（广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞523000）
摘要：目前使用的水表以直读式水表为主，效率低，人工成本较高，且一般情况每月抄一次，无法对水表情况进行实时监控。燃气表以直抄式和IC卡预付费燃气表为主，效率低，且无法进行实时监控。而在电表方面，就广东省而言，在2016年已经开始批量使用智能远程费控电表，2017年的低压集抄改造项目更是全部使用智能远程费控电表，实现了电表数据的远程抄表，系统统一结算。本文将水、电、汽三表合一，通过载波技术进行数据的远程传输,并由GPRS模块进行数据上报，实现了实时监控，加强用户能源管理，且可以对异常的能源情况进行警告操作与处理。
关键词：三表集抄；载波技术；GPRS模块
0.引言
在智能电网进步方面，国家能源局和发改委都给出了指导思想，智能电网的快速发展进步是实现我国能源生产、消费、技术和体制革命的重要手段，是发展能源互联网的重要基础，有利于进一步提高电网接纳和优化配置多种能源的能力，实现能源生产和消费的综合调配。因此需使各种能源都联系起[]来，取长补短，完善煤、电、油、气领域信息资源共享机制，支持水、气、电集采集抄，建设跨行业能源运行动态数据集成平台，鼓励能源与信息基础设施共享复用。根据南方电网公司十三五规划，2016年开始在广东省内大力推进低压集抄建设，到2018年基本实现集抄全覆盖，载波技术的大规模应用和GPRS远程通信结合后的实用拓展，为实现水、电、气三表远程集中抄表创造非常有利的条件。
水、电、气实现远抄后将使公共资源得到进一步集约，实现数据集成，便于政府、企业掌握水、电、气公用事业运行情况，提高经济社会效益。三表合一可以避免一些基础设施多次投资，还可以在公共事业方面投入较低的资金，能够充分发挥供电服务网络的资源优势，让老百姓享受到一站式交费服务，真正将“便民、惠民、利民”的服务理念落到实处，提高生活便捷度。
三表合一是实现资源集约共建，建设节约型社会的必经之路，是实现企业服务智慧城市建设、满足客户智能用能需求的重要举措。
从企业效益方面来讲，能有效提升水、电、气公司自动化采集水平，实现实时监控，加强用户能源管理，对异常的能源情况进行告警操作与处理，提供合理用能建议；有效降低用户门闭造成无法抄读表计数据现象，降低人工抄表成本，以前水表和煤气表都使用原始的机械表，把现在的集抄表都改成了可以远程操作的集抄方式，超标变得更加及时有效，而且远程抄表的准确度有了很大的改善，客户对待远程抄表的方式也非常满意。
对用能客户来说，及时掌握自家各项用能消费情况，随着“互联网+”的快速发展，为用能客户提供多样化体验。
目前针对无基站信号台区终端设备的研究，国内主要处理办法是有两种，一种是实现无信号台区信号覆盖，此类设备有信号放大器、手机伴侣、或者电信公司专用信号放大设备等，该类设备需要电信公司配合把基站信号引出并引到相应位置，需要现场布线和不同部门之间配合；另一种是把终端设备信号引到有信号地方上报主站，此类设备有平板天线、外置GPRS设备等等，此类设备需要现场布线。
国外针对南网规范的终端设备的无信号问题的处理，暂时没有针对性的设备。
1.三表集抄方案设计
1.1设计原则
载波转GPRS拓扑绘制功能开发遵循以下原则：
（1）遵循南网信息系统标准化建设原则
系统的设计完全满足南网公司营销业务应用的标准设计成果和用电信息采集系统的应用要求。
（2）满足本地化需求的原则
系统的设计在满足标准化建设原则的前提下，结合广东电网有限责任公司的业务特点和实际情况，满足本地化的需求。
（3）先进性原则
载波转GPRS系统，使用目前成熟主流的电力线载波技术，通过现场现有的输电线路进行数据传输。
（4）适用性原则
应结合目前统计用电用户信息的应用需求和用电采集单位逻辑路径形成的方式方法，剖析系统对于每个功能都有怎样的需求，再研究满足此需求有哪些困难之处，以这些难点为中心，有计划性地提出满足载波转GPRS模块功能要求的技术解决方案。
