自2010年我市推行供热分户计量政策以来，我公司响应国家节能减排号召，积极进行供热分户计量改造工作，目前已有超过10.4万用户实行了按表计费政策。在按表计费政策的推行过程中，部分小区因原安装单位不再履行维保服务或者热表厂家倒闭等原因，存在大量热计量仪表远传缺失或远传故障等现状，进行人工抄表则存在着人工成本过高、采集数据不及时、不准确等缺点，热表数据实现统一集抄势在必行。

1、改造方案比较

传统采集方案：传统热量表数据远传系统一般采用热表厂家自带采集器，在楼宇之间进行布线采集，通过GPRS进行上传，该方案存在后期维护困难、故障排查量大等缺点；

单户物联网采集方案：利用物联网技术，将热量表通过MBUS线或485线连接到物联网传输模块上，通过模块内嵌的NBIOT物联网卡直接进行数据传输，物联网采集传输模块大小为移动硬盘大小，可直接放入热表箱中，物联网传输模块集成了数据采集模块和NBIOT物联网传输模块；

本方案优点：一是施工方便，不使用市电，不需要布线；二是节省了采集器；三是故障排查方便；

本方案缺点：一是该设备尚无成熟产品，可靠性有待检验；二是需要定期更换电池（约2年），且信息费高，运维成本高；三是设备直接置于管道井或表箱内，不利于集中管理，特别是放置于管道井时，因无法封闭管理，存在被破坏的可能；四是存在信号不能完全覆盖的可能性。

单元物联网采集方案：在每个单元内布线，连接该单元内所有热量表，在单元内安装采集器，利用NBIOT物联网卡，直接通过采集器上传数据；

本方案的优点：一是仅在单元内施工布线，施工相对方便；二是由于每个采集器可支持多种热表规约协议，下行抄表可扩展性较强，故障排查相对方便；

本方案缺点：一是使用的集中器数量较多；二是需要使用市电。

通过调研分析比较，参考改造的实际情况，单元物联网采集方案综合成本最低，折旧年限越长，优势越明显，在三种方案中经济性最优，且技术相对成熟，后期维护成本低。

2、技术应用情况

目前我公司的热量表远传系统处于单元物联网采集方案的批量改造中，2018年完成16个小区8000余户的热量表集抄改造、2019年完成100余小区3万余户的热量表集抄改造，计划未来3年完成全部热量表集抄改造。单元物联网采集方案优势较为明显，下面主要针对单元物联网采集方案的技术应用做一下介绍。

系统概况

用能信息与采集系统是一套统一的热量表采集系统，可同时兼容多厂家热量表、温控阀、室温采集器信息的远程采集、以及温控阀的远程控制功能，同时采集系统预留接口，兼容已经实现热量表数据采集的平台数据交互。

逻辑结构

该系统的逻辑结构由主站、远程通信、采集设备、本地通信、计量设备五大部分构成。

●主站层是由一系列软、硬件构成的计算机网络系统，是整个系统的管理与控制中心，管理着系统的数据传输、数据处理和数据应用以及系统的运行和安全，并统一管理与其它系统的数据集成和交换；

●远程通信指是主站和采集设备的通信通道，可支持无线和有线的通信方式，包括NB-IOT/GSM/GPRS/4G无线通信方式、光纤以太网等通信方式；

●采集设备收集用户计量设备的信息，处理和冻结有关数据，并实现与上层主站的交互，主要为可以抄读热量表和温控阀的采集器；

●本地通信是指采集设备与计量设备之间的通信，包括RS-485、M-BUS等；

●计量设备子层实现热能计量等功能，主要包括热量表、温控阀等设备。

物理结构

系统主要由主站服务器及网络设备、应用客户端、现场采集设备等组成。物理结构示意图如下图1所示：

图1

●主站服务器及网络主要由数据库服务器、前置及应用服务器、交换机以及防火墙等网络设备组成；

●应用客户端主要由应用维护工作站、应用工作站等部分组成；

●现场采集设备主要由热表采集集中器、热表、温控阀及温湿度计等部分组成，热表采集集中器采集各类热表、温控阀信息，并统一上传到主站，在主站侧实现热表、温控阀的远程采集和温控阀的远程控制。

采集器技术要求

经过单元物联网方案的制定和推广，我们对单元物联网采集器的技术要求精益求精，最终具备了以下技术功能和要求，主要是下行兼容国内外所有主流热量表厂家通讯协议，真正实现热量表集抄的归一化管理。

