“四表合一”采集实现原理及未来发展形势研究

华　隽

(国网河南省电力公司，郑州　450000)



“四表合一”采集实现原理及未来发展形势研究

华隽

(国网河南省电力公司，郑州450000)

阐述电、水、气、热表统一采集的技术实现方法及原理，说明“四表合一”采集的未来发展形势、面临困难等，并就“四表合一”的发展提出相应建议。

载波；微功率无线；通信接口转换器；发展前景

为响应“互联网+”智慧能源建设要求，进一步落实“便民、为民、惠民”服务举措，充分展现国家电网公司责任央企形象，促进“智慧城市”发展，综合利用社会公共资源，进一步发挥公司用电信息采集系统价值，按照国家电网公司总体部署，自2015年起，各省(自治区、直辖市)电力公司积极推进“四表合一”采集的试点应用。水、气、热、电表分属不同的事业单位管理，各自的用户档案、计量方式、通讯规约、付费方式等各不相同，四表合一统一采集需要较多技术改造，本文就“四表合一”的技术实现方法及原理进行详细阐述，并就“四表合一”的发展方向及存在问题提出建议[1]。

1　“四表合一”采集实现方法

1.1水、气、热表实现采集方式

目前，水、气、热表一般有普通机械表、IC卡预付费表和远传式智能数字表等类型，其中机械表采用人工抄表方式，效率较低，IC卡付费表本质未对表数据进行采集，而是基于费用的结算。远传式智能数字水表、燃气表、热力表的主流通讯规约为2004年住建部发布的《CJ/T188—2004户用计量仪表数据传输技术条件》，其中本地通信信道一般采用的是M-BUS通信方式，也有部分采用了微功率无线通信方式，燃气表主要采用的是微功率无线通信方式[2]。

1.2电表实现采集方式

目前电能表数据通讯采用的是DL/T645—2007通讯协议，是国家发改委在2007年发布的行业标准，整个电表采集系统架构如图1所示。

图1　电表采集系统物理架构图

用电信息采集系统由主站层、远程通信层、采集终端层、本地通信层、电能表层组成。主站通过无线公网、光纤专网等远程通信技术与采集终端交互；采集终端通过窄带电力线载波、宽带电力线载波、微功率无线、RS-485等本地通信技术与电能表通信。

1.3“四表合一”采集实现方式

根据介绍的电、水、气、热表的采集方式，可看出四者之间的区别在本地通讯协议和通信信道的不同，根据电表采集的五层物理构架，只要在采集终端和水、气、热表之间加上通信转换器和水气热表专用的本地通信信道，并升级采集终端使增加水气热表的通讯规约解析功能，则可以在电表采集的物理构架上实现对水、气、热表的采集。

以下为各种采集场景所对应的“四表合一”实现采集方式：

图2　场景III相应四表合一改造后示意图

(1)无线电能表+无线水气热表

此场景指的是电表与采集终端间采用微功率无线通信方式，水气热表也均为微功率无线。此场景下无需进行现场的布线施工，也是 “四表合一”改造方式中最简单的一种，改造过程主要是对电能表(或采集器)的微功率无线模块进行软件升级，使电表微功率无线模块作为网关，与周围无线水气热表形成星型网络，从而实现对水气热表的采集。

(2)载波电能表+无线水气热表

此场景指的是电表与采集终端间采用载波通信方式，水气热表为微功率无线[3]。此场景下无需进行现场的布线施工，可以将电能表(或采集器)模块更换为微功率+载波的双模通信模块方式，使电能表(或采集器)上行通过电力线载波与集中器通信，下行通过微功率无线与水气热表通信，上、下行信道独立运行。

(3)有线电能表+有线水气热表

此场景指的是电表与采集终端间采用载波或RS-485通信方式，水气热表为M-BUS通信方式，其实现方式是在集中器和水气热表之间新增加通信转换器，通信转换器主要起到数据转发的作用，其下行可通过M-BUS与水气热表通信，上行通过电力线载波或RS-485与集中器通信，考虑到燃气表采用微功率无线方式较多，现在一般通信转换器的下行支持微功率无线方式。图2为改造后的示意图[4]。

