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耗能表户外计量自动抄表系统

一、耗能表户外计量的必要性和可行性

1）必要性：目前我国普遍采用将冷水表、热水表、气表安装在用户室内，尤其是北方地区防冻的需要更是这样，电度表以前安装在室内，现在安装在楼道内。每月水表、气表、电表入户抄表收费给用户带来很多麻烦，给抄表人员带来烦脑，造成很多不必要纠纷。为了有效解决入户抄表收费存在的诸多弊端，提高效率，避免入户抄表引发的治安问题（如冒充收费人员入室抢劫）和杜绝拖欠费用。因此耗能表户外计量呼声越来越高，尤其对高层、豪华居住小区，耗能表户外计量是非常必要的，传统抄表方式已经不能适应今后住宅的发展要求。

2）可行性：随着电子技术、传感技术、自动控制技术和计算机技术的发展，耗能表户外计量已经开发出不少产品。主要分为三大类：IC卡类、电力载波、远传抄表三种户外计量方式。建设部《2000年小康型城乡住宅科技产业工程城市示范小区规划设计导则（修改稿）》中已经明确提出："推广应用户外计量（含水、电、暖、燃气表）技术"。在《中国住宅户年品发展纲要》中也明确提出：实现方便查表，不干扰住户，使大量人工查表工作逐步过渡到数字化传送，开发智能化的水、电、气、热计量装置及接口箱柜。智能化计量装置的开发要达到准确计量、抗干扰能力强、稳定性与耐久性好，使用安全，防盗等基本技术性能要求。目前耗能表户外计量自动抄表系统已经达到可实用的地步。

二、户外计量的三种方式 IC卡表、电力载波、远传抄表是目前国内外普遍采用的三种耗能户外计量的方式。

1. IC卡表自动抄表系统

a. IC卡表在我国使用状况 80年代，辽宁省从国外引进使用投币式预付费电度表，用户通过购买特制的硬币用电。但是不久，供电部门就将耗费巨资安装的设备全部拆除了，因为有人用冰把硬币冻成冰币后投入币箱，即可免费用电，又不留任何偷电证据。鉴于预付费系统所具有的显而易见的优越性，国内一直没有停止开发，不久磁卡式问世，因为存在失磁的缺点，很快就被淘汰。

近年来IC卡预付费系统开始出现，目前仅从IC卡在电预付领域的企业就多达290多家。此类用户在天津已有70万用户，南京有20万用户，北京有150万用户。然而在一片喜悦中，IC卡的一些致命的技术隐患将使IC卡的使用重演80年代辽宁的投币式预付系统的悲剧。有关部门已发布文件停止使用。

b. IC卡预付费系统的主要问题

① 技术不成熟 主要表现在它的控制部门质量不过关，经常出现误报警。即用户IC卡中还有足够的电量但在使用电时，表会产生报警，且停止供电，造成有卡却无法用电的现象。

② 利用IC卡预付费这种方式，只适合于散户，不便于物业管理。在美国、西欧等国家IC卡用于一些低档饭店、汽车旅馆中和一些流动性的场所。IC卡在国外至今仍未被广泛应用。

③ 将IC卡应用于家庭中，会有许多不妥之处，由原有入户查表改为坐堂收费，消费者却承担原本属于售卖方的劳动。若卡式表收费点过少，用户交费必然不便，若过来，将耗费大量资金造成浪费，加重管理部门负担。

④汽车前灯 随电子技术和微机的不断普及，IC卡质量不过关，很容易被解密，造成假卡情况，这样就给物业管理和国家带来巨大的损失。

⑤ 售后服务难以解决，若IC卡及智能表出现问题，必须要即时维修，这样物业管理和有关部门要投入很大的人力和物力，维修费用谁负担是一个比较难解决的矛盾。

⑥ IC卡表抗干扰能力弱，质量问题突出，特别是开放的读写窗口，易受外界攻击，造成控制系统失效，难以取证认定，极易发生用电纠纷。

⑦ 价格高、寿命短，综合效益差，使用风险大。

⑧ 难以适应电价变动的要求，在电价调整时可能影响社会稳定。

⑨ 难以上抄读耗能表数据，更不能实现整个小区及城市水、气、电的自动抄收银行收款。

⑩ 对于水、电、气管理部门难以动态管理。

2. 电力载波自动抄表系统

a. 电力载波的基本原理：把水表、电表、气表的数据通过采集终端设备将数据调制后，通过电力线传送，在接收端解调还原成数据信号，在同一台配电变压供电范围内用户统一编址，并由采集器巡回读写。电力载波重要优点利用电力线传输，节省资源。

b. 电力载波应用状况 为什么我国采用电力载波抄表系统迟迟问世呢？关键技术不能解决。由于国外公共电力想当纯净，有专用滤波系统，保证数据在传输过程中不会受外界干扰。我国的电在传输数据过程中，经常会受无线电信号、电磁信号、脉冲信号的干扰，导致传输数据错码、丢码的情况。在家用电器启动时，瞬间会产生极大的电压，产生许多脉冲信号，这些干扰信号都叠加在电上，造成数据传输结果与原表的误差。要解决我国电的纯净度，就需要相当大的投资，并且必须解决的许多关键性技术问题。抗干扰接收问题和信号处理问题，与我国电力线上的电磁干扰和负载变化产生干扰是电力载波抄表系统的难题。电力线各种干扰幅度很大，数据信号可能完全被淹没在噪声之中，另一个难题是在上位设备接收端要同时处理多个发送信息，这些信息相互混迭必须通过特定的方法提取。因此电力载波抄表系统在我国还不太适合。