●终端技术：终端的结构符合Q/GDW 1375.2—2013的结构要求，采集器与远程通信模块间应支持Q/GDW 1376.3—2012，通信单元性能应符合Q/GDW 1374.3—2013相关要求；

●MBUS设计标准：产品要求参照欧洲EN13757 M-BUS总线标准设计，采用CJ/T 188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》标准，其质量、规格及技术性能符合抄表行业的技术规范；

●部件组成：终端各部件要基于模块化设计，支持上行GPRS/物联网卡/以太网模块，下行支持LoRa/GFSK微功率无线模块，并且上行模块可插拔，方便更换和维修；

●参数设置：参数设置灵活，可现场远程设置通讯协议、采集时间、采集间隔、抄表方式、服务器IP、抄表参数等配置参数，支持现场抄表机设置或本地或远程上位机软件设置；

●开机自检：设备开机启动自检功能，检测设备flash、时钟等器件的状态，开机时若自检到时钟错误，需要支持和采集系统对时；

●基础数据显示：可通过手持掌机或上位机软件现场查看热量表数据（热量、流量、进回水温度、功率、报警信息等），方便工作人员维护；

●数据存储：终端标配32MB存储，可以存储192个测量点的62个日零点（次日零点）流量示值冻结数据；

●对热表兼容：终端具备较强的兼容性，终端存储器里预存常用热表协议，可兼容市场上常见的热表，至少要兼容“代傲、兰吉尔、贝林、开元、汇中、天罡、经纬、重庆伟岸、荷德鲁美特、威胜、联强、万华、和同、力创、三龙、震宇、暖流、剑湖、嘉洁能、厚德祥等热量表的数据采集，同时针对未兼容的热表可预留开发及存储空间，可根据不同的通讯协议开发完成相应的热量表采集；

●控阀兼容：终端可兼容阀控，同一抄表通道可同时接通厂家的热表和阀门，并在MBUS采集器存储器里预存常用阀门协议，可兼容市场上常见的控制阀门，至少要兼容3种以上阀厂家阀门；

●供电电压：采集器要内置电源模块，可直接连接220V市电，允许偏差为±30%，不需要其它电源设备进行转换；

●采集接口：采集器支持多种采集接口，包括两路MBUS、两路485接口，一路LoRa/GFSK微功率无线模块、一路红外接口，能采集MBUS表和485表，支持控阀，同时支持采集无线表计；

●带载能力：终端要有较强的负载能力，两路M-Bus接口均可带载256mA；

●短路保护：抄表过程中MBUS发生过流或者短路时，应立刻切断Mbus通断同时点亮端过载指示灯；

●强电保护：终端电压升至标称电压的1.9倍，在此情况下，终端不应出现损坏，供电恢复正常后，终端应正常工作，保存数据应无改变，485总线应能保证220v误接入5分钟设备不发生损坏；

●维护与录入：MBUS采集器可利用手抄机或笔记本电脑现场进行维护，包括参数更换设置和程序升级更新；

●远程升级：采集器要具有远程升级功能，可由上位机下发程序文件通过现场采用的网络，进行远程升级，包括无线方式远程升级，升级过程中支持断点续传功能；

●掉电保存：终端所使用的时钟电池在寿命周期内无需更换，断电后可维持内部时钟正确工作时间累计不少于5年，数据不丢失。电池电压不足时，终端应自动提示、报警；

●整机功耗：非通信状态，视在功率≤5VA，有功功率≤3W；

●抄表方式：终端可用下列方式采集热表的数据；

●实时采集：终端直接采集指定热表的相应数据项；

●定时自动采集：终端根据主站设置的抄表方案自动采集热表的数据；

●自动补抄：终端对在规定时间内未抄读到数据的热表应有自动补抄功能，补抄失败时，生成事件记录，并向主站报告，若热表不支持日冻结和曲线数据，终端应定时读取热表实时数据，作为冻结数据；

●抄表时间：可依据用户需求自定义，针对不同的小区，设定设备的抄表时间和抄表频率，抄表周期1分钟～24小时可设；

●防护等级：采集器的外壳设计要达到IP51防护等级。

3、展望

通过对单元物联网采集方案的技术应用，能够满足90%以上的现场应用，但针对现场不易接入市电的场景来说，仍需要技术的革新，目前已着手对电池版低功耗的采集器进行试点，相信在2020年供暖季来临前能够完成产品的试点及现场应用。

关键词:单元物联网采集器 热量表数据远传改造 应用

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来 源：供热计量

编辑：仪器仪表WXF

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