2　“四表合一”采集发展前景

(1)可提高水、气、热表的数据抄收效率，降低企业管理成本。

实现水、气、电、热表统一远程采集后，可为相关企业省去大量的人力及时间成本，以及相关系统建设的高额费用，使企业更加集中力量去提升服务水平和质量。

(2)为居民的生活缴费提供一体化缴费方式，提高缴费的便利性。

实现四表集抄后，居民可实现使用一个户号进行水、气、电、热的查询和缴费，省去了到各个公司来回奔波，真正实现了一卡通。

(3)为城市水、气、电、热等常用能源的精细化管理提供大数据支撑。

根据前面水、气、热表采集方式的介绍，机械表的数据采集周期较长，预付费表实质上未对表数据进行采集，都不方便管理部门对城市常用能源进行精细化管理，在实现“四表合一”采集后，可至少实现每日一次数据的采集，水气热等企业能及时发现用户用水、气、热的故障，提高了服务水平，同时为阶梯价格政策的制定提供数据支撑，有利于建设节约社会。

3　“四表合一”采集面临的困难

(1)四表管理部门缺乏统一管理，整体推动存在困难。

水、气、电、热分属不同单位进行管理，各个单位的发展水平、投资重点各不相同，如果没有一个强力部门统一牵头，整体推动存在困难较大。

(2)计量仪表硬件、通信方式、通信规约参差不齐。

如前面所介绍到的水、气、热表采集方式，当前计量仪表存在有机械表、本地智能表、远传智能表等，通信方式也存在M-BUS、微功率无线等多种方式，同时通讯规约也存在多种，给“四表合一”的大规模推广、调试工作带来很大困难，增加了建设成本。

(3)“四表合一”运维成本较高。

原来的机械表和本地智能表运维工作量很小，但在实现“四表合一”采集后，由于数据要求实现定期自动采集，对运维的要求增加了，且运维时需要协调水、气、热、电等各个公司配合进行，同时还涉及到不同表计设备厂家、系统厂家，对现场运维人员的技术要求很高，整个运维工作的技术和协调工作量较大，使整体运维成本较高。

4　“四表合一”采集发展建议

(1)“四表合一”是一个新事务，可提升社会公共事业服务水平，提高社会效率，如发展好可成为一个新的经济增长点，但前期还存在一定的困难及阻力，故建议政府部门应起到牵头推动“四表合一”的作用，并着手制定“四表合一”的配套标准，保证“四表合一”的有序和规范发展。

(2)建议在“四表合一”推广前期，为解决运维问题，电力公司可联合水、气、热公司成立“四表合一”运维公司，并核算运维费用，探讨切实可行的商业运营模式。

[1]纪亮. 2014年第四季度民用“四表”产品质量国抽结果公布[J]. 中国计量, 2015(3):18-18.

[2]徐伟，王斌，姜元建.低压电力线载波通信技术在用电信息采集系统中的应用[J].电测与仪表, 2010, 47(Z1):44-47.

XU Wei, WANG Bin, JIANG Yuan-jian. Power line carrier communication technology and its applications in electric energy data acquisition system[J].Electrical Measurement & Instrumentation, 2010,47(Z1):44-47.

[3]赵闻蕾.基于M-BUS总线的远程智能抄表系统[J].电力自动化设备, 2004, 24(12):61-63.

ZHAO Wen-lei. Intelligent remote meter reading system based on M-BUS[J]. Electric Power Automation Equipment,2004,24(12):61-63.

[4]陈博，徐建政，刘霄.新型微功率无线抄表系统[J].电力自动化设备, 2011, 31(5):134-136.

CHEN Bo, XU Jian-zheng，LIU Xiao. Micro-power wireless meter reading system[J].Electric Power Automation Equipment,2011,31(5):134-136.

(本文编辑：严加)

“Four-Meter Unified” Collection Principle and Its Future Development

HUA Juan

(State Grid Henan Electric Power Company, Zhengzhou 450000, China)

This paper elaborates the technical realization method and principle of electricity, water, gas and heat meter unified collection, explains the future development and present difficulties of the four-meter unified collector, and finally puts forward the corresponding suggestions about its development.

carrier; micro-power wireless;communication interface converter; development prospects

10.11973/dlyny201604009

华隽(1983)，男，助理工程师，主要研究方向为用电信息采集系统建设、运维及应用。

TP84

A

2095-1256(2016)04-0445-03

2016-05-18