（5）经济性原则
设计方案应该以高性价比为基础，全面思考设计的方案有没有经济性，既能使系统运行得非常稳定，又能大大降低成本，系统充分利用已有系统的硬件设备。
（6）稳定性原则
设计系统的时候要考虑到各个方面的因素，比如要考虑到用电用户的地址方位，以及系统长时间稳定的运行。稳定性也就是说不管系统数据如何增长，用户量如何扩大，系统都要保持稳定运行的状态。
1.2设备功能
（1）不同用电电源接入功能
实现不同用电电源接入，并兼容不同类型终端的电源，确保开发设备能够在不同的载波通道上实现传输。
（2）载波转GPRS功能
实现开发设备完成终端数据的读取，并形成载波信号完成线路上传输，开发具备接收载波信号的功能，并将载波信号转换成GPRS信号，将信号传输至采集系统，完成电能表数据的传输。
1.3系统构成
三表集抄技术系统结构图如图1-1所示。
图1-1三表集抄系统设计原理图
三表集抄系统由用户方面的水表、电表、煤气表、转换器、采集器、集中器、主站系统等组成。远方主站系统与集中器之间的通信信道选择GPRS；集中器和采集器、转换器之间采用PLC电力线载波方式通讯；转换器与用户表（水、气）之间采用M-BUS总线方式通讯。一个主站系统可以管理多个集中器，一个集中器下辖多个转换器或采集器。
在远程信道中把集中器的信息采集过来，然后对信息进行处理和管理，这个系统就是主站系统。主站一般都使用远方计算机设备。用户方面的水表、煤气表的数据信息是通过转换器来采集的，它既可以采集一个用户表的信息，也可以采集多个用户表的信息。之后再通过信道把处理过的数据信息发送给集中器，也可将集中器的指令传达到用户表中。转换器下行通过M-BUS直接与水、气二表相连，上行通过电力线载波传输至集中器。转换器配有不同的通信接口，可和配有不同通信接口的仪表联接抄读数据。M-BUS是由主机、从机以及两条连接电缆构成的、并由主机控制的分级通信系统。各个从机之间如果想要传递信息，需要通过主机来转发，不能彼此之间直接传递。M-BUS技术利用双绞线来传输数据信息，最大传输距离可以达到1000米左右，传输速率为300-9600bps。除此之外，三表合一时水表和煤气表不能自取能，而M-BUS总线恰好可以远程向终端设备提供电能，这就解决了这一问题。
1.4M-BUS方式采集的技术保障
1、M-BUS总线抄表成功率100%，组网安装调试极为简单，具备无极性二线通讯功能，现场接线不存在接错线的可能，传输介质为普通双绞线，后期维护容易。
2、M-BUS总线可以远程向采集终端向计量设备提供电能，解决了水表、煤气表无法自取能的问题。
3、有线供电燃气防爆问题：M-BUS（TC-BUS）总线在设计中充分考虑了芯片的EMI、EMC指标，且具有隔离防护，对下接的燃气表等表计有较好的电磁保护作用，完全做到和电池供电一样的防爆性能。
4、水、气公司采购带M-BUS接口的表计全国规约统一，不同厂家兼容，可自由选择。
1.5电源方案
为实现与高供高计、高供低计、低供低计终端设备的电源兼容，使用最新的开关电源电路设计，实现宽电压的电源输入，输入电压范围90~286VAC，实现现场在不同电源系统中可以直接取电使用，降低现场工作量和其它电源转换设备。
电源设计满足现场雷击、静电和高压冲击，能够满足多次20KA的浪涌冲击，以及高压自动保护设计，提高设备抗干扰和可靠运行。
1.6载波通信方案
使用最新的载波通信方案，使用目前大批量使用的载波通信硬件电路设计，防护设计能够防护电力台区噪声的持续干扰，载波信号解调和发送能够在低阻抗和高干扰的电力条件下实现数据的有效发送和稳定接收，同时满足远距离传输要求。
对载波频率进行重新选择，载波通信速率进行优化提高，能够满足终端设备大数据量的上报。同时载波频率与市场上主流通信方案进行差异化更改，避免影响设备和终端的正常抄表，使用先进的过零传输，保证不同主从机的相位自动识别和同步。
针对同一台区安装不同终端情况，该系统可以实现载波频率的配置，实现同一台区安装多套载波转GPRS设备，避免不同设备之间相互干扰。
