水电气热能表远程抄表关键技术专项方案初稿.doc
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1、水电气热四表远程集中抄表系统技术方案威胜集团长沙威胜信息技术有限公司1概述51.1系统简介51.1.1集中抄表意义51.1.2系统建设需求51.2设计原则61.2.1系统开放性61.2.2系统分布式61.2.3系统可靠性和安全性71.2.4系统准点性和唯一性原则71.2.5可扩充性原则71.2.6“三公”原则71.3建设目的71.3.1应用前景81.3.2应用目的92系统总体设计92.1集抄系统网络拓扑图92.2软件架构102.3系统通道设计122.3.1上行通道122.3.2下行通道152.4组网方案152.4.1低压电力线载波152.4.2RS485/MBUS总线162.4.3无线组网17
2、3主站系统功能183.1数据采集183.2记录分析193.2.1电量计算193.2.2用水量分析193.3数据查询203.3.1采集数据查询203.3.2表计基本数据查询203.4计费管理213.4.1顾客费用计算213.4.2顾客费用缴纳213.4.3顾客帐户当前信息查询213.4.4顾客帐户历史查询223.5档案管理223.5.1顾客管理223.5.2设备档案及参数管理233.5.3费率管理243.5.4采集方案管理243.6系统管理243.6.1系统权限管理243.6.2工况监测253.6.3历史任务查询254系统特点255安全设计265.1通道安全性265.2系统数据安全275.3系统
3、互联安全286系统硬件设计286.1主站硬件286.1.1设计原则286.1.2重要服务器功能布置286.2网络设备296.3系统终端设备简介306.3.1WFET-1600E集中器306.3.2WFET-600载波采集器326.3.3三相电子表(DTSI341-3/ DTS343-3)346.3.4三相电子表(DTSD341-MD2)376.3.5三相电子表(DTSD341-MB3)396.3.6单相电子表426.3.7光电直读水表436.3.8光电直读燃气表446.3.9超声波热量表446.4系统存储方略(针对大型系统)457接口设计468系统安装方略488.1人力配备488.2项目管理制
4、度489系统设备配备方案4910配备表4910.1运营性能5011投资预算5112效益分析5212.1社会效益分析5212.2管理效益分析5313附录541 概述1.1 系统简介1.1.1 集中抄表意义随着供水、供电、供气和供暖系统改造深化,公共事业迅速发展,水、电、气、热能已作为商品进入了市场,而当前每个住宅楼都需派专人抄表,不但抄收数据啰嗦,并且记录困难。更重要是无法对计费、线损控制、用能分析、营销预测、乃至宏观决策等方面提供及时精确数据。系统各个耗能单元耗能数据无法进行记录分析,网路能量损耗环节不能得到及时有效判断和解决,系统能耗较高,只有更新抄表技术,采用当代化抄表技术和抄表手段,才是
5、解决用能核算、用能收费方面问题主线途径。远程集中抄表系统是通过在台区安装集中器,通过MBUS/RS485总线、低压电力线载波等通讯技术,实现对台区总表或居民水、电、气、热能表数据采集、设备监测、故障报警、负荷控制等功能,并通过以太网、PSTN、GPRS、CDMA等通讯技术与主站系统交互,对数据进行存储、解决、分析、发布,实现居民顾客用能监测、用能记录分析、欠费远程关断、台区线损分析等高档功能。该系统为实现居民顾客自动抄表、居民用能负荷控制、减少台区线损、提高供能部门管理水平和服务质量、减员增效等提供了可靠技术手段和先进管理工具,可实现真正意义上“本地网”集中管理,统一计费,统一营收,做到整个社
