CN102708668B

CN102708668B - 一种基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统

Info

Publication number: CN102708668B
Application number: CN201210185265.4A
Authority: CN
Inventors: 姜铁强; 任国强; 高东海; 卢立苹; 卢露
Original assignee: TIANJIN WANHUA CO Ltd
Current assignee: TIANJIN WANHUA CO Ltd
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: CN102708668A

Abstract

本发明公开了一种基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统，包括若干户用热量表、采集器、集中器和供热管理中心服务器；所述户用热量表的M-BUS通信模块通过M-BUS总线与所述采集器的M-BUS通信模块连接并传输数据；所述采集器的电力线载波通信模块通过电力线与所述集中器的电力线载波通信模块连接并传输数据，所述集中器的无线通信模块通过无线网络与所述供热管理中心服务器的无线通信模块无线连接并传输数据。本发明能够及时、准确、安全且综合成本低地实现热计量信息远程传输，适合热量表的集中抄表与收费管理。

Description

一种基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统

技术领域

本发明涉及一种热计量信息远程传输系统，特别涉及一种基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统。

背景技术

随着供热计量“一户一表”的广泛普及，城乡居民、企事业和房产开发（物业管理）单位申办一户一表用电的客户数量激增，供热单位的收费方式，将从单纯的供热面积乘以系数的形式，变更为一种复合核算方式，其核算基准参数多，包括供热水的流量、进水与回水之间温差等，因此对热计量的数据采集及监测变得复杂，尤其一些基层供热单位，其供热区域大，计量户数多，如果采用人工抄表及监测，将需要临时增加大量人员，并存在下列弊端：人工抄表很难统一时点查抄数据，容易造成纠纷；为减少查抄次数，基层供热单位常常采用在采暖期的起始和终止两个节点安排查表统计，以表数为准结算用热费，如果在整个供热期间发生热表故障，或人为损坏，供热单位无法及时掌握，造成经济损失。由于人工抄表弊端比较多，远程抄表成为热计量抄表的发展趋势。目前，远程抄表分为有线和无线两种方式。有线远程抄表指从供热管理中心到用户热计量表，均使用有线通信方式，其抄收率高，但需要铺设线路，尤其对已建造完成未预留相应管路的建筑物，要穿墙打洞，重新布线成本高，且降低了建筑物的抗震性能，还需要常年对线路进行维护，尤其对暴露在室外的线路，更需要经常性的检查，防止异常事件和人为原因造成损坏；无线远程抄表指从管理中心到用户热计量表之间采用无线通信传输方式，无需铺设任何线路，施工简单，而且非常适合远距离通讯，但存在通信盲区，抄表准确率和成功率低于有线传输方式，且运行成本偏高。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种信息传输及时、准确、安全且综合成本低的一种基于复合通讯方式的热计量信息远程传输系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统，包括若干户用热量表和供热管理中心服务器，还包括采集器和集中器；所述户用热量表包括M-BUS通信模块，所述采集器包括微处理器、存储器、M-BUS通信模块和电力线载波通信模块，所述集中器包括微处理器、存储器、电力线载波通信模块和无线通信模块，所述供热管理中心服务器包括无线通信模块；所述户用热量表的M-BUS通信模块通过M-BUS总线与所述采集器的M-BUS通信模块连接并传输数据；所述采集器的电力线载波通信模块通过电力线与所述集中器的电力线载波通信模块连接并传输数据，所述集中器的无线通信模块通过无线网络与所述供热管理中心服务器的无线通信模块无线连接并传输数据。

