浅谈“四表合一”采集方案的设计与应用

殷玉朋 赵旭彤

摘 要：现在水、电、气、暖行业的管理都自成体系，四个系统各自根据各自行业的特点和管理模式开展工作，无法资源共享，形成信息孤岛。目前四个行业的抄表系统也都是各自进行，需要在同一个小区内建设、运维各自的抄表系统，既浪费资源、增加成本，又容易引起相互间的干扰，产生混乱。“四表合一”是指水表、电表、燃气表、热表的数据集中在电表采集系统中反映，利用电力远程采集终端和通信通道，结合智能电能表和用电信息采集系统的优势特点，将智能水表、智能燃气表、智能热力表的数据进行整合，实现四种行业计量表的集中抄表。仪表数据通过集中器和电力通信通道传输到用电信息采集系统，可在同一平台上进行电、水、气、热信息数据的查询，实现跨行业信息资源的共享。

关键词：四表合一；采集；住宅；通信

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.173

1 引言

目前国内各地居民水、热、气、电的使用推行一户一表的政策，但这四表分属不同行业管理，各自运营，各自進行抄表结算。济南地区电表一般集中安装在户表间，采用集中器进行数据远程采集；水表和热表一般安装在楼道的管道井内，气表一般安装在室内，水、气、热抄表尚未全部完成自动化采集，多借助手持掌机实现本地数据采集，不确定因素较多使抄表员工作难度增大，效率降低，采集质量下降，用户体验降低。为此，供电公司工作人员将电表的远程采集技术应用到小区配套住宅的水、气、热抄表中，有效的实现优质资源的合理利用，减少人力、物力不必要的浪费。

2 四表合一采集技术方案组成

“四表合一”是指水表、电表、燃气表、热表的数据集中在电表采集系统中反映，利用电力远程采集终端和通信通道，结合智能电能表和用电信息采集系统的优势特点，将智能水表、智能燃气表、智能热力表的数据进行整合，实现四种行业计量表的集中抄表。其主要技术方案包括了通信信道建设和用电信息采集系统建设。

2.1 通信信道设计

目前四表合一常采用的通信技术主要有M-BUS总线、RS-485、微功率无线、无线公网、电力线载波等。

（1）M-BUS是一种由主机控制的分级通信系统，最大传输距离为1000米左右。这种通信方式下，采集设备可以向计量表计远程供电，解决水、气、热表无法取电的问题，但其有线的特点，使得施工较为复杂。

（2）RS-485是一种采用两条差分电压信号线进行信号传输的通信技术。它由主机、从机和连接电缆组成，传输介质为双绞线，最大覆盖距离1200米。由于RS-485通信线不具备供电能力，因此实际应用时还需要敷设两条电源线。

（3）微功率无线通信技术是指发射功率不超过50mW，覆盖范围数百米，具备自组网功能的无线通信技术，但当台区供电半径较大或覆盖区域内有电磁屏蔽时，其通信效果较差。由于无法给水、气、热表供电，使用时须外接电源。

（4）无线公网通信技术是指基于移动蜂窝网的通用分组无线通信技术，其覆盖范围非常大，通信速率可达100kbps以上。但其稳定性受制于通信运营商，在移动蜂窝网未覆盖地区无法使用。

（5）电力线载波是指利用工频强电的电力线传输高频弱电信号的通信技术，在供电公司用电信息采集系统的通信技术中应用较为广泛。但将电力线引至燃气表，可能会带来相应的消防安全隐患。

2.2 用电信息采集系统构架

四表合一技术方案设计应充分利用现有用电信息采集系统的通信资源，又不影响现有系统功能的使用，尽可能的对现有资源充分利用。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[1]。采集终端一方面通过无线公网、230MHz无线专网、光纤等通信方式与主站实现远程通信，同时又通过电力线载波[2]、微功率无线、RS-485等本地通信技术与电能表实现本地通信。在实际应用中，虽然用电信息采集系统架构各不相同，但是架构的复杂性主要体现在本地信道层面：

