青島市城陽區(qū)、即墨區(qū)、平度市因房屋入住率低、當(dāng)?shù)毓嵴卟煌晟频仍?，暫不具備?shí)行熱計(jì)量收費(fèi)條件，所有用戶均未實(shí)行熱計(jì)量收費(fèi)。而青島能源熱電集團(tuán)使用的絕大部分熱量表為進(jìn)口熱量表，帶M-bus有線遠(yuǎn)傳接口，如蘭吉爾、恩樂曼、代傲(原荷德魯美特)、丹佛斯等，國產(chǎn)品牌熱計(jì)量表安裝較少，主要有威海天罡、力創(chuàng)、瑞納等品牌熱計(jì)量表。目前由于熱計(jì)量表計(jì)體量較大，傳統(tǒng)的有線采集方式具有一定的局限性，而NB-IoT技術(shù)具有覆蓋范圍廣、成本低等特點(diǎn)，因此在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的信息化時(shí)代背景下，高效、精準(zhǔn)的還原計(jì)量數(shù)據(jù)成為熱量表運(yùn)行的關(guān)鍵。
 

　　01采集方式研究
 

　　1.1熱量表采集方式應(yīng)用現(xiàn)狀
 

　　青島能源熱電集團(tuán)自2010年實(shí)行新建小區(qū)分戶熱計(jì)量政策以來，采購的熱計(jì)量表絕大部分為進(jìn)口表計(jì)，表廠配套使用的抄表系統(tǒng)品牌不一，光市內(nèi)三區(qū)和嶗山區(qū)的分戶計(jì)量管理平臺(tái)就有5套，分別是通瑞智慧熱網(wǎng)、盛為智能熱網(wǎng)系統(tǒng)、河北工大科雅、德爾和斯達(dá)特?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
 

　　1.1.1現(xiàn)有的采集運(yùn)行方式
 

　　目前青島能源熱電集團(tuán)的熱量表上傳方式是采用有線網(wǎng)絡(luò)連接采集器，將熱量表表號(hào)與住戶相對(duì)應(yīng)，住戶熱量表數(shù)據(jù)通過M-bus協(xié)議上傳至采集器；采集器對(duì)各住戶的采集數(shù)據(jù)打包處理，利用4G網(wǎng)絡(luò)通過M-bus RTU將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至服務(wù)器。
 

　　1.1.2NB物聯(lián)網(wǎng)表的采集運(yùn)行方式
 

　　NB-IoT是指窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band -Internet of Things)技術(shù)，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)包括NB-IoT終端，NB-IoT基站，NB-IoT分組核心網(wǎng)，IoT連接管理平臺(tái)和行業(yè)應(yīng)用服務(wù)器。需要升級(jí)現(xiàn)網(wǎng)基站支持NB-IoT業(yè)務(wù)，部署NB-IoT業(yè)務(wù)專用的EPC(CloudEdge)，需要新部署IoT連接管理平臺(tái)。
 

圖1
 

　　為了保證物聯(lián)網(wǎng)智能熱表數(shù)據(jù)采集更加快速，強(qiáng)化智能控制效果，需要在熱表當(dāng)中安裝 SIM卡，其核心功能是存儲(chǔ)熱表數(shù)據(jù)，而且可以識(shí)別用戶真實(shí)身份，SIM 卡的制作與使用流程如下：
 

　　物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營企業(yè)，直接向 SIM 生產(chǎn)商提出相應(yīng)的需求，提供移動(dòng)用戶的識(shí)別碼與密鑰信息，SIM 卡生產(chǎn)商根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營企業(yè)所提出的要求進(jìn)行制作，使用方向物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商購買 SIM卡，同時(shí)進(jìn)行激活與鑒權(quán)，保證智能熱表的各項(xiàng)功能得到很好實(shí)現(xiàn)。使用方屬于服務(wù)購買方，僅負(fù)責(zé)應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營企業(yè)負(fù)責(zé)后續(xù)的運(yùn)維管理。
 

