基于互联网+的多表集抄管理平台设计

陈义 朱琳 刘斯烟

【摘要】针对当前智慧城市建设的需要，以及提升电力部门计量水平，提出多表集抄的管理方案。在该方案中，首先对系统的设计原则与基本性能进行分析，然后提出本文设计的基础架构;在架构的基础上，分别从主站、集中器和采集器方面对平台进行设计。

【关键词】互联网+;多表集抄;管理平台设计

2016年2月29日，国家发改委、国家能源局、工业和信息化部联合印发《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见（发改能源【2016】392号）》提出：“推动能源与信息通信基础设施深度融合”的要求，极大地推动国网“四表合一采集”工程进程。同时，为进一步加强智慧城市的建设，，云南昆明供电局本着提升公司高级量测技术能力与装备水平，探索市场化条件下的高级应用和相关衍生业务，实现业务及运营模式转型，形成增值服务体系的目的，以昆明嘉丽泽高原体育运动小镇作为“互联网+”智能用电试点建设，开展三表集抄试点业务，以此通过示范，响应国家的号召，推动电力技术革新，实现可复制推广和带动效应。

1无线三表集抄系统概述

无线三表集抄系统主要由水、电、气三表、采集器、集中器、数据传输通道、主站系统构成，通过数据采集、数据传输、数据分析三个阶段建立数学模型。本方案主要针对用户水、电、气三表数据进行集中抄表和监控，以加强用户能源管理为目的，对异常的能源情况进行告警操作与处理，更好地提高用户能源安全、保护能源设备。

抄表系统采用无线网络结构，具有施工简单、维护方便、数据传输速率高，采集数据准确快捷、集抄范围广、系统传输容量大，扩容性能好、实时性强、可靠性高、建设和运营成本低等优特点;集中器与抄表主站系统之间通讯可根据现场的不同情况采用GPRS/GSM、TCP/IP网络等公共通讯手段。

2技术方案

2.1设计原则

系统设计充分考虑项目的实际情况，最大程度地实现相关功能，满足用户的相关要求，体现系统的各项技术特点。最终实现分散采集、集中管理、综合监控。系统设计原则如下：

分层分布式结构：系统结构上采用分层分布式设计，纵向分为三层：管理层、通讯网络层和现场设备层。管理层包括数据采集计算机、数据库服务器、抄表管理软件等;通讯网络层包括无线采集器、无线集中器等无线网络通信设备;现场设备层主要为智能三表。

?快速稳定的通讯传输形式：整个系统采用当今流行的无线网络通讯形式及现场总线控制。通讯传输中采用数字信号，远程应用中国移动G网无线数据网络进行传输，保证了系统通讯的抗干扰能力和信息交换速度，大大减少了现场各种接口的数量，提高了系统的智能化程度，整体上加强了系统稳定性和可靠性。

?灵活的组网模式：系统为其它管理系统预留了通讯接口，可以进行相关数据信息的转发和远传，从而实现资源信息的共享，完成系统间组网。

?模块化、智能化的设计理念：系统软件采用模块化的设计理念，各功能管理模块如前置机、数据服务、人机界面、数据库维护、实时监控绘图等，各部分之间不互相影响。模块化的设计思想提高了系统的灵活性、可靠性。

?扩展性强：对于现场一次设备增加只需增加相应的通讯装置，并将设备连接到通讯网络层上就可实现系统底层扩展。对于扩展的二期工程只需配置通讯网络层和相应的智能三表装置，并将通讯网络层连接到后台网络中就可实现新增智能三表的扩展。对于后台系统监控层增加各功能也是非常方便的。

?兼容性好：系统可提供多种通信方式，并提供多种通讯规约的连接，系统可以连接各种智能设备完成自动化功能，可将任何开放设备纳入监控系统。

2.2系统基本性能指标

• 一次抄读成功率≥98%，周期抄读成功率≥99%
• 在正常的工作条件下，系统各设备的平均无故障工作时间MTBF（Mean Time Between Failure）≥2×10⁴h
• 數据完整性，即有错报文残留概率（残留差错率）10^-6
• 能源数据抄读总差错率为0
• 系统读数准确度，即系统读出的用户水、电、气三表累计能源量读数E与用户水、电、气三表计度器的能源量示值E₀的差值满足下列要求在实验室条件下：│E-E₀-△E│≤0.01% E₀+1×10^-（α+1）+γ×10^-β     （1）在现场运行条件下：│E-E₀-△E│≤0.05% E₀+1×10^-（α+1）+γ×10^-β     （2）在式（1）和式（2）中：△E=初始化时的E-初始化时的E₀，α为用户水、电、气三表季度起的小数位数，β为系统能源读数的小数位数，γ为进位误差，当 │E-E₀-△E│≥0时，γ=0;当│E-E₀-△E│<0时，γ=1。
• 主站和采集终端的年可用率不小于99.5%
• 信息传输响应时间，即主站发送召测命令到主站显示数据的时间<15s
• 数据库查询响应时间，常规数据查询响应时间<5s，模糊查询响应时间<15s

