自2010年我市推行供熱分戶計(jì)量政策以來(lái)，我公司響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排號(hào)召，積極進(jìn)行供熱分戶計(jì)量改造工作，目前已有超過(guò)10.4萬(wàn)用戶實(shí)行了按表計(jì)費(fèi)政策。在按表計(jì)費(fèi)政策的推行過(guò)程中，部分小區(qū)因原安裝單位不再履行維保服務(wù)或者熱表廠家倒閉等原因，存在大量熱計(jì)量儀表遠(yuǎn)傳缺失或遠(yuǎn)傳故障等現(xiàn)狀，進(jìn)行人工抄表則存在著人工成本過(guò)高、采集數(shù)據(jù)不及時(shí)、不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)，熱表數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一集抄勢(shì)在必行。
1、改造方案比較
傳統(tǒng)采集方案：傳統(tǒng)熱量表數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)一般采用熱表廠家自帶采集器，在樓宇之間進(jìn)行布線采集，通過(guò)GPRS進(jìn)行上傳，該方案存在后期維護(hù)困難、故障排查量大等缺點(diǎn)；
單戶物聯(lián)網(wǎng)采集方案：利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將熱量表通過(guò)MBUS線或485線連接到物聯(lián)網(wǎng)傳輸模塊上，通過(guò)模塊內(nèi)嵌的NBIOT物聯(lián)網(wǎng)卡直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，物聯(lián)網(wǎng)采集傳輸模塊大小為移動(dòng)硬盤(pán)大小，可直接放入熱表箱中，物聯(lián)網(wǎng)傳輸模塊集成了數(shù)據(jù)采集模塊和NBIOT物聯(lián)網(wǎng)傳輸模塊；
本方案優(yōu)點(diǎn)：一是施工方便，不使用市電，不需要布線；二是節(jié)省了采集器；三是故障排查方便；
本方案缺點(diǎn)：一是該設(shè)備尚無(wú)成熟產(chǎn)品，可靠性有待檢驗(yàn)；二是需要定期更換電池（約2年），且信息費(fèi)高，運(yùn)維成本高；三是設(shè)備直接置于管道井或表箱內(nèi)，不利于集中管理，特別是放置于管道井時(shí)，因無(wú)法封閉管理，存在被破壞的可能；四是存在信號(hào)不能完全覆蓋的可能性。
單元物聯(lián)網(wǎng)采集方案：在每個(gè)單元內(nèi)布線，連接該單元內(nèi)所有熱量表，在單元內(nèi)安裝采集器，利用NBIOT物聯(lián)網(wǎng)卡，直接通過(guò)采集器上傳數(shù)據(jù)；
本方案的優(yōu)點(diǎn)：一是僅在單元內(nèi)施工布線，施工相對(duì)方便；二是由于每個(gè)采集器可支持多種熱表規(guī)約協(xié)議，下行抄表可擴(kuò)展性較強(qiáng)，故障排查相對(duì)方便；
本方案缺點(diǎn)：一是使用的集中器數(shù)量較多；二是需要使用市電。
通過(guò)調(diào)研分析比較，參考改造的實(shí)際情況，單元物聯(lián)網(wǎng)采集方案綜合成本最低，折舊年限越長(zhǎng)，優(yōu)勢(shì)越明顯，在三種方案中經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，且技術(shù)相對(duì)成熟，后期維護(hù)成本低。
2、技術(shù)應(yīng)用情況
目前我公司的熱量表遠(yuǎn)傳系統(tǒng)處于單元物聯(lián)網(wǎng)采集方案的批量改造中，2018年完成16個(gè)小區(qū)8000余戶的熱量表集抄改造、2019年完成100余小區(qū)3萬(wàn)余戶的熱量表集抄改造，計(jì)劃未來(lái)3年完成全部熱量表集抄改造。單元物聯(lián)網(wǎng)采集方案優(yōu)勢(shì)較為明顯，下面主要針對(duì)單元物聯(lián)網(wǎng)采集方案的技術(shù)應(yīng)用做一下介紹。
系統(tǒng)概況
用能信息與采集系統(tǒng)是一套統(tǒng)一的熱量表采集系統(tǒng)，可同時(shí)兼容多廠家熱量表、溫控閥、室溫采集器信息的遠(yuǎn)程采集、以及溫控閥的遠(yuǎn)程控制功能，同時(shí)采集系統(tǒng)預(yù)留接口，兼容已經(jīng)實(shí)現(xiàn)熱量表數(shù)據(jù)采集的平臺(tái)數(shù)據(jù)交互。
邏輯結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)由主站、遠(yuǎn)程通信、采集設(shè)備、本地通信、計(jì)量設(shè)備五大部分構(gòu)成。
●主站層是由一系列軟、硬件構(gòu)成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是整個(gè)系統(tǒng)的管理與控制中心，管理著系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)應(yīng)用以及系統(tǒng)的運(yùn)行和安全，并統(tǒng)一管理與其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成和交換；