3. 远传抄表系统

a. 基本工作原理：利用电子技术和传感技术，对传统电表、水表、气表加以改进，使其成为远传表，在户外装一套计量系统，将每一个计量表传感器传出的数据，送到每个表的采集器存储，经过函数变换送到智能电路单元，各单元通过数据总线并连，在数据总线上任何一点皆可以用装有接收卡的计算机直接对话，自动抄收三表数据。

（一）远传耗能表

本系统所采用的计量电、水、天燃气等耗能量的表具是一种既能直观显示相关能耗计量数据，又能产生相关能耗计量脉冲信号的新型计量表具，它实际上是一种加装了传感器的电表、水表、天燃气表等。而传感器实质上是一种基于磁电转换技术，光电转换技术的脉冲电路单元。例如，在普通转盘计数的水表（或天燃气表）中加装霍尔元件和磁铁，即可构成基于磁电转换技术的传感器。

霍尔元件固定安装在计数转盘附近，永磁铁安装在计数盘（例如0.01立方米）位上，则根据洛仑磁公式 或 当转盘每转一圈，永磁铁经过霍尔元件一次即在信号端产生一个计量脉冲，对应0.01米3，其工作电压由采集器提供。在住宅耗能自动抄收系统中，各种用户耗能数据的采集以及数据信号的各种转换均由远传耗能表完成，这些表，在该系统中包括远传冷、热水表、远传电表、远传煤气表，远传耗能表一般是在保证计量的可靠性及准确性的前提下，在普通耗能表的基础上进行相应的改制得到的。

远传耗能表均为机械转盘式（也可以根据要求采用电子式耗能表），将磁感应探头装在耗能聚酰胺油底壳实验样品在注入120℃高温机油的条件下表的某一刻度上，并通过磁屏蔽防止外界磁场的干扰后，便将一在我国大量出口石墨低级产品的同时台一次表改制成远传耗能表。转轴的圈数通过探头组件的输出端送到用户部件，该数据通过一定的倍率计算便成为最终的耗能数据。 低温能量计和高温能量计与水表的传感器和进出水管内的温度传感器相连接，计量水表传感器输出脉冲数量和进出水的温差，用下式计算出实际耗费的能量： 耗费能量=|入水温度-出水温度|×水的比热×脉冲数 ×每个脉冲代表的流量数 系统的计费原理是通过测量流经空调/采暖设备的冷冻/热水流量和温差，得出每一个用户单位的实际耗冷/热量和公共区域耗冷/热量以及整座大厦/小区的总耗冷/热量，并计量整个空调（采暖）系统的用电量，从而最准确地计算出每月用户使用的空调/采暖费用。

（二）用户数据处理器（简称用户部件）

为了实现耗能数据的集中抄收，除了能将每一个表的数据转换成准确的电信号外，还需将其可靠地长时间储存并在需要时将其传送给管理层计算机，住宅耗能自动抄收系统中的用户部件便实现了这个功能，它用于接受耗能表数据。同时，通过系统总成，该数据也能被管理层计算机或便携式自动抄收仪所读写，一个用户部件对应一台耗能表；一般安装在耗能表的附近，集中安装的电表的用户部件也相应地集中安装。 用户部件内部有可充电电池作为后备电源，在外部电源停电的情况下，如蓄电池供电出现问题或者出现系统故障、总线断线等意外情况时，则由每个用户部件内的电池单独向用户部件及探头组件供电，可提供用户部件正常抄收、存储耗能表运行数据的工作时间为40天以上。

（三）系统总成

住宅耗能自动抄收系统的系统总成提供了所有用户部件与计算机房之间的连接接口，从一个系统总成上引出的用户级总线（3芯电缆）上一共能挂接250个用户部件，也就是每个系统总成共能管理250个不同类型的表，而系统总成与计算机房之间通过系统级总线（4芯电缆）或者通过便携式抄收仪实现数据的通讯，系统总成内部有6.5Ah.12V的免维护铅酸蓄电池，在市电停电时能提供250个用户部件35个小时的正常工作时间，系统总成内部设有信号整形器，以保证便携式抄收仪与用户部件之间数字通讯的准确性。

