用电信息采集系统的四表合一技术研究

孙凯，吕晓强

（1.国网山东省烟台市福山区供电公司，山东 烟台 265500；2.国网山东烟台市福山区供电公司客户服务中心，山东 烟台 265500）

用电信息采集系统的四表合一技术研究

孙凯1，吕晓强2

（1.国网山东省烟台市福山区供电公司，山东 烟台 265500；2.国网山东烟台市福山区供电公司客户服务中心，山东 烟台 265500）

四表合一是当前我国为推进智慧城市建设而提出的关键工程，其体现了全新的服务模式，有利于电、水、气、热数据的集中收集，改善人们的生活质量。然而四表合一的设计一直是相关学者和职能部门探讨的焦点，完善的设计方案能为该技术的推广提供良好的支持。本文基于对四表合一通信技术的分析，提出了四表合一系统设计的构想以及整体架构设计思路，最后总结出相关实现路径。

四表合一技术；用电信息采集系统；通信系统；技术方案；模块化

随着我国电子信息技术的不断发展，电网系统中的四表合一技术也在不断完善。在四表合一技术的应用过程中，用电信息采集系统是整个技术的关键所在，因为四表合一模式下的四种数据收集都要利用该系统收集，其对四表合一模式下的数据收集起着管理作用。相关技术人员主要还是在该系统的基础上，研究四表合一技术的设计方案，该系统为四种数据的收集给予了重要支撑。

1 用电信息采集系统的四表合一技术分析

目前四表合一主要依靠通信方面的相关支持，其决定着该系统的运作方式以及在该系统运作方式下的可靠性，同时还对该系统运作效率的提高起着关键作用。当前支撑该系统的通信技术有很多，包括M-BUS总线、RS-485、微功率无线、无线电网和电力线载波等。

1.1 M-BUS总线技术

M-BUS实质上可以被理解为由计算机控制的多级管理通讯器，其主要构成包括发布命令的计算机、接受命令的计算机以及两条连接缆线。接受命令的计算机无法主动进行信息的交互，只能借助发布命令的计算机进行传递来实现信息交互。该技术的信息传送在双绞线中实现，信息传送速度可以高达9Kbps，信息传送距离可以长达1公里。此外，该技术还可以帮助数据收集系统进行长距离送电，有助于攻破四表合一之后另外三种物质难以自取的技术难关。

1.2 RS-485技术

RS-485的主要原理在于利用两根差分信号数据线实现数据的传送，其主要构成包括发布命令的计算机、接受命令的计算机以及连接缆线，该技术的信息传送也是在双绞线中实现，信息传送速度可以高达1Mbps，信息传送距离可以长达1.2公里。然而RS-485无法实现供电，所以将其运用到四表合一中时还要再加两根电源线。

1.3 微功率无线技术

微功率无线技术的价值在于能够实现自组网，其信号发射功率最高可以达到五十兆瓦，发射半径可以高达数百米，发射频段集中在400～500MHz之间。利用该技术进行组网操作特别简便，信息传送速度可以高达10Kbps。

1.4 无线公网技术

该技术的运作基础是移动蜂窝网，可以对无线信息传输进行分组，而且发射半径特别大，信息传送速度可以超过100Kbps。

很多市政工程属于城市公共基础建设工程，主要由地方政府进行投资，而地方政府在市政工程建设的过程中，扮演着非常重要的角色，属于决策者的地位，地方政府还是整个项目的监督单位和经营单位，这就造成在项目实施的过程中产生的行政性垄断，因为出现垄断等问题，就会造成缺乏竞争等现象导致项目负责人产生懒惰、骄傲等情绪，在控制造价方面也比较随意，比较松懈，导致市政工程造价无法得到合理的控制。

1.5 电力线载波技术

该技术的实现需要工频强电的传输线支持，主要传输高频率弱电压信号，且其发射频段集中在3～500kHz或者2～30MHz，信息传送速度可以超过1Kbps，在实际通信工程中的利用率超过七成。

2 四表合一系统的设计思想

2.1 以现有国网集抄系统为基础设计

在国家电网建成投入使用的用电信息采集系统基础上进行改进，尽可能降低四表合一建设的二次投入。目前广泛使用的采集系统的多个模块，包括表计、通讯系统和采集终端等，都可以继续投入使用，不必大面积更换，在原有基础上在加入水、气、热的相关转换装置即可，对原有的计量装置不需要再处理。

2.2 以用户表实际情况具体方案设计

利用目前水、气、热的主要通讯技术，包括M-BUS总线和微功率无线。

2.3 灵活的组网模式

对上行PLC进行改造，使其能够与集中器进行通讯，同时对下行可以适当调整，方便其与水、气、热三表进行通讯，此外多种通讯方式可以随机组合，从而能够达到四表合一的一切技术指标。

