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附件3:表合一数据集中采集典型技术方案四表合一数据集中采集(以下简称〃四表合一”)技术方案的设计和选择须依托现实用电信息采集系统的典型技术方案,充分利用其采集终端和信道资源本方案以调研业界通信技术为基础,以适应用电信息采集系统基本架构为导向,提出了覆盖现场各种类型用电信息采集系统技术路线和水气热表现状的四表合一典型技术方案
一、四表合一通信技术分析通信技术是实现四表合一的重要基础,它决定了系统的工作原理,也影响着系统的运行效率和可靠性目前业界四表合一采用的通信技术主要为总线、、微功率无线、无线公网、电M-BUS RS-485力线载波等以下对照分析了各种通信技术的优势和劣势.『总线11BUS是一种由主机控制的分级通信系统,它由主机、从机和M-BUS两条连接电缆组成.从机之间不能直接交换信息,只能通过主机来转发M-BUS技术的传输介质为双绞线,数据传输速率可达300〜最大传输距离为米摆布.此外,总线可实现9600bps,1000M-BUS采集终端向计量设备远程供电,可解决四表合一水、气、热表无法自取能的问题总线的优缺点如下表所示M—BUS1表1M-BUS总线通信优缺点对照表优点缺点.组建无线网状网1户外方案三20可采用内置天线2在户内安装集线M-BUS二段式(型户内方案三21I微功率器/集中器+电M—BUS无线在户夕陵装集线M-BUS户外方案三22表)器在户内安装集M—BUS23二段式(I型户内方案三电力线线器/集中器+电M-BUS在户外安装集载波M-BUS户外方案三24表)线器在户内安装集M—BUS户内方案三25二段式(II/型集中器+在户外安装集M—BUS电表)户外方案三26线器三段式(型I在户内安装集M—BUS户内方案三27集中器线器/RS-485M—BUS型采集在户外安装集线+II M-BUS户外方案三28器+电表)器三段式(I型在户内安装M-BUS集线户内方案三29集中器器/型采集在户外安装集+I M—BUS户外方案三30器+电表)线器布线简单,惟独两条通信线,1总线无极性,对布线方式无特殊要与无线通信技术相比,1求,可并联也可串联;需要布线,而入户布线M—BUS总线供电,可通过通信路线给可能会破坏居民现有的家居设2表计供电,特殊适合水、气、热表这施,从而引起纠纷;种本身无电源供应的表计;通信长期现场运行后可能会浮现32稳定,抗干扰能力强,只要双绞线不双绞线接头氧化,而更换双绞线浮现故障,普通都可保证通信成功接口较为繁琐率12RS^I85O是一种采用两条差分电压信号线进行信号传输RS—485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,数据传输速率在以下,最大覆盖距离米1Mbps1200由于通信线不具备供电能力,因此在四表合一应用时还RST85需要配合两条电源线使用的优缺点如下表所示RS—4852表2RS—485通信优缺点对照表优点缺点通信速率身,可满足四表台一与无线通信技术相比,需要11RS-485大数据量的承载需求;布线,而入户布线可能会破坏居民现采用差分信号进行数据传输,有的家居设施,从而引起纠纷;2⑵无法给水、气、热表直接供电,须抗干扰能力强;配备外接电源或者后备电源,导致其通信稳定,只要双绞线不浮现3设备费用明显高十故障,普通都可保证通信成功率M-BUS微功率无线
