综合维护等功能。

        ⑤从站实例

        以嘉润庄园小区为例，该小区的2栋高层住宅楼分别有88户和81户居民。在远程抄表系统中，这两栋楼分别建1个楼宇从站。每栋楼安1个集中器，各用户的热量表通过M-Bus总线(采用屏蔽双绞线，线径为0.75mm)连接至集中器。集中器配备GPRS数据传输模块。这样，就构成1个传输从站。在实际施工中，1号楼的集中器与GPRS数据传输模块组装在同一配电箱内，安装在3单元2层楼楼梯间的墙壁上，并接入市电。2号楼的传输从站安装与1号楼基本相同。图2为嘉润庄园1号楼的传输从站图片。

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1.集中器数据传输模块3.传输模块的发射天线
4.变压器(36V，接集中器)5.变压器(5V，接GPRS模块)
6.市电电源

图2 远程抄表系统从站实例

        小区从站的数据通过GPRS无线传输网络进行传输，监控中心具有固定IP地址的远程服务器(系统主站的上位机)内安装有数据采集软件，系统按照设定的时间间隔(现场设定为6h)自动采集各从站的数据。数据保存至上位机的数据库中，上位机管理软件实现对用户热量表数据的加工处理和实时询问，并通过对数据库中数据的分析，进行相应的数据查询、显示。系统可对数据进行汇总和费用结算，生成报表，打印输出，还可将数据导出，形成Excel数据表。各部门可通过Internet连接到远程服务器，查看权限范围内的实时数据和历史数据信息，对信息进行查询、分析等。

3 系统的功能与特点

        3.1 功能

        该系统实现了对热量表运行数据的自动抄录和统计分析，提高了热量表运行管理的工作效率和准确性。通过对热量表的数据采集、无线远程传输和监控中心上位机的数据处理，系统主要实现了以下功能：

        ①实时自动抄收、手动即时抄收各用户热量表的运行数据和工作状态。
        ②选择对所有用户、部分用户或指定某一用户的数据抄收。
        ③查看、校对集中器时钟。
        ④设置户用热量表的初始化参数及计费时段。
        ⑤查询用户本月或指定时段热量表的运行数据，自动生成打印报表。
        ⑥建立用户热量表电子档案，对热量表运行状况进行及时跟踪。

        3.2 特点

        ①实时性强

        由于GPRS具有实时在线特性，系统无延时，不需要轮询就可以同步接收、处理多个或所有数据采集点的数据[3]，可很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

        ②可对热量表进行远程控制

        通过GPRS双向系统可实现对添加自控装置的热量表的远程控制，如参数调整、控制开关等操作。

        ③建设与维护费用低

        系统采用GPRS的无线公网平台，不需要专用平台和维护。只要安装好主站、从站设备，不需要再为远程抄表系统的传输敷设专线，系统易于安装维护，前期投入少，后期维护成本低。对于新增加的计量供热用户，可建立新的传输从站并入远程抄表系统。

        ④集中抄表范围广

        GPRS网络覆盖范围广，在其覆盖范围之内，都可以完成对远程抄表系统的控制和管理。而且扩容无限制，接入地点无限制，能满足不同地区的接入需求。

4 应注意的问题

        ①集中器应选用工业级B类

        工业级B类集中器的工作温度范围为-30~70%。而普通级A类集中器的工作温度范围为5~55%，不符合我国三北地区供暖期的室外温度实际情况。

        ②集中器的安装位置

        集中器既可以安装在楼梯间内，也可以安装在地直停车场内或热力站内，但安装场所要有GPRS信号覆盖。如果GPRS信号较弱，可通过改变发射天线的放置位置来调节。

        ③热量表要有唯一的热量表编号

        热量表编号是系统识别热量表的唯一标志，系统通过它对热量表给予唯一的定位。热量表出厂时如果没有唯一的编号，系统将无法识别该热量表，从而影响工程建设。因此在选定热量表时，要规定每一块热量表在出厂时必须在热量表的芯片中写有该表的唯一编号，以便于远传应用。

5 结语

        远程抄表系统的实施实现了用户消耗热能的实时计量，实现了，无人抄表−的目标，解决了在热量表运行管理中人工抄表带来的弊端。系统在提高工作效率、降低管理成本的同时，实现了对热量表运行状况和产品质量的实时跟踪，保证了热费核算的及时性和准确性。远程抄表系统的应用为今后计量供热的推广提供了技术支持。

参考文献：

        [1]于洋，陈明，李爽.热时表计量供热技术[J].煤气与热力，2007，27(10)：80-82.
        [2]卜一德.地板采暖与分户热计量技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.
        [3]杨建华，冯海鹏.远传抄表技术的应用现状和发展趋势[J].煤气与热力，2008，28(11)：B40-B43.
        [4]韩抄群，李维谦，吴耀彬.M-Bus总线在自动抄表系统中的应用[J].福建电脑，2004，(10)：38-40.
        [5]任子真，王向阳.远程抄表系统中集中器的设计[J].微计算机信息，2008，(8)：177-179.
        [6]陈凯旋，谢海涛.GPRS原理及应用[J].铁道通信信号，2003，(7)：24-26.