本发明还可以采用如下技术方案：

所述无线网络为GSM、GPRS、CDMA、WCDMA、EDGE或TD-SCDMA无线网络的一种或几种组合。

所述采集器的微处理器为工业级ARM9处理器，所述采集器的存储器为Flash存储器。

所述集中器的微处理器为工业级ARM9处理器，所述集中器的存储器为Flash存储器。

所述采集器之一与1～384个所述户用热量表并联在M-BUS总线上。

所述集中器设置在台区变压器低压侧，所述集中器之一与由其所在台区变压器低压侧供电的1～512个所述采集器连接。

所述集中器的无线通信模块为内置式或外置式。

所述供热管理中心服务器与因特网相连。

本发明具有的优点和积极效果是：M-BUS总线是专门用于公共事业仪表的总线结构，它是专门用于远程抄表的高可靠性、高速、廉价的家用电子系统总线，可利用工业区的建筑内现有的双缆电缆作为传送载体，敷设及运行成本低，且安全可靠，适合传输距离在2千米以内的楼宇门栋内敷设；电力载波通信（PLC），是英文Power line Communication的简称，其利用现有供电线路，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输，其优点是不需要重新架设网络，敷设及运行成本低，适合在台区变压器低压侧内敷设；GSM、GPRS、CDMA、WCDMA、EDGE或TD-SCDMA无线网络通信，传输距离远，利用已搭建的无线通信网络平台，无需敷设线路，并且可选用其数据传输方式，如GPRS的以封包（Packet）式来传输数据，传输费用低，将集中器设置在非通信盲区，其传输可靠性和安全性高。本系统采用复合通信方式，充分利用各种通信方式的特点和适用场合，优化组合进行热计量信息远程传输，提高了热计量信息远程传输的及时性、可靠性和安全性，且其线路敷设和信息传输的综合成本低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

一种基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统，包括若干户用热量表和供热管理中心服务器，还包括采集器和集中器；所述户用热量表包括M-BUS通信模块，所述采集器包括微处理器、存储器、M-BUS通信模块和电力线载波通信模块，所述集中器包括微处理器、存储器、电力线载波通信模块和无线通信模块，所述供热管理中心服务器包括无线通信模块；所述户用热量表的M-BUS通信模块通过M-BUS总线与所述采集器的M-BUS通信模块连接并传输数据；所述采集器的电力线载波通信模块通过电力线与所述集中器的电力线载波通信模块连接并传输数据，所述集中器的无线通信模块通过无线网络与所述供热管理中心服务器的无线通信模块无线连接并传输数据，所述集中器的无线通信模块和所述供热管理中心服务器的无线通信模块均与所述无线网络相匹配。

所述M-BUS通信模块符合消费类仪表国际标准M-BUS(Meter-BUS,EN1434-3)和中国CJ/T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》的规定，可采用芯片TSS721A，芯片TSS721A是一种用于仪表总线的收发器集成芯片，其内含的接口电路可以调节仪表总线结构中主从站设备之间的电平，可通过光电耦合器等隔离器件与总线连接，同时该收发器由总线供电，对从站设备或从站仪表不增加功率需求。

所述电力线载波通信模块可选用ST7538载波芯片作为信号调制解调芯片，ST7538载波芯片是一款为家庭和工业领域电力线网络通信而设计的半双工、同步/异步、FSK调制解调器芯片，具有功能强大、集成度高、抗干扰技术多等特点，已广泛应用于电力线载波通信领域，ST7538可通过串行接口与微处理器交换数据。

所述无线网络可为GSM、GPRS、CDMA、WCDMA、EDGE或TD-SCDMA无线网络的一种或几种组合。

其中，通过GPRS无线网络连接的无线通信模块，称为GPRS通信模块，可采用Siemens公司MC35i模块，可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据、语音等传输。模块的工作电压为3.3～4.8V，可以工作在900MHz和1800MHz两个频段，所在频段功耗分别为2W(900M)和1W(1800M)。该模块包括了前期版本TC35的所有功能，同时新增加了快速的GPRS技术，采用GPRS分时复用的CLASS 8标准，具有始终在线的功能且理论上传输速率最高可达171.2kb/s，通信传输时延较小，最长不超过3s。该模块有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。此外，该模块还具有电话簿功能、多方通话，漫游检测功能，常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特的40引脚的ZIF连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50Ω天线连接器，可分别连接SIM卡支架和天线。

