自2010年我市推行供熱分戶計量政策以來，我公司響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，積極進行供熱分戶計量改造工作，目前已有超過10.4萬用戶實行了按表計費政策。在按表計費政策的推行過程中，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，存在大量熱計量儀表遠傳缺失或遠傳故障等現(xiàn)狀，進行人工抄表則存在著人工成本過高、采集數(shù)據(jù)不及時、不準確等缺點，熱表數(shù)據(jù)實現(xiàn)統(tǒng)一集抄勢在必行。
1、改造方案比較
傳統(tǒng)采集方案：傳統(tǒng)熱量表數(shù)據(jù)遠傳系統(tǒng)一般采用熱表廠家自帶采集器，在樓宇之間進行布線采集，通過GPRS進行上傳，該方案存在后期維護困難、故障排查量大等缺點；
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MBUS線或485線連接到物聯(lián)網(wǎng)傳輸模塊上，通過模塊內(nèi)嵌的NBIOT物聯(lián)網(wǎng)卡直接進行數(shù)據(jù)傳輸，物聯(lián)網(wǎng)采集傳輸模塊大小為移動硬盤大小，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：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：一是該設(shè)備尚無成熟產(chǎn)品，可靠性有待檢驗；二是需要定期更換電池（約2年），且信息費高，運維成本高；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，因無法封閉管理，存在被破壞的可能；四是存在信號不能完全覆蓋的可能性。
單元物聯(lián)網(wǎng)采集方案：在每個單元內(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，直接通過采集器上傳數(shù)據(jù)；
本方案的優(yōu)點：一是僅在單元內(nèi)施工布線，施工相對方便；二是由于每個采集器可支持多種熱表規(guī)約協(xié)議，下行抄表可擴展性較強，故障排查相對方便；
本方案缺點：一是使用的集中器數(shù)量較多；二是需要使用市電。
通過調(diào)研分析比較，參考改造的實際情況，單元物聯(lián)網(wǎng)采集方案綜合成本最低，折舊年限越長，優(yōu)勢越明顯，在三種方案中經(jīng)濟性最優(yōu)，且技術(shù)相對成熟，后期維護成本低。
2、技術(shù)應(yīng)用情況
目前我公司的熱量表遠傳系統(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)3萬余戶的熱量表集抄改造，計劃未來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)勢較為明顯，下面主要針對單元物聯(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)，可同時兼容多廠家熱量表、溫控閥、室溫采集器信息的遠程采集、以及溫控閥的遠程控制功能，同時采集系統(tǒng)預(yù)留接口，兼容已經(jīng)實現(xiàn)熱量表數(shù)據(jù)采集的平臺數(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、遠程通信、采集設(shè)備、本地通信、計量設(shè)備五大部分構(gòu)成。
●主站層是由一系列軟、硬件構(gòu)成的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是整個系統(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；
●遠程通信指是主站和采集設(shè)備的通信通道，可支持無線和有線的通信方式，包括NB-IOT/GSM/GPRS/4G無線通信方式、光纖以太網(wǎng)等通信方式；
●采集設(shè)備收集用戶計量設(shè)備的信息，處理和凍結(jié)有關(guān)數(shù)據(jù)，并實現(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)備與計量設(shè)備之間的通信，包括RS-485、M-BUS等；
●計量設(shè)備子層實現(xiàn)熱能計量等功能，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)庫服務(wù)器、前置及應(yīng)用服務(wù)器、交換機以及防火墻等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成；
●應(yīng)用客戶端主要由應(yīng)用維護工作站、應(yīng)用工作站等部分組成；
●現(xiàn)場采集設(shè)備主要由熱表采集集中器、熱表、溫控閥及溫濕度計等部分組成，熱表采集集中器采集各類熱表、溫控閥信息，并統(tǒng)一上傳到主站，在主站側(cè)實現(xiàn)熱表、溫控閥的遠程采集和溫控閥的遠程控制。