1.3微功率无线通信技术是指发射功率不超过覆盖50mW,范围数百米,采用470MHz〜510MHz频段,具备自组网功能的无线通信技术微功率无线通信技术组网简单,通信速率可达彳散功率无线的优缺点如下表所示:10kbps3表3微功率无线通信优缺点对照表优点缺点耳在台区范围较大或者电磁屏蔽方便^境,通信效果较差;无需向电信运营商缴纳通信2无法给水、气、热表供电,须2费用■配备外接电源或者后备电源.组网灵便,数据传输速率较局无线公网14无线公网是指基于挪移蜂窝网的通用分组无线通信技术,其覆盖范围非常大,通信速率可达以上无线100kbps公网的优缺点如下表所示4优点缺点无需敷设通信链路,使用方便快1设备费用及运行费用较高;1捷・通信稳定性受制于电信运营商,2乐受距离限制,在挪移网络覆盖在挪移蜂窝网未覆盖地区无法使用;2范围内均可有效使用;忘去给水、气、热表供电,须配备3通信速率较高,可满足四表合一大外接电源3数据量承载需求电力线载波
1.5表无线公网通信优缺点对照表4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电力线载波通信普通使用3〜500kHz或者2〜的电力线频谱资源,数据传输速率可达30MHz以上,在公司用电信息采集系统的通信技术中占比达1kbps70%以上,电力线载波通信的优缺点如下表所示:5优点缺点将电力线引至燃气表,可能度1依托电力线,无需敷设通信1带来消防安全隐患;链路,节省一定成本;自身需要配备外接电源;2可引入电力台区管理模式2通信性能受电网噪声干扰3表电力线载波通信优缺点对照表5
二、用电信息采集系统架构分析四表合一技术方案设计应以不影响用电信息采集系统功能应用,充分共享现实用电信息采集系统设备和信道资源为原则.如下图所示,用电信息采集系统由主站层、远程通信层、1采集终端层、本地通信层、电能表层组成主站通过无线公网、无线专网、光纤专网等远程通信技术与采集终端交互;230MHz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、等本地通信技术与电能表通信在实际应用中,虽然用RS-485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图1用电信息采集系统架构图()型集中器与型集中器共存型集中器下行采用11II I载波或者微功率无线型集中器下行使用,11RS—485()全载波(无线)与半载波(无线)共存全载波(无线)2方案中,|型集中器下行使用载波或者微功率无线与电能表通信;半载波(无线)方案中,型集中器下行使用载波或者微功率无I线与采集器通信,采集器通过与电能表通信RS-485()型采集器与型采集器共存型采集器下行具有三3I II.1路通信接口,型采集器下行具有一路通信RS—485II RS-485接口为适应用电信息采集系统本地信道的复杂性,同时满足四表合一的多样化需求,四表合一应部署于采集终端层以下同时,为了契合四表合一的集约化设计原则,四表合一应在采集终端层及以上实现彻底融合,复用用电信息采集系统的采集终端、远程信道及主站
三、四表合一典型技术方案设计如上所述,用电信息采集系统的架构差异性较大,因此基于不同用电信息采集系统架构的四表合一改造方案也截然不同为保证技术方案的科学性、合理性、全面性,三种四以最低的成本和改造量实现表合一数据采集应用,提出了表合一典型技术方案戋模块3此方案合用于两种场景场景一为微功率无线电能表+微功率无线水气热表,此场景要求电能表与水气热表之间的距离较近;场景二为电能表+无线水气热表型无线采集器的场RS—485+I景,此场景要求型采集器与水气热表之间的距离较近I改造前用电信息采集系统架构如下图所示,型集中2I器通过微功率无线直接与电能表通信,或者通过微功率无线与型采集器通信,采集器通过与电能表通信I RS-485图2I型集中器(全无线+半无线)采集方式示意图改造过程主要是对电能表(或者型采集器)的微功率无线I模块进行软件升级,实现对水气热表的采集型集中器通过微功J率无线与电能表(或者型采集器)通信改造后四表合一系统I架构如下图所示由于微功率无线水气热表仅通过电池供电且3电池容量有限,若型集中器直接与水气热表组建网状网络会消I耗较高的能量滞」约水气热表的使用寿命,因此应采用电能表I(或者型采集器)内置通信模块作为网关,与周围无线水气热I表形成星型网络的方案此方案可实现对水气热表的数据转发功能,但水气热表无法实现实时在线通讯,只能采用唤醒的方式来延长使用寿命图3I型集中器(全无线+半无线)四表合一示意图期魏模麟32此方案合用于两种场景场景一为载波电能表+无线水气热表,此场景要求电能表与水气热表之间的距离较近;场景二为RS-485电能表+无线水气热表型载波采集器的场景.