多表集抄系統(tǒng)解決方案

國網陜西省電力有限公司黃陵縣供電分公司 劉 杰 何明豹 呼延峰 王 旭

1 課題來源及背景

隨著物聯(lián)網的普及、階梯計費的推行、智慧城市的建設以及國家節(jié)能減排政策的深入推廣，用戶用電、用水、用氣、用熱等用能信息越來越顯得重要，而如何能快速、經濟、準確地收集到這些信息并實現信息共享成了擺在各級政府，以及各行各業(yè)企事業(yè)單位面前的問題。到目前為止，由于電、水、氣、熱分屬不同行業(yè)管理且各行各業(yè)技術發(fā)展不盡均衡，自動化水平迥異，除電網公司電表外，相當一部分水、氣、熱表屬于機械或機電一體化產品，缺乏自動操控的裝置，智能化、自動化程度低，只能局部或小范圍實行自動抄收，很難大規(guī)模實現遠程自動抄收，許多客戶仍停留在人工抄表、半人工抄表階段，無法高效、便捷、靈活、及時地獲取客戶用能信息及提供用能服務，致使政府在科學制定節(jié)能降耗決策和減排策略方面缺少數據支撐。

國家電網公司作為電力能源行業(yè)央企，在電網信息采集方面有豐富的經驗和先進的技術，在此背景下提出多表集抄系統(tǒng)，旨在用電力系統(tǒng)成熟穩(wěn)定的通信技術、設備、鏈路和平臺，將水、電、氣、熱表信息統(tǒng)一采集上來供政府及各行業(yè)用戶使用。

多表集抄系統(tǒng)技術路線基于國家電網公司已成熟的用電信息采集技術和現成的裝備，實行分類計量，采用統(tǒng)一的采集設備、統(tǒng)一的信息通道、統(tǒng)一的數據管理軟件平臺，實現水、電、氣、熱等能源消費信息的一體化管理及綜合能源服務，為智慧城市建設及城市綠色發(fā)展提供數據保障。

2 課題研究的目的、意義

一是電、水、氣、熱等多種計量表互聯(lián)、集抄已上升為國家戰(zhàn)略層面的規(guī)劃。

二是2015年7月，國家發(fā)改委發(fā)文，支持電、水、氣、熱集采集抄，建設跨行業(yè)能源運行動態(tài)數據集成平臺，鼓勵能源與信息基礎設施共享復用[1]。

三是2016年2月初，國家電網公司關于全面推薦智能計量體系建設的意見，提出大力推進“多表集抄”采集應用。

圖1 課題的目的

圖2 課題的意義

四是2016年2月底，國家發(fā)改委、國家能源局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《關于推進“互聯(lián)網+”智慧能源發(fā)展的指導意見》。提出“發(fā)展能源互聯(lián)網的智能終端高級量測系統(tǒng)及其配套設備，促進電、水、氣、熱的遠程自動集采集抄，實現多表合一。政府迫切需要建立統(tǒng)一的“互聯(lián)網+”服務平臺，落實國家智慧城市發(fā)展戰(zhàn)略，提升全社會用能服務水平，降低公共事業(yè)綜合運營成本，滿足政府、企業(yè)和客戶的高效、便捷、靈活、互動用能服務需求。

3 多表集抄的基本工作原理

多表集抄有別于傳統(tǒng)的民用“四表”抄表系統(tǒng)，傳統(tǒng)的抄表系統(tǒng)是電、水、氣、熱四種表計通過自己獨立的采集設備和鏈路將各自現場的計量信息，上傳到自己的主站或平臺，然后將各行業(yè)用能數據匯集到能源數據平臺，達到一種四表集抄的效果，即建立一個公共數據平臺和一個總站，通過各自的采集設備把數據傳輸上去，達到所有的能源數據的集中管理的效果。這種數據采集方式不能稱之為多表集抄，因為現場采集設備安裝和維護方面都各自為政，采集設備種類繁多，傳輸鏈路龐大且相互獨立，投資多、維護不方便，雖然數據是可以采集到一個公共的管理平臺，但不是真正的多表集抄。

多表集抄的技術目前比較多樣，主要是基于計量終端、通訊傳輸信道、數據應用軟件三部分組成。電量采集保持原有用電信息采集系統(tǒng)中電能表通訊模式，其他計量儀表則利用互聯(lián)終端（接口轉換器）將不同通信接口的水、氣、熱表數據采集后利用電網既有的通訊方式上傳至集中器，而后集中器將所有的儀表數據上傳至軟件平臺。多表集抄系統(tǒng)采用統(tǒng)一的采集設備、統(tǒng)一的信息通道、統(tǒng)一的數據管理平臺，既利用了國家電網公司成熟的數據采集技術及設備，又復用了電網采集系統(tǒng)通訊鏈路，既安全又可靠，同時又有國網公司成熟的技術團隊做服務保障，水、熱、氣等其他行業(yè)用戶只要從軟件平臺共享自己的數據便可，既經濟又方便同時又實現了水電氣熱等用能數據的融合。