2.4 模块化、智能化的设计理念

采集系统的运行软件在编写时要加入模块化的思想，设计包括前置计算机、信息传输、信息维护等在内的各模块，使得各模块之间的功能互不干扰，这就有利于提升系统的运作效率，降低故障率。

2.5 扩展性强

前期只要添加通信设备即可，然后将其接入通信系统即可完成系统功能的扩展。在功能扩展的第二阶段，再将通信系统和三表安装在现场，然后将通信系统接入到总网中，这样就完成了对新增三表的完美扩展。

2.6 兼容性好

采集系统能够运作多种通讯技术，还可以实现多种技术规格直接的衔接，此外还能够为接入的各种智能终端提供支持，对于任何接入系统的终端都可以实现监控。

3 四表合一系统整体架构设计

四表合一系统的设计前提就是不能对原有电力采集系统产生干扰，应当最大限度地利用现有电力采集设备和通讯渠道。本文对于该系统的构建设计思路如下：电力数据采集系统包括主站设备、长距离通讯设备、数据采集设备、终端通讯设备和电能表。主站利用无线网络和光纤与数据采集设备实现交流；数据采集设备通过第一部分提及的多种技术混合搭配与电能表进行交互。尽管当前电力数据采集系统的架构尚未统一，然而其架构的复杂性却只取决于终端通讯设备。为了应对电力采集系统中终端设备过于复杂的特性，尽可能实现四表合一的多功能，应当将四表合一安置在数据采集系统的前端。此外，为了实现四表合一的节约目标，四表合一应当在数据采集系统的后端进行整体融合，共同使用电力采集系统的采集设备、通讯渠道和主站。

4 四表合一的实现路径

（1）各地方政府出台支持政策。从四表合一的具体实施可以看出，四表本身都属于其各自不同的行业，有与之配套的不同规格规范，这中间的巨大差异无疑会对四表的合一产生不小的阻力。从济宁的相关案例来看，其四表合一的工作比较顺畅，这得益于其之前已经大面积推广的一卡通工程，这使得水、电、气三司之间已经形成了一定的默契，推进过程基本没有遇到太大阻碍。然而其他城市不一定都做过这样的前期工作，工程推进中势必将面临各种障碍。因此，各地方政府应当迅速制定有关法规，并利用激励手段突破行业壁垒，强力推动四表合一工程建设。

（2）统一表计通讯协议。除电力外，其它三表的通讯协议目前都尚未形成统一标准。当前三表的通讯协议基本上都是按照住建部的相关要求制定的，在表计的制作流程中，往往存在各种影响因素，导致生产厂商对协议产生相异的认知，而且还有一些生产商依照的是厂商自身的协议，这势必会导致最终的联通难以进行。所以，相关部门应该尽快进行研讨，统一表计的通讯标准，为四表的统一收集奠定基础。

（3）优化通信组网技术。目前通讯网络的构建方案比较单一，不能满足不同地点的不同需求，其适应性还有待提高。理论上来说表计的放置规律有差别，距离有差别，在统一方案下的通讯效率也会存在差别，对此，唯有进一步优化通讯组网技术，强化通讯方案的适应性，才能应对不同地点的不同操作要求。

（4）水、气、热表规范设计。目前现存的三表表计在规范上还存在巨大差异，拿水表举例，在国家规定的同一规格下，允许的尺寸有很多种，很多生产商往往忽视建议尺寸，一般都要综合考虑生产过程的便利性、生产成本的优化以及自身的生产水平，生产尺寸一般都难以统一，无法更换使用。此外，三表中还存在一些电气参数不达标的现象，这势必会对抄表过程产生巨大影响，极大阻碍四表合一的推进进程。相关规范制定部门应当尽快确定相关表计的制造参数，避免尺寸的繁杂。

5 结语

电、水、气、热是最基础的，也是最必不可少的公共服务。四表合一数据采集系统建立在电力收集系统的基础上，通过扩展其使用范围，可以推动四种基本服务产品数据的统一收集，推进目标在于创造全新的服务体验，有力地推进智慧城市建设，降低数据采集的人力成本和设备的重复制造成本，构建集约型社会。因此，四表合一推动数据集中采集是响应时代需求的工程。一者是可以减少相关硬件设备重复制造的资源浪费，节约社会公共资金；二者是有利于协调管理通讯信息，避免各项采集过程的网络冲突，提升采集系统的工作效率。

[1]胡江溢,祝恩国,杜新纲,等.用电信息采集系统应用现状及发展趋势[J].电力系统自动化,2014(2):131-135.

[2]荣旭东，高伟，傅维柱，张蓓.基于用电信息采集系统的四表合一技术方案[J].科技创新导报,2016(8).

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1671-0711（2017）03（上）-0141-02