通过CDMA无线网络连接的无线通信模块，称为CDMA通信模块，CDMA通信模块可采用HUAWEI CM 320模块，此模块基于CDMA2000 1X空中接口，采用美国QUALCOMM公司MSM6025系列套片，将射频、基带完整集成，完成全部无线接收、发射、基带信号处理和音频信号处理的功能。此模块涵盖了CDMA所有的标准的语音和数据应用的AT指令，可广泛应用于电信、电力、车载、监控、抄表等诸多行业。模块采用CDMA 2000接口，提供了153Kbps的全双工无线传输数据的能力，既可方便的应用于移动通信、固定无线通信等领域，还可以为行业应用的一些新方向提供解决方案。此模块具有如下功能参数：兼容IS-95A/B，IS-707数据业务，工作频率为450MHz/800MHz/1900MHz，支持机卡分离和机卡合一，串口速率最大支持230.4kbps，工作电压3.6V，最大发射功率>200mW，工作温度范围-30～＋60℃，提供开放的模块软硬件资源，分组交换数据业务(153.6kpbs)，锁机锁卡、提供多种计费功能，快速连接，内嵌TCP/IP协议，提供标准的2路RS232双工串口、IIC接口、USB接口，提供开放式开发平台，支持单CPU应用方案。

所述集中器的无线通信模块和所述供热管理中心服务器的无线通信模块均可以根据当地无线网络的覆盖情况，选用与当地的无线网络相匹配的一种或几种无线通信模块。所述集中器的无线通信模块可为内置式或外置式。

所述采集器的微处理器可为工业级ARM9处理器，所述采集器的存储器可为Flash存储器，可采用存储量64M以上容量存储器。所述采集器之一可与1～384个所述户用热量表并联在M-BUS总线上。

所述集中器的微处理器可为工业级ARM9处理器，所述集中器的存储器可为Flash存储器，可采用存储量64M以上容量存储器。所述集中器可设置在台区变压器低压侧，所述集中器之一可与由其所在台区变压器低压侧供电的1～512个所述采集器连接。

所述供热管理中心服务器可与因特网相连。

系统各装置的布局设置和工作原理可如下：

每家每户的热量表，安装在门栋的管道间内；每个门栋设置一台采集器，可以安装在一层管道间，采用M-BUS总线方式采集每只户用热量表的信息，电缆布置在管道竖井内，布线量不大，产品和信道也不易受人为损坏，通信技术成熟、简单、稳定可靠，可以实现即时通信，信息集中保存在采集器中；每个小区设置一台或几台集中器，可以安装在小区变电站内，采用低压电力线载波方式（PLC）收集各采集器中的信息，由于利用现有电力线作为通信信道，因此信道建设工作量极少，且信道不易被破坏，就目前的成本要求和技术水平而言，利用电力线进行非实时数据传输已经完全可行；供热管理中心服务器可设置在供热维护、结算管理中心内，每个小区集中器采用GSM、GPRS、CDMA、WCDMA、EDGE或TD-SCDMA等无线网络传输信息到供热管理中心服务器。相对于热量表和采集器，集中器的数量大大减少；无线网络可以采用GPRS等方式，其造价不高、技术成熟、安装维护非常简单。供热管理中心服务器还可以通过因特网与其他数据中心或管理系统通信，这样就真正实现了管理员足不出户就能在线进行数据查询、监控、收费等操作，满足了供热部门对热计量信息远程传输系统的强烈需求。

本发明是一个三层的热计量信息远程传输网路系统，由上层、中间层和底层组成。供热管理中心服务器位于系统的最上层，集中器和采集器构成系统的中间层，终端户用热量表是系统的底层。供热管理中心服务器实现主站调度、数据采集与管理、报表结算等功能；集中器和采集器实现上下行通信链路转换、信息传输控制及信息存储功能；终端户用热量表提供热计量检测数据和本地通信功能。以上数据通信均为双向通信，户用热量表与采集器的连接具有即插即用功能，采集器与集中器的连接具有即插即用功能。

上述采集器和集中器均内采用工业级ARM9微处理器，采用嵌入式Linux操作系统以及包括大容量Flash存储器存储历史数据，掉电后数据保存十年以上不丢失；采集器和集中器具有设备和工况的智能化诊断功能，出现问题时会自动上报异常，能直观了解问题点，方便维护；