圖3 系統(tǒng)架構圖

3.1 系統(tǒng)方案

本系統(tǒng)由計量采集終端（水、電、氣、熱表）、數據集中采集器、網絡服務器、云平臺等部分組成，計量采集終端分別計量用戶現場的用水量、用熱量（冷）、用氣量及用電量等用能信息，利用現場總線、小無線等方式通過電力數據采集器集中抄收各類用能信息并利用電網成熟的方式集中上傳到網絡服務器，應用云平臺從服務器索取數據并進行相應的處理供各類不同用戶應用，同時上傳下達各類用戶對現場用能裝置的管理，實現對現場用戶的綜合能源管控及服務，為智慧社區(qū)、智慧城市建設提供用有效保障。

3.2 軟件平臺

軟件平臺采集和處理來自用戶現場的各類用能信息，分類統(tǒng)計客戶各項能耗（水、電、暖、氣）信息并進行分析、存儲，為客戶計量收費、節(jié)能降耗、能耗考核、能耗實時監(jiān)控提供可靠依據，切實提高能源利用效率，降低能源使用費用；同時，各類不同用戶可以根據自己的需要和權限共享各類用能數據，完成各自能源交易和能源管控，充分利用用能信息大數據，開展深層次數據分析，拓寬服務渠道及收入來源，并通過數據綜合利用及其衍生軟件、APP應用，拓展增值業(yè)務領域，拓寬企業(yè)服務范圍。

圖4 軟件平臺功能框圖

3.3 系統(tǒng)構成要素

一是表計互聯(lián)系統(tǒng)由用戶計量表計（電、水、氣、熱）、互聯(lián)終端、集中器、信息采集系統(tǒng)組成。

二是電能表數據直接上傳集中器。

三是互聯(lián)終端負責水、氣、熱表數據的采集、存儲，將采集到的表計數據通過信息采集系統(tǒng)信道上傳集中器。

四是集中器是全網管理的主要設備，負責全網網絡維護、數據采集、設備控制、主站系統(tǒng)交互等作用。

五是采集系統(tǒng)作為大數據管理平臺，覆蓋率高，安全穩(wěn)定。

六是數據庫設計將儀表類型、儀表檔案、客戶檔案、收費類型、收費明細、收費記錄等采用統(tǒng)一格式，而將不同類型儀表差異通過分別設計“儀表信息”進行整合，這樣一來，既使得整體上的數據結構一致，又盡可能避免建立過多的數據表存儲而增加設計難度。

七是系統(tǒng)接口兼容成熟的RS-485技術、M-BUS方式、微功率小無線模式、NB-IoT物聯(lián)網技術、CAT-1模塊、HPLC模塊、GPRS模塊等。

圖5 計量表（水、電、氣、熱表）

圖6 集抄系統(tǒng)圖

3.4 產品布局

2016年以來，國家電網公司利用在管理模式、運營基礎、技術儲備、資金保障等方面具的優(yōu)勢，緊密結合智慧城市建設契機，服務于國家工作大局，引領智能用能發(fā)展方向，實現國家戰(zhàn)略及企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標。國網公司依托智能電網資源，充分利用多年來在電網營配自動化尤其是用電信息采集、管理方面的經驗、技術及相關產品，結合市場水、電、氣、熱表的產品特點，積極組織國網體系科研院所、企事業(yè)單位進行多表集抄項目試點，從技術路線、產品選型、項目實施和運維等方面進行有效探索，以點帶面，多點開花。

現階段多表集抄系統(tǒng)建設普遍以電能表廠家為主，由于國網公司發(fā)展多年，電能表、抄表系統(tǒng)更新?lián)Q代多次，從早期的RS-485通訊到后來的低速PLC電力載波通訊、Lora無線通信、GPRS通訊、高速電力載波HPLC通訊，到現在的IOT物聯(lián)網通訊，技術非常成熟，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，國網配套有幾十家大型的電能表廠家，廠家研發(fā)、生產制造各類電能表、抄表系統(tǒng)多年，有雄厚的研發(fā)實力和豐富的現場運行經驗，有的廠家同時兼營水電氣熱表，如陜西銀河電力儀表有限公司，作為多種計量表計的專業(yè)生產廠家，一方面從事智能電表、水表、熱表、氣表的設計，另一方面為用戶提供計量產品系統(tǒng)解決方案。同時，針對能源綜合管理、國家電網多表合一的市場需求，結合數10年的生產施工經驗，該公司自主開發(fā)的水、氣、熱表互聯(lián)終端，符合國網《Q/GDW 1374.2-2013規(guī)約》及國標《DL/T 645-2007規(guī)約》《CJ/T 188-2004規(guī)約》，采用多種通信技術，是目前行業(yè)內接口規(guī)約完備的一款標準產品，完全兼容市場上不同類型的水、氣、熱表。