采集器技術(shù)要求
經(jīng)過單元物聯(lián)網(wǎng)方案的制定和推廣，我們對單元物聯(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，主要是下行兼容國內(nèi)外所有主流熱量表廠家通訊協(xié)議，真正實現(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)計標準：產(chǎn)品要求參照歐洲EN13757 M-BUS總線標準設(shè)計，采用CJ/T 188-2004《戶用計量儀表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件》標準，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，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)場遠程設(shè)置通訊協(xié)議、采集時間、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)場抄表機設(shè)置或本地或遠程上位機軟件設(shè)置；
●開機自檢：設(shè)備開機啟動自檢功能，檢測設(shè)備flash、時鐘等器件的狀態(tài)，開機時若自檢到時鐘錯誤，需要支持和采集系統(tǒng)對時；
●基礎(chǔ)數(shù)據(jù)顯示：可通過手持掌機或上位機軟件現(xiàn)場查看熱量表數(shù)據(jù)（熱量、流量、進回水溫度、功率、報警信息等），方便工作人員維護；
●數(shù)據(jù)存儲：終端標配32MB存儲，可以存儲192個測量點的62個日零點（次日零點）流量示值凍結(jié)數(shù)據(jù)；
●對熱表兼容：終端具備較強的兼容性，終端存儲器里預(yù)存常用熱表協(xié)議，可兼容市場上常見的熱表，至少要兼容“代傲、蘭吉爾、貝林、開元、匯中、天罡、經(jīng)緯、重慶偉岸、荷德魯美特、威勝、聯(lián)強、萬華、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，同時針對未兼容的熱表可預(yù)留開發(fā)及存儲空間，可根據(jù)不同的通訊協(xié)議開發(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接通廠家的熱表和閥門，并在MBUS采集器存儲器里預(yù)存常用閥門協(xié)議，可兼容市場上常見的控制閥門，至少要兼容3種以上閥廠家閥門；
●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微功率無線模塊、一路紅外接口，能采集MBUS表和485表，支持控閥，同時支持采集無線表計；
●帶載能力：終端要有較強的負載能力，兩路M-Bus接口均可帶載256mA；
●短路保護：抄表過程中MBUS發(fā)生過流或者短路時，應(yīng)立刻切斷Mbus通斷同時點亮端過載指示燈；
●強電保護：終端電壓升至標稱電壓的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；
●維護與錄入：MBUS采集器可利用手抄機或筆記本電腦現(xiàn)場進行維護，包括參數(shù)更換設(shè)置和程序升級更新；
●遠程升級：采集器要具有遠程升級功能，可由上位機下發(fā)程序文件通過現(xiàn)場采用的網(wǎng)絡(luò)，進行遠程升級，包括無線方式遠程升級，升級過程中支持斷點續(xù)傳功能；
●掉電保存：終端所使用的時鐘電池在壽命周期內(nèi)無需更換，斷電后可維持內(nèi)部時鐘正確工作時間累計不少于5年，數(shù)據(jù)不丟失。電池電壓不足時，終端應(yīng)自動提示、報警；
●整機功耗：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)；
●實時采集：終端直接采集指定熱表的相應(yīng)數(shù)據(jù)項；
●定時自動采集：終端根據(jù)主站設(shè)置的抄表方案自動采集熱表的數(shù)據(jù)；
●自動補抄：終端對在規(guī)定時間內(nèi)未抄讀到數(shù)據(jù)的熱表應(yīng)有自動補抄功能，補抄失敗時，生成事件記錄，并向主站報告，若熱表不支持日凍結(jié)和曲線數(shù)據(jù)，終端應(yīng)定時讀取熱表實時數(shù)據(jù)，作為凍結(jié)數(shù)據(jù)；
●抄表時間：可依據(jù)用戶需求自定義，針對不同的小區(qū)，設(shè)定設(shè)備的抄表時間和抄表頻率，抄表周期1分鐘～24小時可設(shè)；
●防護等級：采集器的外殼設(shè)計要達到IP51防護等級。
3、展望
通過對單元物聯(lián)網(wǎng)采集方案的技術(shù)應(yīng)用，能夠滿足90%以上的現(xiàn)場應(yīng)用，但針對現(xiàn)場不易接入市電的場景來說，仍需要技術(shù)的革新，目前已著手對電池版低功耗的采集器進行試點，相信在2020年供暖季來臨前能夠完成產(chǎn)品的試點及現(xiàn)場應(yīng)用。