集中器和采集器实现上下行通信链路转换、信息传输控制及信息存储功能。上行通信：采集器通过M-BUS总线读取所有与之相连的户用热量表数据，在其包括的微处理器的控制下，将读取的数据通过电力线载波通信模块的调制，加载到电力线上，沿电力线传输至集中器，集中器在其包括的微处理器的控制下，将接收的信号经过通过电力线载波通信模块的解调，转换为数字信号，存储或输出至供热管理中心服务器；下行通信：集中器接收来自供热管理中心服务器的信息，在其包括的微处理器的控制下，将来自的供热管理中心服务器的指令信息，通过电力线载波通信模块的调制，加载到电力线上，沿电力线传输至采集器，采集器在其包括的微处理器的控制下，将接收的信号经过通过电力线载波通信模块的解调，转换为数字信号，存储或输出至终端户用热量表。

集中器与供热管理中心服务器，都内置或外置与本地区无线网络相匹配的无线通信模块，实现热量表数据的无线数据传输，并可充分利用现有无线网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。GPRS、CDMA等无线网络覆盖范围广，信号覆盖率已经达到99％以上，只要在GPRS、CDMA等无线网络的覆盖范围之内，都可以实时进行集中器与供热管理中心服务器的无线通信，通信及时性好，传送速率可达100kbit/s以上，完全能满足本系统数据传输速率的需求，而且扩容无限制，接入地点无限制，从而方便实现管理中心服务器对下层设备的控制和管理。并且无线通讯网络用户免维护，网络一旦出现故障，由无线网络服务商进行维护。特别是GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。

因特网，英文表示为Internet，供热管理中心服务器还可以通过因特网与其他数据中心或管理系统通信，方便管理员在线数据查询、监控、收费等操作。

Claims

1.一种基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统，包括若干户用热量表和供热管理中心服务器，其特征在于，还包括采集器和集中器；所述户用热量表包括M-BUS通信模块，所述采集器包括微处理器、存储器、M-BUS通信模块和电力线载波通信模块，所述集中器包括微处理器、存储器、电力线载波通信模块和无线通信模块，所述供热管理中心服务器包括无线通信模块；所述户用热量表的M-BUS通信模块通过M-BUS总线与所述采集器的M-BUS通信模块连接并传输数据；所述采集器的电力线载波通信模块通过电力线与所述集中器的电力线载波通信模块连接并传输数据，所述集中器的无线通信模块通过无线网络与所述供热管理中心服务器的无线通信模块无线连接并传输数据，所述无线网络为GSM、GPRS、CDMA、WCDMA、EDGE以及TD-SCDMA无线网络的组合，其中，通过GPRS无线网络连接的GPRS无线通信模块，通过GPRS无线网络连接的GPRS无线通信模块，其工作在900MHz和1800MHz两个频段，采用GPRS分时复用的CLASS8标准，具有始终在线的功能，通信传输时延≤3s；通过CDMA无线网络连接的CDMA无线通信模块，其兼容IS-95A/B，IS-707数据业务，工作频率为450MHz/800MHz/1900MHz，锁机锁卡、提供开放式开发平台。

2.根据权利要求1所述的基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统，其特征在于，所述采集器的微处理器为工业级ARM9处理器，所述采集器的存储器为Flash存储器。

3.根据权利要求1或2所述的基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统，其特征在于，所述集中器的微处理器为工业级ARM9处理器，所述集中器的存储器为Flash存储器。

4.根据权利要求1所述的基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统，其特征在于，所述采集器之一与1～384个所述户用热量表并联在M-BUS总线上。

5.根据权利要求1所述的基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统，其特征在于，所述集中器设置在台区变压器低压侧，所述集中器之一与由其所在台区变压器低压侧供电的1～512个所述采集器连接。

6.根据权利要求1所述的基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统，其特征在于，所述集中器的无线通信模块为内置式或外置式。

7.根据权利要求1所述的基于复合通信方式的热计量信息远程传输系统，其特征在于，所述供热管理中心服务器与因特网相连。