互聯(lián)集抄系統(tǒng)將城市中的電、水、氣、熱等能源數據上傳至統(tǒng)一的大數據平臺，智能化統(tǒng)籌供給，動態(tài)調配，實現資源整合、能耗監(jiān)測、節(jié)能增效、安全用能，向各類用戶提供計量、抄表、結算、收費、開票及多樣化的增值服務，該公司曾配合國網陜西電力公司實施延安供電局、銅川供電局多表集抄系統(tǒng)試點項目，受到國網公司及用戶的好評。

通過這幾年國網各省網公司多表集抄項目的試點實施，有效整合了用能服務體系，減少了基礎設施重復投資、降低了公共設施運營成本，受惠于百姓。該課題項目的實施體現了國網大企業(yè)的擔當，實現了政府、企業(yè)、客戶三方利益的有機協(xié)同，保障了多表集抄項目運營模式的可持續(xù)發(fā)展。同時，通過項目的實施，將電網成熟的信息采集及應用技術方案、標準設計和通信規(guī)約推廣至其他行業(yè)，促進了水、氣、熱等行業(yè)相關產品升級改造，大幅提升了水表、熱表、燃氣表的抄表及時率、準確率和客戶滿意率，為后續(xù)實現跨行業(yè)信息互聯(lián)互通、綜合能源服務體系的建設奠定基礎，有力支撐了智慧城市的建設和多能互補智能用能的推廣。

4 系統(tǒng)實施

4.1 系統(tǒng)建設

系統(tǒng)實施以互聯(lián)網+及公共服務為宗旨，以智慧能源信息化、數字化的深入融合和創(chuàng)新發(fā)展為出發(fā)點，由電網公司牽頭組織協(xié)調，水、熱、氣其他部門配合共同實施，依托電網成熟可靠的信息采集網絡，創(chuàng)新實踐規(guī)范化、可復制的綜合能源采集方法及管理模式，推動智慧城市綜合能源管控及城市多能互補節(jié)能減排的發(fā)展，為國家“雙碳”目標的實現提供必要的技術手段，具體工作從以下幾點入手：

一是夯實規(guī)范化運作基礎，實現管控手段創(chuàng)新；二是營造協(xié)同化共贏環(huán)境，實現合作方式創(chuàng)新；三是統(tǒng)一一體化采集要求，實現技術方案創(chuàng)新；四是實施差異化服務策略，實現服務內容創(chuàng)新；五是探索可持續(xù)化發(fā)展模式，實現商業(yè)運營創(chuàng)新。

4.2 系統(tǒng)運維

一是電網公司統(tǒng)一管理、維護軟件平臺，利用權限與政府、各行業(yè)分享數據資源。二是電網公司為水務公司、熱力公司、燃氣公司代維代管，進行有償服務，實現人力資源、繳費網點資源（營業(yè)廳、自劣繳費終端、社會化代收網點）和電子化繳費方式（微信、支付寶、95598網站、電e寶等）共享。三是電網公司統(tǒng)籌管理，靈活統(tǒng)計、分析各類能源的供應量、銷售量和損耗率等信息，為配置損耗模型、加強能耗管理提供可靠依據，為政府制訂能源規(guī)劃、能源調度提供有效的信息。四是為各行業(yè)、企業(yè)經營管理提供數據庫連接，各類客戶利用自己的權限共享相關的信息資源。

5 社會及經濟效益

5.1 課題項目實施的內容

國家電網公司積極組織各省網公司開展試點工作，通過招標方式邀請行業(yè)內電表企業(yè)、信息化通訊公司參與試點項目實施，2016年試點150萬戶，“十三五”期間計劃完成2000萬戶的建設。根據規(guī)劃，2020年有近10億只水、氣、熱表的接入的市場需求。

5.2 課題項目實施的意義

階梯計費、節(jié)能政策要推廣，能源互聯(lián)網要發(fā)揮作用，首先要解決用戶用電、用水、用氣、用熱等能源的精準計量、實時監(jiān)測、大數據分析和管理，進一步建立共享、開放、統(tǒng)一的公用事業(yè)能耗管理平臺。多表集抄項目的建設，對提升管理理念，宣傳普及節(jié)能意識，引導合理消費具有長遠意義。項目的推廣，將為用戶提供便捷、人性化的增值服務體驗，為公用事業(yè)管理單位提供超預期、有價值的綜合分析管理平臺和增值服務。是貫徹綠色發(fā)展理念，建設智慧城市，實現經濟轉型升級、實施節(jié)能減排的具體手段。