此场景要求型采集+1I器与水气热表之间的距离较近改造前用电信息采集系统架构如下图所示型集中器通过电4,1力线载波直接与电能表通信,或者通过电力线载波与|型采集器通信,采集器通过与电能表通信RS-485图4I型集中器(全载波或者半载波)采集方式示意图针对上述两种场景,可以将电能表(型采集器)模块更换为微I功率+载波的双模通信模块方式,使电能表(型采集器)上行通过电力线载波与型集中器通信,下行通过微功率无线与水气热表通信,上、下行信道独立运行改造后四表合一系统架构如下图所示5图5I型集中器(全载波或者半载波)四表合一示意图增加通信接口转换器33此方案合用于电能表()水气热表(或者RS—485+M—BUS微功率无线)场景此场景中电能表与水气热表的相对位置距离较远改造前用电信息系统架构如下图所示第一种是型6I集中器通过载波或者微功率无线与采集器通信,采集器通过与电能表通信;第二种是型集中器通过RS—485II RS-485与电能表通信图6I型集中器(半载波、半无线)及II型集中器采集方式示意图改造后四表合一采集系统架构如下图所示,原实用电信息采7集系统架构不变,同时新装或者换装通信接口转换器通信接口转换器型式外观与型采集器相同,但弱电端子定义略有差异,具有上下I行各一路及下行两路通信接口转换器下行可通RS-485M—BUS过微功率无线或者与水气热表通信,上行通过微功率无线、M—BUS电力线载波或者一RS与采集器通信485图7I型集中器(半载波半无线)及II型集中器四表合一示意图
四、四表合一技术方案配置表如上所述,典型设计方案分三类,分别为方案一升级无线模块;方案二更换双模模块;方案三增加通信接口转换器.基于典型设计方案,同时兼顾现场差异化的电水气热表相对位置和水气热表安装位置,形成为了下述四表合一技术方案配置表表6四表合一技术方案配置表水气热电水气电表通电表采集水气热表序号表通信技术方案具体改造方式热表相信方式模式安装位置方式对位置组建无线星型网1o户内方案一
1.需加配外置天线2较近二段式(I微功率微功率组建无线星型网1o户外方案一2型集中器+无线无线.可采用内置天线2电表).组建无线网状网需12较远户内方案三3加配外置天线.组建无线网状网1户外方案三
4.可采用内置天线2组建无线星型网1o户内方案二5需加配外置天线2较近例无线星型网1二段式(户外方案二6I电力线微功率.可采用内置天线2型集中器+无线载波1组建无线网状网户内方案三7电表)需加配外置天线2O较远组建无线网状网1o户外方案三8可采用内置天线2组建无线网状网1o9二段式(II户内方案三.需加配外置天线2/型集中器+.组建无线网状网1户外方案三10电表)可采用内置天线2三段式(I1组建无线网状网户内方案三11型集中器需加配外置天线20/+II型采集
1.组建无线网状网户外方案三12器+电表).可采用内置天线2组建无线星型网1o户内方案一
13.需加配外置天线2较近三段式(I微功率组建无线星型网RS—1o户外方案一14型集中器485无线可采用内置天线2型无线+I组建无线网状网1o户内方案三15采集器+电需加配外置天线2较远表)组建无线网状网1o户外方案三
16.可采用内置天线
2.组建无线星型网1户内方案二17三段式(型I需加配外置天线2较近集中器+I.组建无线星型网1户外方案二18型载波采.可采用内置天线2集器+电组建无线网状网1o19表)较远户内方案三.需加配外置天线2。