6、会范畴内能源管理自动化。能更好满足顾客需求达到科学管理、节能减排目,是能量计量管理不可或缺技术支持系统。1.1.2 系统建设需求 抄表方式落后,均采用人工抄表方式,存在抄表不及时、错抄、漏抄、估抄现象,劳动强度大、效率低; 收费困难,顾客不积极来交费缺少有效管理控制手段; 损耗特别严重,水量损耗率、电能损耗率、燃气损耗率超过正常水平几倍至几十倍; 顾客存在偷、送电水状况; 表计年久未更换,计量不精确或某些计量表计失去计量功能; 对生活区用水、用电、用气负荷由于没有信息系统,缺少及时高效记录分析手段。 节能减排:依照国家持续发展规定提出,将从战略和全局高度,充分结识到节能减排极端重要性和急迫性,
7、增强历史责任感和民族使命感,切实抓好水电气热计量系统建设运营,做好节电节水节气工作,有效保护资源和环境。1.2 设计原则1.2.1 系统开放性1)本规定是为了规范“水电表远程集抄系统”设计、检查和验收。2)本系统遵循国际原则,满足开放性规定,采用开放式体系构造,采用一体化商用数据库作为系统数据库平台,提供原则数据库访问接口,基于原则图形顾客编辑、生成工具及访问接口,原则网络通信应用层合同、应用基本函数及调用接口,开放式系统软件运营任务调用软件接口。3)本系统提供向银行收费系统、公用或专用网站等系统传送数据数据互换接口,供各种与之相连系统使用,提供系统软件集成开放环境。1.2.2 系统分布式1)
8、系统采用功能分布式系统设计和全分布网络体系构造,系统采用多层体系构造模式,并保证其安全可靠。2)软件按功能分派到网络上服务器和工作站上,功能分布应以保证系统负荷均衡和网络负荷最小为原则,以防止功能分布不当而引起通信“瓶颈”效应,并有效地使用网络和各单元CPU。1.2.3 系统可靠性和安全性(1)系统重要单元为冗余配备,保证整个系统功能可靠性不受单个单元故障影响。(2)系统具备高度安全保障特性,能保证数据安全。系统在各环节提供安全办法,防止非法进入,多层次保证系统安全,工作权限随人定机拟定,系统参数及电量数据修改调节必要有专业人员负责并流水登记,同步具备恢复手段。(3)单个/台设备异常不影响其他
9、设备正常运营,系统具备隔离性,发生故障时不产生连锁效应,并且在排除故障时具备将故障点隔离能力,并保证故障恢复过程迅速而平稳。1.2.4 系统准点性和唯一性原则除采用先进网络设备、软件技术外,还必要保证满足计量数据准点一致性规定和测点数据唯一性原则。1.2.5 可扩充性原则民用住宅水电表集抄系统配备要具备灵活性和可扩展性,系统要充分考虑此后发展容量扩充及应用功能扩充能力,满足发展需要。(1)顾客可依照自己状况和功能规定,任意增减工作站,任意组合各种功能。(2)所有外部设备和前置系统均通过网络设备间接连接。(3)系统可以逐渐建设、逐渐扩充、逐渐升级。其支撑平台采用国际原则开发,所有功能模块之间接口
10、原则应统一。1.2.6 “三公”原则系统应用应利于“公平、公正、公开”“三公”原则贯彻,便于切实保障各方利益。1.3 建设目的水电气热远程抄表集中监控系统将实现自动抄表、表计实时监测、银行托收、数据管理分析、报表上传、信息发布及查询,以及对电、气远程控制等功能。1.3.1 应用前景系统实行后将达到下述应用前景。水电气热远程抄表集中监控系统涉及居民顾客、维护管理人员、系统管理员、收费员、财务人员、公司管理人员等各种角色,业务涵盖供水公司、供电公司、供气公司、物业公司、等多家公司财务、生产、设备维护、营业所、管理层等各种部门。系统实行后将达到如下前景目的(如图1所示)。图1 水、电、气、热、物业、
11、卫生等顾客需缴纳费用一并由银行托收,欠费进行告警,同步容许供水、供电、供气、供热公司设立营业所,从事水、电、气、热费用独立或统一收缴。 顾客通过登录集抄WEB网站或语音电话方式查询缴费、欠费明细以及账户余额 用量、缴费、账户余额、欠费、政策法规等信息以短信或语音电话方式告知顾客 重要表计故障信息及时发布给监察人员 系统管理人员通过系统来监管设备、更新设备内部参数 公司管理人员通过系统直接理解到每日、月能耗、损耗和收入状况 财务人员可及时通过系统理解每月应收、实收金额1.3.2 应用目的 实现顾客水电气远程自动抄表,实时掌握每户居民用电、用水、用气、热量状况。 达到安全节能目的,顾客燃气浓度报警
