多表集抄系统解决方案

国网陕西省电力有限公司黄陵县供电分公司 刘 杰 何明豹 呼延峰 王 旭

1 课题来源及背景

随着物联网的普及、阶梯计费的推行、智慧城市的建设以及国家节能减排政策的深入推广，用户用电、用水、用气、用热等用能信息越来越显得重要，而如何能快速、经济、准确地收集到这些信息并实现信息共享成了摆在各级政府，以及各行各业企事业单位面前的问题。到目前为止，由于电、水、气、热分属不同行业管理且各行各业技术发展不尽均衡，自动化水平迥异，除电网公司电表外，相当一部分水、气、热表属于机械或机电一体化产品，缺乏自动操控的装置，智能化、自动化程度低，只能局部或小范围实行自动抄收，很难大规模实现远程自动抄收，许多客户仍停留在人工抄表、半人工抄表阶段，无法高效、便捷、灵活、及时地获取客户用能信息及提供用能服务，致使政府在科学制定节能降耗决策和减排策略方面缺少数据支撑。

国家电网公司作为电力能源行业央企，在电网信息采集方面有丰富的经验和先进的技术，在此背景下提出多表集抄系统，旨在用电力系统成熟稳定的通信技术、设备、链路和平台，将水、电、气、热表信息统一采集上来供政府及各行业用户使用。

多表集抄系统技术路线基于国家电网公司已成熟的用电信息采集技术和现成的装备，实行分类计量，采用统一的采集设备、统一的信息通道、统一的数据管理软件平台，实现水、电、气、热等能源消费信息的一体化管理及综合能源服务，为智慧城市建设及城市绿色发展提供数据保障。

2 课题研究的目的、意义

一是电、水、气、热等多种计量表互联、集抄已上升为国家战略层面的规划。

二是2015年7月，国家发改委发文，支持电、水、气、热集采集抄，建设跨行业能源运行动态数据集成平台，鼓励能源与信息基础设施共享复用[1]。

三是2016年2月初，国家电网公司关于全面推荐智能计量体系建设的意见，提出大力推进“多表集抄”采集应用。

图1 课题的目的

图2 课题的意义

四是2016年2月底，国家发改委、国家能源局、工业和信息化部联合印发《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》。提出“发展能源互联网的智能终端高级量测系统及其配套设备，促进电、水、气、热的远程自动集采集抄，实现多表合一。政府迫切需要建立统一的“互联网+”服务平台，落实国家智慧城市发展战略，提升全社会用能服务水平，降低公共事业综合运营成本，满足政府、企业和客户的高效、便捷、灵活、互动用能服务需求。

3 多表集抄的基本工作原理

多表集抄有别于传统的民用“四表”抄表系统，传统的抄表系统是电、水、气、热四种表计通过自己独立的采集设备和链路将各自现场的计量信息，上传到自己的主站或平台，然后将各行业用能数据汇集到能源数据平台，达到一种四表集抄的效果，即建立一个公共数据平台和一个总站，通过各自的采集设备把数据传输上去，达到所有的能源数据的集中管理的效果。这种数据采集方式不能称之为多表集抄，因为现场采集设备安装和维护方面都各自为政，采集设备种类繁多，传输链路庞大且相互独立，投资多、维护不方便，虽然数据是可以采集到一个公共的管理平台，但不是真正的多表集抄。

多表集抄的技术目前比较多样，主要是基于计量终端、通讯传输信道、数据应用软件三部分组成。电量采集保持原有用电信息采集系统中电能表通讯模式，其他计量仪表则利用互联终端（接口转换器）将不同通信接口的水、气、热表数据采集后利用电网既有的通讯方式上传至集中器，而后集中器将所有的仪表数据上传至软件平台。多表集抄系统采用统一的采集设备、统一的信息通道、统一的数据管理平台，既利用了国家电网公司成熟的数据采集技术及设备，又复用了电网采集系统通讯链路，既安全又可靠，同时又有国网公司成熟的技术团队做服务保障，水、热、气等其他行业用户只要从软件平台共享自己的数据便可，既经济又方便同时又实现了水电气热等用能数据的融合。