1.7数据传输方案
最针对水表、燃气表采集回的数据传输使用问题，有二种使用方案备选。
方案一：
水、气系统与基础数据平台或营销业务系统进行交互，建立接口，获取数据，涉及到信息内外网交互，需要有较强的隔离装置，这样才能使信息内外网之间隔离开；使用逻辑较强的隔离装置，使信息交互时能够更加安全。
方案二：
由于试点建设时用户量较少，先期可采用手工导出导入方式，在营销系统将需要传输数据导出电子文件报表，通过线下方式传递给水、气系统。
2.三表集抄布线施工方案
有两个主要因素决定了设计的系统的性能好坏，一个因素是抄表设备的可靠性和稳定性，比如抄表设备的信息传递的准确性、数据采集器的可靠性等等，改进工艺技术就可以满足设备可靠性的要求。另外一个决定系统稳定性的因素是物理传输网络构建的好坏，并且物理网络要考虑到持久性，物理网络一般要使用十到十五年，还可能超过十五年，一旦建成，短时间内将不会再次投入。整体来看，布线系统决定了抄表传输网络的性能好坏。根据实践中的布线规则，此设计使用类结构化的布线方法，这样既可以使投入的资金减少，又可以保证智能程度不受影响。在实际施工布线的时候要考虑到两种线缆之间的信号会存在干扰的情况，充分隔离强电缆和弱电缆，坚决不能把它们放在一起。结合现场的装修情况，来决定线缆如何铺设、设备如何安装。本设计主要从子系统的安装方面给出建议，具体的施工过程要看建筑物是如何设计的。现场效果示意图如图2-1所示。
图2-1三表合一效果示意图
3.三表集抄系统的后期维护工作
三表集抄实现是水、电、气三部门合作的结果，由于管辖范围不同，所以需要明确后期维护的责任与分工，提高维护效率。原则上由供电公司负责通信通道维护，如采集线路、采集设备、采集主站、中间库以及电表的维护，自来水公司负责水表的维护和更换，燃气公司负责气表的维护和更换。三方相互协调，共同实现数据远程采集。
当出现采集失败用户时，由供电公司采集运维班组到现场进行故障排查，明确故障原因，并按相应分工通知相关部门处理。
三表集抄系统常见问题及处理方式如下：
1、主站营销系统、采集系统故障。
处理方式：由供电公司联系主站技术人员对系统进行修复、维护。
2、通信转换器故障
处理方式：由供电公司更换转换器
3、M-BUS线路或接口异常。
处理方式：由供电公司派出相关人员到现场对线路进行维护。
4、电能表、水表、气表的表计故障（含表计接口故障）。
处理方式：由供电公司派出相关人员到现场进行排查，排除档案问题及通信信道问题，确认为电能表表计故障问题的由供电公司负责更换，确认为水表、气表计量装置出现问题的，协调水、公司一起现场查看，最终通过技术手段确认表计是否故障，水表由供水公司负责更换，燃气表由燃气公司负责更换（在规定周期内完成）。
4.结束语
本文从电源、载波通信、数据传输等方面进行方案设计，实现不同用电电源接入，并兼容不同类型终端的电源，确保开发设备能够在不同的载波通道上实现传输，并且实现开发设备完成终端数据的读取，并形成载波信号完成线路上传输，开发具备接收载波信号的功能，并将载波信号转换成GPRS信号，将信号传输至采集系统，完成电能表数据的传输。在一些信号比较差的地区或者是在地下室没有信号的地方用户抄表数据上传都不受影响，保证与主站实时通信功能。通信介质选用电力线，大大减少了施工的困难程度以及工作量；选择合适的载波通信频率，传输方式选择电压过零点传输，使远距离通信的稳定性和可靠性大幅度提高，可以实现透明传输，对于不同厂家设备和不同的规约协议也可以达到兼容的目的，需要重新设计外壳结构，符合南网技术规范标准和典型设计要求，把主从模块的相位识别和多频点结合到一起，大大提高了通信效率，并且可以实现多套设备安装在同一台区的目的，针对高供高计设备，使用蓝牙通信方案实现终端与从机数据连接，进一步降低现场施工量，提高安全性。
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