　　1.2兩種采集方式對(duì)比
 

　　1.2.1費(fèi)用對(duì)比
 

　　青島能源熱電集團(tuán)市內(nèi)三區(qū)和嶗山區(qū)的五家遠(yuǎn)傳系統(tǒng)費(fèi)用情況：在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上傳方面，集團(tuán)投入總費(fèi)用約6417萬元，平均270元/塊。其中費(fèi)用包含：前期投資和運(yùn)行維護(hù)兩部分，前期投資的費(fèi)用包括施工費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)用、軟件費(fèi)用、調(diào)試費(fèi)用等，運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用主要包括通訊費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用、人工材料等，含9年質(zhì)保。還有通訊費(fèi)：采集器的年度費(fèi)用采用包年的方式，費(fèi)用為50元左右，一個(gè)采集器可帶戶表約100塊左右。
 

　　通過了解燃?xì)夤揪用裼脷獗?，其采用的是窄帶物?lián)網(wǎng)技術(shù)，自帶NB-IoT通訊模組，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街付ê笈_(tái)，形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)上傳可實(shí)現(xiàn)低功耗及較為穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。費(fèi)用：燃?xì)獗淼牟少徺M(fèi)用290塊錢左右，包括基表，通訊模塊和10年的通訊費(fèi)(每24小時(shí)采集一次)，其次建立數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，每年按照平臺(tái)建設(shè)合同值按比例約定每年維護(hù)費(fèi)用。安裝位置為用戶戶內(nèi)，信號(hào)較好、采集率較高。
 

　　1.2.2現(xiàn)有采集方式存在問題
 

　　熱量表拆裝不規(guī)范導(dǎo)致遠(yuǎn)傳故障，熱量表拆檢時(shí)，在拆裝熱量表的過程中，遠(yuǎn)傳線纜連接不規(guī)范而導(dǎo)致上傳故障；
 

　　管道井的相關(guān)問題，一是部分管道井內(nèi)的環(huán)境潮濕或存在長期漏水的問題，導(dǎo)致遠(yuǎn)傳線路受到腐蝕，影響數(shù)據(jù)傳輸；二是住戶在管道井內(nèi)堆放雜物導(dǎo)致線路故障，增加維修難度和工作量；
 

　　網(wǎng)絡(luò)信號(hào)問題，部分小區(qū)存在樓體結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致采集器所在位置的通信信號(hào)不穩(wěn)定，影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
 

　　1.2.3NB物聯(lián)網(wǎng)表優(yōu)勢(shì)
 

　　終端表計(jì)企業(yè)不需要自己組網(wǎng)、不需要網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和升級(jí)；
 

　　海量連接：每小區(qū)可達(dá)10萬連接，NB-IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升，這也就意味著，在同一基站的情況下，NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50~100倍的接入數(shù)；
 

　　超低功耗：電池壽命長達(dá)十年，低功耗特性是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一項(xiàng)重要指標(biāo)，特別對(duì)于一些不能經(jīng)常更換電池的設(shè)備和場(chǎng)合，如安置于高山荒野偏遠(yuǎn)地區(qū)中的各類傳感監(jiān)測(cè)設(shè)備，它們不可能像智能手機(jī)一天一充電，長達(dá)幾年的電池使用壽命是最本質(zhì)的需求；在電池技術(shù)無法取得突破的前提下，只能通過降低設(shè)備功耗以延長電池供電時(shí)間；通信設(shè)備消耗的能量往往與數(shù)據(jù)量或速率相關(guān)，即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出數(shù)據(jù)包的大小決定了功耗的大小；數(shù)據(jù)量小，設(shè)備的調(diào)制解調(diào)器和功放就可以調(diào)到非常小的水平；NB-IoT聚焦小數(shù)據(jù)量、小速率應(yīng)用，因此NB-IoT設(shè)備功耗可以做到非常小，可以保障電池5年以上的使用壽命；
 