2.3系统整体架构设计

该无线集中抄表系统为分层分布式网络结构，由设备层、无线网络传输层、站控层三层结构构成，设备层主要是用户水、电、气三表;无线网络传输层主要由采集用户能源信息的采集器、集中器等设备组成;站控层由计算机、服务器和抄表软件等主要设备组成。

系统网络结构原理图如下图所示：3系统主站软件功能设计

3.1采集功能

按照预先设定的主站采集间隔和采集周期，通过采集器自动地读取水、电、气三表的计量数据。采集数据类型包括水、电、气三表码数据，实时量数据，失压断相数据等。

3.2数据传输

建立通信通道，接入智能设备，并按相应的通信协议进行传输。集中器与抄表主站系统之间通讯可根据现场的不同情况采用GPRS/GSM、TCP/IP网络等公共通讯手段进行数据传输。

3.3数据管理

包括对数据的统计、数据访问提供方便等。

3.4报表功能

根据用户需求制作各种数据报表。系统在商能源子表格的基础上，增加相应定义数据功能，支持用户需要的各类表报，采用全图形、全汉化的显示和打印功能，人机界面良好，采用多窗口技术和交互式操作手段，画面的调用方便快捷。能方便获取系统其他模块的统计、存储结果，进行简单的统计计算，自动产生用户想要得到的各式各样的报表，并把生成的报表自动打印和发布。

3.5远程操作

系统可对远方终端执行相应的远程操作命令，包括远程参数设置，远程控制、远程数据抄收、远程终端复位、远程终端软件升级等。

3.6系统管理

包括整个系统的权限管理，系统日志管理等。

3.7接口管理

在本文的设计中，主要负责与水务公司和天然气公司实现支付结算的远程连接。

3.8缴费管理

在本文中，提供微信、支付宝和银行卡三种管理方式。当用户点击缴费后，系统会直接跳转到相关的支付页面。

4集中器与采集器技术参数设计

4.1集中器技术参数设计

集中器是指收集各水、电、气三表的数据，并进行处理储存，同时能和主站进行数据交换的设备。是无线网络通信的核心，启动和配置整个无线网络，采集、处理、储存无线网络数据并转发数据至主站管理计算机，在数据转发过程中根据主站管理軟件的要求进行相应的通信协议转换，以便和主站管理计算机进行数据交互，也可以数据透明传输。在本文中，集中器的主要技术参数为：

4.2采集器技术参数设置

采集器是用于采集多个水、电、气三表能源信息， 并可与集中器交换数据的设备，是一款无线RS485/RS232串口通信，符合工业标准应用的无线数据通信设备，它采用加强型的微功率无线通信技术，具有通讯距离远、抗干扰能力强、采集数据准确快捷等优点和特性，可实现所采集设备的数据无线透明传输，可组MESH型的网状网络结构。本文选择的采集器的主要参数设置为：

4.3接口设计

在本文中，系统主要与自来水公司和天然气公司是的营销系统的数据库建立接口，从而实现电力营销平台对用户水、燃气等账单的调取。具体流程示意图如下。

4.4扫码支付设计

用户首先点击扫码支付，然后系统会进入到多表合一账单，然后调用水电气欠费信息，生成订单，跳转到微信或支付宝等界面，支付成功，然后返回水电气管理系统，对用户进行销账处理。具体流程如下。

3.结语

总的说来，人工抄表一直是一件非常头疼的事情，需要投入大量的人力、物力和财力。因为居民客户数量众多，地理位置分散，给工作人员带来极大的不方便。另一方面，人工抄表也给用户带来很多麻烦（如用户在家休息时经常被抄表或收费打扰），且不安全（如冒充抄表人员或收费人员入室抢劫）。为了有效解决人工抄表存在的诸多弊端，提高效率，避免入户抄表引发的不安全因素和杜绝用户拖欠费用等情况， 采用多表集抄的方式能有效克服上述缺点，并减少人力资源、缩短修护时间并节省建设成本。

【参考文献】

[1]王相伟， 郭宝利， 郭亮，等. 用于多表集抄系统的自适应M-BUS主机电路设计[J]. 电测与仪表， 2018， 55（4）：103-106.

[2]林勇. 基于IOCP机制的电力远程集抄系统通信模块研究[J]. 计算机应用与软件， 2014（5）：128-131.

[3]陈波， 何愈国， 孙航，等. 基于双模技术主干网通信的四表集抄系统设计[J]. 现代机械， 2017（1）：58-61.