图3 系统架构图

3.1 系统方案

本系统由计量采集终端（水、电、气、热表）、数据集中采集器、网络服务器、云平台等部分组成，计量采集终端分别计量用户现场的用水量、用热量（冷）、用气量及用电量等用能信息，利用现场总线、小无线等方式通过电力数据采集器集中抄收各类用能信息并利用电网成熟的方式集中上传到网络服务器，应用云平台从服务器索取数据并进行相应的处理供各类不同用户应用，同时上传下达各类用户对现场用能装置的管理，实现对现场用户的综合能源管控及服务，为智慧社区、智慧城市建设提供用有效保障。

3.2 软件平台

软件平台采集和处理来自用户现场的各类用能信息，分类统计客户各项能耗（水、电、暖、气）信息并进行分析、存储，为客户计量收费、节能降耗、能耗考核、能耗实时监控提供可靠依据，切实提高能源利用效率，降低能源使用费用；同时，各类不同用户可以根据自己的需要和权限共享各类用能数据，完成各自能源交易和能源管控，充分利用用能信息大数据，开展深层次数据分析，拓宽服务渠道及收入来源，并通过数据综合利用及其衍生软件、APP应用，拓展增值业务领域，拓宽企业服务范围。

图4 软件平台功能框图

3.3 系统构成要素

一是表计互联系统由用户计量表计（电、水、气、热）、互联终端、集中器、信息采集系统组成。

二是电能表数据直接上传集中器。

三是互联终端负责水、气、热表数据的采集、存储，将采集到的表计数据通过信息采集系统信道上传集中器。

四是集中器是全网管理的主要设备，负责全网网络维护、数据采集、设备控制、主站系统交互等作用。

五是采集系统作为大数据管理平台，覆盖率高，安全稳定。

六是数据库设计将仪表类型、仪表档案、客户档案、收费类型、收费明细、收费记录等采用统一格式，而将不同类型仪表差异通过分别设计“仪表信息”进行整合，这样一来，既使得整体上的数据结构一致，又尽可能避免建立过多的数据表存储而增加设计难度。

七是系统接口兼容成熟的RS-485技术、M-BUS方式、微功率小无线模式、NB-IoT物联网技术、CAT-1模块、HPLC模块、GPRS模块等。

图5 计量表（水、电、气、热表）

图6 集抄系统图

3.4 产品布局

2016年以来，国家电网公司利用在管理模式、运营基础、技术储备、资金保障等方面具的优势，紧密结合智慧城市建设契机，服务于国家工作大局，引领智能用能发展方向，实现国家战略及企业可持续发展目标。国网公司依托智能电网资源，充分利用多年来在电网营配自动化尤其是用电信息采集、管理方面的经验、技术及相关产品，结合市场水、电、气、热表的产品特点，积极组织国网体系科研院所、企事业单位进行多表集抄项目试点，从技术路线、产品选型、项目实施和运维等方面进行有效探索，以点带面，多点开花。

现阶段多表集抄系统建设普遍以电能表厂家为主，由于国网公司发展多年，电能表、抄表系统更新换代多次，从早期的RS-485通讯到后来的低速PLC电力载波通讯、Lora无线通信、GPRS通讯、高速电力载波HPLC通讯，到现在的IOT物联网通讯，技术非常成熟，系统运行稳定可靠，国网配套有几十家大型的电能表厂家，厂家研发、生产制造各类电能表、抄表系统多年，有雄厚的研发实力和丰富的现场运行经验，有的厂家同时兼营水电气热表，如陕西银河电力仪表有限公司，作为多种计量表计的专业生产厂家，一方面从事智能电表、水表、热表、气表的设计，另一方面为用户提供计量产品系统解决方案。同时，针对能源综合管理、国家电网多表合一的市场需求，结合数10年的生产施工经验，该公司自主开发的水、气、热表互联终端，符合国网《Q/GDW 1374.2-2013规约》及国标《DL/T 645-2007规约》《CJ/T 188-2004规约》，采用多种通信技术，是目前行业内接口规约完备的一款标准产品，完全兼容市场上不同类型的水、气、热表。