　　深度覆蓋：能實(shí)現(xiàn)比 GSM 高20db的覆蓋增益，NB-IoT比LTE提升20dB增益，相當(dāng)于發(fā)射功率提升了 100倍，即覆蓋能力提升了100倍，就算在地下車庫、地下室、地下管道等信號(hào)難以到達(dá)的地方也能覆蓋到；
 

　　安全性：繼承4G網(wǎng)絡(luò)安全能力，支持雙向鑒權(quán)以及空口嚴(yán)格加密，確保用戶數(shù)據(jù)的安全性；
 

　　穩(wěn)定可靠：能提供電信級(jí)的可靠性接入，有效支撐IoT應(yīng)用和智慧城市解決方案，NB-IoT直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，即可與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基站復(fù)用以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，但是使用單獨(dú)的180KHz頻段，不占用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的語音和數(shù)據(jù)帶寬，保證傳統(tǒng)業(yè)務(wù)和未來物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)可同時(shí)穩(wěn)定、可靠的進(jìn)行；以智能抄表應(yīng)用為例，與采用有線PLC抄表數(shù)據(jù)回收成功率在60%左右相比，NB-IoT可以保證數(shù)據(jù)成功回收率達(dá)99%，可靠性大大提高；
 

　　低成本：低速率低功耗低帶寬帶來的是低成本優(yōu)勢(shì)，NB-IoT芯片可以做得很小，芯片成本往往和芯片尺寸相關(guān)，尺寸越小，成本越低，模塊的成本也隨之變低。
 

圖2
 

　　02數(shù)據(jù)采集協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化
 

　　青島能源熱電集團(tuán)熱表品牌雜亂不一，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)品牌繁多，管理相對(duì)困難，只有對(duì)數(shù)據(jù)采集的方式和渠道進(jìn)行規(guī)范，才能夠快速、準(zhǔn)確抓取有效數(shù)據(jù)，并有效降低數(shù)據(jù)異常、數(shù)據(jù)濫用所帶來的一系列危害，從而為企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型創(chuàng)造有利條件。
 

　　據(jù)了解，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)從底層向上分為下位機(jī)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)三個(gè)層次，上位機(jī)通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與下位機(jī)交換數(shù)據(jù)、發(fā)起和應(yīng)答指令，我們通過擬定數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，打通整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程，也就是無論熱表是何品牌、采集器是何品牌，都能完成數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確傳輸。截止目前青島能源熱電集團(tuán)已完成了采集器及上位抄表軟件接口的開發(fā)及測(cè)試，制定了交叉測(cè)試方案，通過交叉測(cè)試的方式，相互驗(yàn)證各遠(yuǎn)傳系統(tǒng)廠家的采集器、上位軟件接口開發(fā)效果及穩(wěn)定性，取得了很好效果。
 

　　03結(jié)論
 

　　數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，不僅需要依靠扎實(shí)的技術(shù)手段作后盾，更需要設(shè)備、平臺(tái)和系統(tǒng)的配合運(yùn)用。充分調(diào)動(dòng)多種因素，把技術(shù)、制度的作用放大，將有助于企業(yè)管理者明確數(shù)據(jù)采集、應(yīng)用、分享的界限所在，從而在合規(guī)范圍內(nèi)使用計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行分析。
 

　　另外，隨著智能熱表應(yīng)用持續(xù)增長和全球物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展，智能熱表以及各儀表行業(yè)迎來了NB-IoT新的發(fā)展機(jī)遇。
 

　　下一步青島能源熱電集團(tuán)將深入實(shí)地考察，針對(duì)開放式管道井或管道井封閉管理較差的供熱計(jì)量小區(qū)試點(diǎn)，通過引入NB-IoT無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式以及通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化采集實(shí)現(xiàn)降低采集故障率以及分戶計(jì)量數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)化工作，更好地發(fā)揮平臺(tái)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的指導(dǎo)作用。
 

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