●遠(yuǎn)程通信指是主站和采集設(shè)備的通信通道，可支持無(wú)線和有線的通信方式，包括NB-IOT/GSM/GPRS/4G無(wú)線通信方式、光纖以太網(wǎng)等通信方式；
●采集設(shè)備收集用戶計(jì)量設(shè)備的信息，處理和凍結(jié)有關(guān)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)與上層主站的交互，主要為可以抄讀熱量表和溫控閥的采集器；
●本地通信是指采集設(shè)備與計(jì)量設(shè)備之間的通信，包括RS-485、M-BUS等；
●計(jì)量設(shè)備子層實(shí)現(xiàn)熱能計(jì)量等功能，主要包括熱量表、溫控閥等設(shè)備。
物理結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)主要由主站服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、應(yīng)用客戶端、現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備等組成。物理結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1所示：
圖1
●主站服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)主要由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、前置及應(yīng)用服務(wù)器、交換機(jī)以及防火墻等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成；
●應(yīng)用客戶端主要由應(yīng)用維護(hù)工作站、應(yīng)用工作站等部分組成；
●現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備主要由熱表采集集中器、熱表、溫控閥及溫濕度計(jì)等部分組成，熱表采集集中器采集各類(lèi)熱表、溫控閥信息，并統(tǒng)一上傳到主站，在主站側(cè)實(shí)現(xiàn)熱表、溫控閥的遠(yuǎn)程采集和溫控閥的遠(yuǎn)程控制。
采集器技術(shù)要求
經(jīng)過(guò)單元物聯(lián)網(wǎng)方案的制定和推廣，我們對(duì)單元物聯(lián)網(wǎng)采集器的技術(shù)要求精益求精，最終具備了以下技術(shù)功能和要求，主要是下行兼容國(guó)內(nèi)外所有主流熱量表廠家通訊協(xié)議，真正實(shí)現(xiàn)熱量表集抄的歸一化管理。
●終端技術(shù)：終端的結(jié)構(gòu)符合Q/GDW 1375.2—2013的結(jié)構(gòu)要求，采集器與遠(yuǎn)程通信模塊間應(yīng)支持Q/GDW 1376.3—2012，通信單元性能應(yīng)符合Q/GDW 1374.3—2013相關(guān)要求；
●MBUS設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：產(chǎn)品要求參照歐洲EN13757 M-BUS總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，采用CJ/T 188-2004《戶用計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)，其質(zhì)量、規(guī)格及技術(shù)性能符合抄表行業(yè)的技術(shù)規(guī)范；
●部件組成：終端各部件要基于模塊化設(shè)計(jì)，支持上行GPRS/物聯(lián)網(wǎng)卡/以太網(wǎng)模塊，下行支持LoRa/GFSK微功率無(wú)線模塊，并且上行模塊可插拔，方便更換和維修；
●參數(shù)設(shè)置：參數(shù)設(shè)置靈活，可現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程設(shè)置通訊協(xié)議、采集時(shí)間、采集間隔、抄表方式、服務(wù)器IP、抄表參數(shù)等配置參數(shù)，支持現(xiàn)場(chǎng)抄表機(jī)設(shè)置或本地或遠(yuǎn)程上位機(jī)軟件設(shè)置；
●開(kāi)機(jī)自檢：設(shè)備開(kāi)機(jī)啟動(dòng)自檢功能，檢測(cè)設(shè)備flash、時(shí)鐘等器件的狀態(tài)，開(kāi)機(jī)時(shí)若自檢到時(shí)鐘錯(cuò)誤，需要支持和采集系統(tǒng)對(duì)時(shí)；
●基礎(chǔ)數(shù)據(jù)顯示：可通過(guò)手持掌機(jī)或上位機(jī)軟件現(xiàn)場(chǎng)查看熱量表數(shù)據(jù)（熱量、流量、進(jìn)回水溫度、功率、報(bào)警信息等），方便工作人員維護(hù)；
●數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：終端標(biāo)配32MB存儲(chǔ)，可以存儲(chǔ)192個(gè)測(cè)量點(diǎn)的62個(gè)日零點(diǎn)（次日零點(diǎn)）流量示值凍結(jié)數(shù)據(jù)；