12、器远程报警、进气阀远程控制;实现顾客长期外出可暂时报停。 现实缴费业务流程重组,水、电、气、物业、卫生等顾客需缴纳费用一并由银行托收,欠费告警。 顾客通过网站、手机短信、自动语音电话、营业点触摸屏等方式查询水电气月用量、缴费状况、欠费告警、政策法规等信息。 实现远程停送电控制。 通过数据分析,掌握水电气用量、峰谷值、网络损耗、商品质量及负荷预测。 留有扩充数据接口,为将来接入热能表,以及有线电视费、固定电话费做好准备。2 系统总体设计2.1 集抄系统网络拓扑图集中抄表系统由系统主站、通讯网络、系统分站构成。实现数据采集、存储和传播,并对表计和分站终端设备运营工况准的确时监控,用量记录和分析,结
13、算收费、催费,远程控制,为管理单位MIS、ERP系统等其她系统提供精确、完整顾客用电信息数据。集中器上行通信信道可以是GPRS/CDMA/SCDMA、以太网或电话网;集中器下行通信信道可以是低压电力线载波、RS485总线和MBUS总线。由表计、采集器、集中器和管理中心计算机构成了四级网络,并进行计量数据四级储存。系统构造拓扑图如下:图2 水电气热能表远程抄表系统拓扑图2.2 软件架构主站系统通过度析解决采集来数据,自动生成各种记录分析、交费单据,对欠费顾客进行远程断合闸等功能。其管理系统基于web网络系统,授权顾客可上网进行日月电量表码查询、台区表计时间段行度电量查询、台区重点顾客电量查询、台
14、区顾客电量查询、台区顾客电量对比分析、台区顾客异常分析等工作,顾客也可以通过网络、电话查询自己能源消耗和缴欠费状况,以便管理。主站系统采用多层分布式构造,分别由呈现层、业务解决层、通讯层以及数据层构成。呈现层:采用Web浏览器方式为顾客受理各业务提供可交互界面。顾客通过界面操纵各类业务、维护系统和设备。业务解决层:提供和实现抄表、拉合闸、设备维护、用量计算、费用计算和缴费等各类业务和服务,进行各类业务及规则解决。通讯层:负责与集中器或其他逻辑节点间数据和信息互换,提供稳定、可靠通讯链路等。数据层:数据存储和一致性维护。2.3 系统通道设计2.3.1 上行通道主站与集中器通讯称为上行通道,普通来
15、说,上行通讯组网方案是依照本地现场通讯环境或外部移动运营商能提供服务来拟定,技术已经趋于成熟,运营稳定。1. 无线通讯无线通讯方式重要是采用GPRS/CDMA/等方式与主站通信,即移动GPRS和联通CDMA网。在省公司层面与运营商网络间开通APN专网,实现电力数据网与无线运营商网络直接互联。主线上避免公网模式(通过因特网连接)输效率低,数据安全性差缺陷;并且可减少公网模式下为保证链路连接而发送心跳报文数量,减少非有效数据传播流量。在专网模式下还可做到每张数据卡捆绑固定IP地址,使终端设备具备被远程访问和管理能力。采用商用网络,避免了自建网络建设、维护开销,并可以通过用量和运营商谈判减少使用成本
16、。 无线通讯优缺陷1) 长处:高可靠、大容量、低延时、开放性好、性价比高、专有数据加密和压缩技术,保证数据传播安全性、高效性、技术成熟、应用丰富、可实现主站随时控制、集中器积极告警、升级等。2) 缺陷:大批量投入运营费用较贵,受网络限制(无信号山区,受屏蔽地下室等)。 无线通讯合用场合无线通讯适合所有移动信号覆盖地区,由于低压集抄系统地理覆盖范畴较大,将来还会有较大扩容,对安全性、可靠性、速度规定都很高,故适当采用无线专网APN方式。 建设内容采用无线通讯方式与主站通讯,详细规定为:(1)申请与移动公司E1专线,申请专用APN(如:hnws.hn)。(2)SIM卡关闭语音功能,开通短信和数据业
17、务以及全省漫游功能(避免边界地区无法使用)。(3)SIM卡绑定IP地址,便于集中器远程操作和维护。(4)主站与集中器通讯采用UDP合同。(5)每台集中器配备一张SIM卡。(6)所有SIM卡绑定至一种顾客用来缴费,以防止某些因欠费掉线。2. 有线通讯有线通讯方式重要是采用PSTN方式与主站通信,需要敷设电话线采用拨号方式与主站连接。 PSTN优缺陷1) 长处:技术成熟、可实现运用既有PSTN、ISDN网络和线路资源2) 缺陷:每次抄表必要先拨号连接,不支持主站随时控制、集中器积极告警,有一定运营费用。速率较慢,但可满足抄表规定。 无线通讯合用场合PSTN有线通讯适合以便电话布线,或有内部电话网城