互联集抄系统将城市中的电、水、气、热等能源数据上传至统一的大数据平台，智能化统筹供给，动态调配，实现资源整合、能耗监测、节能增效、安全用能，向各类用户提供计量、抄表、结算、收费、开票及多样化的增值服务，该公司曾配合国网陕西电力公司实施延安供电局、铜川供电局多表集抄系统试点项目，受到国网公司及用户的好评。

通过这几年国网各省网公司多表集抄项目的试点实施，有效整合了用能服务体系，减少了基础设施重复投资、降低了公共设施运营成本，受惠于百姓。该课题项目的实施体现了国网大企业的担当，实现了政府、企业、客户三方利益的有机协同，保障了多表集抄项目运营模式的可持续发展。同时，通过项目的实施，将电网成熟的信息采集及应用技术方案、标准设计和通信规约推广至其他行业，促进了水、气、热等行业相关产品升级改造，大幅提升了水表、热表、燃气表的抄表及时率、准确率和客户满意率，为后续实现跨行业信息互联互通、综合能源服务体系的建设奠定基础，有力支撑了智慧城市的建设和多能互补智能用能的推广。

4 系统实施

4.1 系统建设

系统实施以互联网+及公共服务为宗旨，以智慧能源信息化、数字化的深入融合和创新发展为出发点，由电网公司牵头组织协调，水、热、气其他部门配合共同实施，依托电网成熟可靠的信息采集网络，创新实践规范化、可复制的综合能源采集方法及管理模式，推动智慧城市综合能源管控及城市多能互补节能减排的发展，为国家“双碳”目标的实现提供必要的技术手段，具体工作从以下几点入手：

一是夯实规范化运作基础，实现管控手段创新；二是营造协同化共赢环境，实现合作方式创新；三是统一一体化采集要求，实现技术方案创新；四是实施差异化服务策略，实现服务内容创新；五是探索可持续化发展模式，实现商业运营创新。

4.2 系统运维

一是电网公司统一管理、维护软件平台，利用权限与政府、各行业分享数据资源。二是电网公司为水务公司、热力公司、燃气公司代维代管，进行有偿服务，实现人力资源、缴费网点资源（营业厅、自劣缴费终端、社会化代收网点）和电子化缴费方式（微信、支付宝、95598网站、电e宝等）共享。三是电网公司统筹管理，灵活统计、分析各类能源的供应量、销售量和损耗率等信息，为配置损耗模型、加强能耗管理提供可靠依据，为政府制订能源规划、能源调度提供有效的信息。四是为各行业、企业经营管理提供数据库连接，各类客户利用自己的权限共享相关的信息资源。

5 社会及经济效益

5.1 课题项目实施的内容

国家电网公司积极组织各省网公司开展试点工作，通过招标方式邀请行业内电表企业、信息化通讯公司参与试点项目实施，2016年试点150万户，“十三五”期间计划完成2000万户的建设。根据规划，2020年有近10亿只水、气、热表的接入的市场需求。

5.2 课题项目实施的意义

阶梯计费、节能政策要推广，能源互联网要发挥作用，首先要解决用户用电、用水、用气、用热等能源的精准计量、实时监测、大数据分析和管理，进一步建立共享、开放、统一的公用事业能耗管理平台。多表集抄项目的建设，对提升管理理念，宣传普及节能意识，引导合理消费具有长远意义。项目的推广，将为用户提供便捷、人性化的增值服务体验，为公用事业管理单位提供超预期、有价值的综合分析管理平台和增值服务。是贯彻绿色发展理念，建设智慧城市，实现经济转型升级、实施节能减排的具体手段。