●對(duì)熱表兼容：終端具備較強(qiáng)的兼容性，終端存儲(chǔ)器里預(yù)存常用熱表協(xié)議，可兼容市場(chǎng)上常見(jiàn)的熱表，至少要兼容“代傲、蘭吉爾、貝林、開(kāi)元、匯中、天罡、經(jīng)緯、重慶偉岸、荷德魯美特、威勝、聯(lián)強(qiáng)、萬(wàn)華、和同、力創(chuàng)、三龍、震宇、暖流、劍湖、嘉潔能、厚德祥等熱量表的數(shù)據(jù)采集，同時(shí)針對(duì)未兼容的熱表可預(yù)留開(kāi)發(fā)及存儲(chǔ)空間，可根據(jù)不同的通訊協(xié)議開(kāi)發(fā)完成相應(yīng)的熱量表采集；
●控閥兼容：終端可兼容閥控，同一抄表通道可同時(shí)接通廠家的熱表和閥門(mén)，并在MBUS采集器存儲(chǔ)器里預(yù)存常用閥門(mén)協(xié)議，可兼容市場(chǎng)上常見(jiàn)的控制閥門(mén)，至少要兼容3種以上閥廠家閥門(mén)；
●供電電壓：采集器要內(nèi)置電源模塊，可直接連接220V市電，允許偏差為±30%，不需要其它電源設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)換；
●采集接口：采集器支持多種采集接口，包括兩路MBUS、兩路485接口，一路LoRa/GFSK微功率無(wú)線模塊、一路紅外接口，能采集MBUS表和485表，支持控閥，同時(shí)支持采集無(wú)線表計(jì)；
●帶載能力：終端要有較強(qiáng)的負(fù)載能力，兩路M-Bus接口均可帶載256mA；
●短路保護(hù)：抄表過(guò)程中MBUS發(fā)生過(guò)流或者短路時(shí)，應(yīng)立刻切斷Mbus通斷同時(shí)點(diǎn)亮端過(guò)載指示燈；
●強(qiáng)電保護(hù)：終端電壓升至標(biāo)稱電壓的1.9倍，在此情況下，終端不應(yīng)出現(xiàn)損壞，供電恢復(fù)正常后，終端應(yīng)正常工作，保存數(shù)據(jù)應(yīng)無(wú)改變，485總線應(yīng)能保證220v誤接入5分鐘設(shè)備不發(fā)生損壞；
●維護(hù)與錄入：MBUS采集器可利用手抄機(jī)或筆記本電腦現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)，包括參數(shù)更換設(shè)置和程序升級(jí)更新；
●遠(yuǎn)程升級(jí)：采集器要具有遠(yuǎn)程升級(jí)功能，可由上位機(jī)下發(fā)程序文件通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采用的網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)，包括無(wú)線方式遠(yuǎn)程升級(jí)，升級(jí)過(guò)程中支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳功能；
●掉電保存：終端所使用的時(shí)鐘電池在壽命周期內(nèi)無(wú)需更換，斷電后可維持內(nèi)部時(shí)鐘正確工作時(shí)間累計(jì)不少于5年，數(shù)據(jù)不丟失。電池電壓不足時(shí)，終端應(yīng)自動(dòng)提示、報(bào)警；
●整機(jī)功耗：非通信狀態(tài)，視在功率≤5VA，有功功率≤3W；
●抄表方式：終端可用下列方式采集熱表的數(shù)據(jù)；
●實(shí)時(shí)采集：終端直接采集指定熱表的相應(yīng)數(shù)據(jù)項(xiàng)；
●定時(shí)自動(dòng)采集：終端根據(jù)主站設(shè)置的抄表方案自動(dòng)采集熱表的數(shù)據(jù)；
●自動(dòng)補(bǔ)抄：終端對(duì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未抄讀到數(shù)據(jù)的熱表應(yīng)有自動(dòng)補(bǔ)抄功能，補(bǔ)抄失敗時(shí)，生成事件記錄，并向主站報(bào)告，若熱表不支持日凍結(jié)和曲線數(shù)據(jù)，終端應(yīng)定時(shí)讀取熱表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，作為凍結(jié)數(shù)據(jù)；
●抄表時(shí)間：可依據(jù)用戶需求自定義，針對(duì)不同的小區(qū)，設(shè)定設(shè)備的抄表時(shí)間和抄表頻率，抄表周期1分鐘～24小時(shí)可設(shè)；
●防護(hù)等級(jí)：采集器的外殼設(shè)計(jì)要達(dá)到IP51防護(hù)等級(jí)。
3、展望
通過(guò)對(duì)單元物聯(lián)網(wǎng)采集方案的技術(shù)應(yīng)用，能夠滿足90%以上的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，但針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不易接入市電的場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，仍需要技術(shù)的革新，目前已著手對(duì)電池版低功耗的采集器進(jìn)行試點(diǎn)，相信在2020年供暖季來(lái)臨前能夠完成產(chǎn)品的試點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。