（四）便携式抄收仪

便携式抄收仪为一台带操作面板的专用微机维护外包，便携式抄收仪将各自独立工作的用户部件的耗能数据采集后，集中记录并保存在数据存储卡内，再由工作人员将携带到计算机房后传送给管理层计算机。它带有一床控板专用RS232接口与系统总成或微机连接，通过操作抄收仪上的键盘，便可实现与用户部件或微机的通讯。 便携式抄收仪具有查询、修改、、通讯等功能。它带有数块和系统总成--对应的可插拔的数据存储卡，抄收仪将所抄收到的耗能数据写入该卡相应的区域中保存，为了保证数据的可靠性和便于管理，每块卡规定用来存储一个系统总成所辖的，最多250个耗能表的数据，因此每个系统总成对应一块数据存储卡。

（五）管理中心

所有用户的耗能数据最终将在管理中心保存、累计或费用计算，管理中心除了对用户的耗能数据进行全面的抄收、管理之外，还可以很方便地对每个用户部件的运行状态进行监控检查，以保证系统的正常运行。 管理中心的基本配置为：486以上微机、8M以上内存，200N以上硬盘空间，14″彩显、打印机、调制解调器、500W以上UPS，以及住宅耗能自动抄收系统管理软件。 为了防止专用的计算机挪作它用，该计算机的外转设备除了键盘与鼠标外，没有其它的输入设备，如光驱。如果需要输出数据，可以通过打印机、软盘、调制解济南试金荷兰客户签约调器等提供，其日常维护由经过专门培训的操作，维护人员进行。 耗能管理软件用于对耗能数据的计算机储存、处理和分析，具有数据录入、数据查询、数据修改、数据通讯；数据打印和系统维护功能。水、电、气三家专业公司和银行可以通过调制解调器，市话和物业管理中心的计算机联系，远程获取数据，运行该软件最终产生各用户耗能费用账单，可及时通过工资单或银行划收耗能费。 该软件为WINDOWS3.X或WINDOWS95环境下的操作运行软件，界面和WINDOWS界面统一，简洁美观，可以完全使用鼠标操作，使用非常方便。

（六） 性能指标

· 耗能表：指用于居民住宅能耗计量的仪表。包括水表、电表和煤气表，系统所用耗能表需加入探测元件进行改制。并配有一条信号传输线，其长度为1.5米以内。改制后的耗能表分别符合GB/T778.1～，GB/T和GB的要求（以上三个标准分别为水、电、煤气表的国家标准）。

· 用户部件。用户部件为以单片微机为核心，有独立电源供应的智能检测装置，它用于接受耗能读数，并能被系统总成读写，一般安装在各住户耗能表附近。

· 数据存储卡。内置专用集成电路，用于存储耗能数据的卡式装置，随便携式抄收仪使用。

· 便携式自动抄收仪（简称主机）。主机为一台带操作面板的专用微机，它将各自独立工作的用户部件采集到的耗能表信息集中准确地记录并保存，该机具有查询、修改、、通讯等功能。它带有一专用接口与用户部件或微机连接，通过操作主机键盘，可实现与用户部件或微机通讯。

· 系统总成。系统总成内置备用电瓶及信号整形器，是提供住宅耗能自动抄收系统不间断电源及连接系统内各用户部件的终端装置。

· 接线盒。用于用户级总线的分支和接续。使用146暗装盒或明装盒安装。

· 耗能管理软件。用于对耗能数据的计算机储存、处理、分析的微机应用软件，有数据录入、数据查询、数据修改、数据通讯、数据打印和系统维护功能，在微机上运行该软件最终产生各用户耗能费用账单，可及时通过工资单或银行划收耗能费。

b) 远传抄表系统的特点

① 模块化开放型络：系统连接采用总线方式，各用户并接在总线上，在上任意一点都可抄读三表数据，便于整个小区及城市水、气、电的自动抄收，银行划拨收款。可组成百万户以上的大。

② 该系统具有独立的用户处理装置：各用户独立运行，不会因相互间的干扰及系统连接总线的短路或断路造成数据丢失和混乱，确保抄收及时，数据准确，保护箱与计算机抄表精度与原来（一次表）相同。

③ 络传输为特殊的后坐基因函数传输：准确无误不怕任何脉冲叠加干扰是超群之处。

④ 络具备报警功能：将老人救护、盗 、煤气泄漏，盗水气等报警集为一体，发生任一警型即报管理中心，以便及时处理。

⑤ 络具有控制功能：如用户不交费，可通过络控制断气、断电、断水，起卡表强制收费的同等作用。

⑥ 络系统具有防断电功能：停电时，系统的备用电缆可确保本系统在72小时内安全可靠地工作。

⑦ 能方便地利用公用进行数据传输并可以通过市话用对家居进行控制。

⑧ 能在小区内方便地利用有线电视进行整个小区的通讯，不用再布线，从而价格仅为同样多功能的络的1/2。

⑨ 在用户采集器中装有锂电池保证40天数据不丢失，锂电池保证用10年。(end)