（1）Ⅰ型集中器与Ⅱ型集中器共存。Ⅰ型集中器下行采用载波或微功率无线，Ⅱ型集中器下行使用RS-485。

（2）全载波与半载波共存。全载波方案中，Ⅰ型集中器下行使用载波或微功率无线与电能表通信；半载波方案中，Ⅰ型集中器下行使用载波或微功率无线与采集器通信，采集器通过RS-485与电能表通信。

（3）Ⅰ型采集器与Ⅱ型采集器共存。Ⅰ型采集器下行具有三路RS-485通信接口，Ⅱ型采集器下行具有一路RS-485通信接口。

用电信息采集系统的本地信道具有一定的复杂性，而四表合一的实际应用中又具有多样化的需求。鉴于上述特点，四表合一应充分利用主站层、远程通信层和采集终端层，实现完全融合，复用用电信息采集系统的采集终端、远程信道及主站，并部署在本地通信层和电能表层，实现集约化设计。

3 四表合一采集技术应用设计

在实际的四表合一采集建设过程中，根据小区的环境特点和通信要求，通常会采用如下三种技术方案：升级无线模块，更换双模模块，使用通信接口转换器。

（1）升级无线模块技术方案是指通过升级电力集中器的无线采集模块，实现对水气热表的采集。因设备发射功率的限制，无线网络覆盖范围有限，该方案要求现场水气热表均支持微功率无线通信，且水气热表的安装位置在集中器无线网络的覆盖范围内，集中器可通过无线网络或RS-485实现电能表的采集。这一方案可在无线网络的支持下完成四表数据的同步采集与发送。

（2）更换双模模块技术方案是指通过增加采集器的通信模块，实现对水电气热表的同时采集，这种技术方案适用于采集器或电能表与水气热表的相对距离较远的环境。

（3）增加通信接口转换器技术方案适用的条件，要求电能表使用RS-485通信，而水气热表使用M-BUS[3]或微功率无线进行通信，且电能表与水气热表距离较大。与其他方案相比，这一方案适合更加复杂的环境，受到的环境制约较小。但是由于该方案技术连接内容更丰富，技术成本也比其他方案要高。

济南地区的住宅小区，所有小区电表采集均已建设完成，集中器安装于电表间，采集本单元或本楼的电能表数据，上传到供电公司用电信息采集主站；水表和热表采集采用手持机或远程采集的方式，在一楼采集终端位置采集整个单元的水热表信息；气表一般安装在室内，采用微功率无线的通讯方式进行采集。上述情况中，水气热表均与电能表距离较大，综合考虑，集中器通过GPRS或光纤与用电信息采集系统主站连接，电能表和接口转换器通过RS485总线和集中器连接；集中器通过接口转换器直接采集水表、热表数据，或接口转换器直接获取水表、热表采集设备的数据；气表通过微功率无线和接口转换器连接。目前该方案已在现场实际运用，项目建设简洁、迅速，抄表运行稳定，采集成功率达100%。

4 结论

在后续四表合一采集建设工作中，将继续跟进、对比不同采集方案下的四表采集成功率和通信通道的稳定性。不同地区的住宅设计特点会影响四表采集的通信效率及采集稳定性，通信技术的发展变化也将改变固有通信方式格局。本文主要描述了现有的几种四表合一采集技术设计方案和在济南地区的设计应用情况，旨在提供一种适合济南城市特点的设计方案，能够实现对不同小区环境、不同通信条件下水电气热表数据的集中采集，为四表合一采集建设提供实践经验。

参考文献：

[1]国家电网公司.Q/GDW373-2013电力用户用电信息采集系统功能规范[S].北京：国家电网公司，2013.

[2]陈凤，郑文刚等.低压电力线载波通信技术及应用[J].电力系统保护与控制，2009，37（22）：188-1

[3]罗永刚，邹志远.基于MBUS的智能集中器设计[J].电子技术应用，2013，39（10）：89-93.