18、区供电台区。 建设内容采用PSTN通讯方式与主站通讯,重要建设内容为敷设电话线路,集中器上安装拨号猫,主控机房安装网络互换机等。 3. 光纤通讯光纤通讯方式重要是采用Ethernet/局域网等方式与主站通信,运用以太网网络线路作为传播载体,施工较为复杂,初建成本较高,运营维护成本低或没有运营成本。 光纤通讯优缺陷1) 长处:高可靠、大容量、低延时、安全、高效性、技术成熟、应用丰富、可实现主站随时控制、集中器积极告警、升级等,视网络规模,距离不限,有局域网处。2) 缺陷:前期投入成本较高,多级网关易受网络破坏,导致终端下线。 光纤通讯合用场合光纤通讯适合可敷设网络线路、不易被破坏城区供电台区。
19、建设内容采用光纤通讯方式与主站通讯,建设内容:为每台集中器敷设光纤网络,分派固定IP地址,集中器自配以太网模块,机房建设网络互换机,集线器等,各级网络建立专用数据通路。4. 各种上行通讯方式比较项目PSTN(电话)GPRS/CDMA光纤专线(局域网)初建成本不需要或很少不需要或很少需要,成本相对高运营费用内部电话无费用,外部电话费用较少有运营费用,视本地移动公司资费原则不要维护及费用电信或内部电话公司维护移动或联通维护自己维护,需要费用速率较慢,但可满足抄表规定速度较快高速率传播距离距离不限,有电话处GPRS/CDMA覆盖处视网络规模适 用 范 围以便电话布线,或有内部电话网。距离不限,有网络
20、信号处距离不限,有局域网处2.3.2 下行通道居民现场运用RS485总线、M-BUS、或电力线载波、小无线等各种通讯载体组网。顾客可以依照自己台区线路、改造实际状况,灵活选取不同组网方式,详细组网方案见下一章节。2.4 组网方案2.4.1 低压电力线载波低压载波通讯就是以低压电力线为载体,集中器通过低压电力线以树状形式传播载波信号,直接或通过路由到达表计从而获得与表计通讯,并通过这种方式来抄读表计数据。长处:网络构造简朴,安装以便,无需敷设通信线路;上行通道投资低,普通状况下一种台区一台集中器即可,施工相对简朴,载波抄读效果、实时性较好,可以运用到已经更换表计,资源可得到合理运用。缺陷:通讯实
21、时性相对较差;采集范畴限于同一变压器供电范畴内,受现场环境、线路远近、电力负荷等因素影响较大,也许存在载波孤岛现象。合用场合:居民集中,对于已经更换非载波表计,线路较近,无大工业用电干扰,上行网络通道不易建设等状况下居民社区,不需要远程停送电功能、月用电量少、电表特别分散、工程施工难度很大乡镇、农村地区。介质:低压电力线,采用已有电力线路通信,无需此外布线。2.4.2 RS485/MBUS总线RS485/MBUS通讯方式是一种运用485/MBUS通讯线为载体通讯方式,只要表计具备485/MBUS通讯口,在有效通讯距离内,即可进行数据传播,RS485/MBUS总线抄表系统由主站、集中器、RS48
22、5/MBUS数字采集器、RS485/MBUS表计构成。集中器与采集器之间采用RS485总线连接、采集器与表计之间采用RS485/MBUS总线方式构成通讯网络长处:抄表速度快,实时性好,通讯稳定可靠,功能扩展容易,远程停送电可靠,通讯范畴不受变压器限制。缺陷:总线布线施工工作量较大,需专业队伍安装和调试。且总线暴露在外容易被破坏,通讯电缆短路、开路故障查找困难,易遭受雷击,后期维护工作量大。合用场合:表计集中、以便布线、管理好新建社区(如有强、弱点井高层楼房),对数据实时性规定很高,有远程预付费需求供电台区。介质:RS485/MBUS总线。2.4.3 无线组网无线方式为电表所有采用无线电表,通过
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