四表合一数据集中采集典型技术方案分析.pdf
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1、- 1 - 附件 3: 四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有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M-BUS 总线、 RS-485、 微功率无线、无线公网、电力线载波等。以下对比分析
2、了 各种通信技术的优势和劣势。 1.1 M-BUS 总线 M-BUS是一种由主机控制的分级通信系统,它由主 机、从机和两条连接电缆组成。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3009600bps,最大传输距离为 1000 米左右。另外, M-BUS 总线可实现采集终端向计量设 备远程供电,可解决四表合一水、气、热表无法自取能的 问题。 M-BUS 总线的优缺点如下表1 所示: - 2 - 表 1 M-BUS 总线通信优缺点对比表 优点缺点 (1)布线简单,只有两条通信线, 总线无极性,对布线方式无特殊要 求,可并联也可串联; (2)
3、总线供电,可通过通信线路 给表计供电,特别适合水、气、热 表这类本身无电源供应的表计; (3)通信稳定,抗干扰能力强, 只要双绞线不出现故障,一般都可 保证通信成功率。 ( 1)与无线通信技术相比, M-BUS 需要布线,而入户布线 可能会破坏居民现有的家居设 施,从而引发纠纷; (2)长时间现场运行后可能会 出现双绞线接头氧化, 而更换双 绞线接口较为繁琐。 1.2 RS-485 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,数据传输速率在1Mbps 以下,最大覆盖距离 1200 米。由于 RS-485 通信线不具备供电
4、能力,因此在四表 合一应用时还需要配合两条电源线使用。RS-485 的优缺点 如下表 2 所示: 表 2 RS-485 通信优缺点对比表 优点缺点 (1)通信速率高,可满足四表 合一大数据量的承载需求; (2)采用差分信号进行数据传 输,抗干扰能力强; (3)通信稳定,只要双绞线不 出现故障,一般都可保证通信成 功率。 (1) 与无线通信技术相比, RS-485 需要布线,而入户布线可能会破坏 居民现有的家居设施,从而引发纠 纷; (2)无法给水、气、热表直接供 电,须配备外接电源或后备电源, 导致其设备费用明显高于M-BUS 。 1.3 微功率无线 微功率无线通信技术是指发射功率不超过50m
5、W,覆 盖范围数百米,采用470MHz510MHz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10kbps。微功率无线的优缺点如下表3 所示: - 3 - 表 3 微功率无线通信优缺点对比表 优点缺点 (1)无需布线,现场工程施工 方便; (2)无需向电信运营商缴纳通 信费用; (3)组网灵活,数据传输速率 较高。 (1)在台区范围较大或电磁屏蔽 环境,通信效果较差; (2)无法给水、气、热表供电, 须配备外接电源或后备电源。 1.4 无线公网 无线公网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。无 线公网
6、的优缺点如下表4 所示: 表 4 无线公网通信优缺点对比表 优点缺点 (1)无需敷设通信链路,使用方便 快捷; (2)不受距离限制,在移动网络覆 盖范围内均可有效使用; (3)通信速率较高,可满足四表合 一大数据量承载需求。 (1)设备费用及运行费用较高; (2)通信稳定性受制于电信运营 商,在移动蜂窝网未覆盖地区无法 使用; (3)无法给水、气、热表供电,须 配备外接电源。 1.5 电力线载波 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。电力线载波通信一般使用(3500)kHz 或( 230)MHz的电力线频谱资源,数据传输速率可达 1kbps 以上,在公司用电信息采集系
7、统的通信技术中占比达 70%以上。电力线载波通信的优缺点如下表5 所示: 表 5 电力线载波通信优缺点对比表 优点缺点 (1)依托电力线,无需敷设通 信链路,节省一定成本; (2) 可引入电力台区管理模式。 (1)将电力线引至燃气表,可能 会带来消防安全隐患; (2)自身需要配备外接电源; (3)通信性能受电网噪声干扰。 - 4 - 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,充分共享现有用电信息采集系统设备和信道资 源为原则。如下图1 所示,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。 主站通过无线公网、230MH
8、z无线专网、光纤专网等远程 通信技术与采集终端交互;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、RS-485 等本地通信技术与 电能表通信。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: 图 1 用电信息采集系统架构图 (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(无线)与半载波(无线)共存。全载波 - 5 - (无线)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(无线)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,
9、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。 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。 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
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- 合一 数据 集中 采集 典型 技术 方案 分析
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