ENMS直读式远程集中抄表系统

一.系统结构      ENMS直读式集抄系统由四个层次组成，从下至上分别是读数转换层、中继/供电层、数据集中层和管理层(见图1)。 读数转换层 读数转换层的作用是把各种计量表上计数器的值转换成与其对应的读数，并传送给上层设备。该层的主要设备是各种直读式远传计量表。    中继/供电层    中继/供电层的作用有两个，一是向下属的直读式表计提供可控的工作电源，二是对通信线路上的信息进行中继放大。该层的主要设备是中继器(CRU)。 图1  ENMS直读式集抄系统结构框图      数据集中层    数据集中层的作用是定时读取和储存下属各表计的数据及传递实时操作命令。该层的主要设备是集中器(TCU)。 管理层    管理层的作用是对整个系统所采集的数据进行处理、储存，并提供查询、打印等功能。该层的主要设备是电脑、打印机等。通过管理层还可以将ENMS系统的数据提供给其它管理系统使用。      ENMS直读式集抄系统的工作过程大致是这样的： 投入运行后，系统进入“待命”状态，此时只有集中器和中继器处于工作状态，可以随时接收来自管理中心的命令。如果集中器接收到来自上层的操作命令，或者集中器内预设的定时抄表时间到，系统即进入“工作”状态，此时中继器先接通各直读表的电源，然后就可根据操作命令执行各项操作了。如果连续15分钟(此时间可设置)内没有新的操作，则系统自动返回“待命”状态。    在日常情况下，管理层电脑不干预系统的运行，由集中器根据预先设定的时间和次数对其下属表计进行抄表，并对所抄数据按一定格式存储在具有掉电保护功能的存储器中。集中器对下的定时抄表次数至少每天1次。 根据需要，管理层电脑可随时读取集中器中所储存的数据；也可以通过集中器实时地对任一表计进行操作(如读取抄表数据、执行通断控制、设置相关参数等等)。管理层电脑对所读取的数据作进一步处理后，向用户提供查询服务及输出各种报表。   二.通信方式      ENMS直读式集抄系统在组成结构上类似于集散式控制系统，其数据通信由上中下三个层次组成(见图2)。上层通信是指集中器与主站电脑之间的通信，中层通信是指集中器与其下属中继器之间的通信，下层通信是中继器与其下属直读表之间的通信。这三层通信在物理结构上相互独立，对通信方式、传输介质、传输速率的要求各不相同，下面分别予以介绍。 图2  ENMS直读式集抄通信通信层次   1.上层通信      如前所述，上层通信是指集中器与主站电脑之间的通信。该层通信的主要特点是数据量较大，传输距离可能很远。如图3所示，在实际工程项目中，上层通信经常采用的方式有RS232、电话网、无线电台、RS485、局域网等。   ①RS232串行通信方式    如图3(a)所示，这是最简单也是最常用的方式，用一根RS232串行电缆将集中器的RS232口与电脑的RS232口连接起来即可。这种方式适用于集中器与主站电脑距离很近的场合，该距离应当小于15米。这种通信方式的传输速率较高，误码率很低，可靠性较高。   ②电话拨号通信方式    如图3(b)所示，当主站电脑与集中器相距较远时，可采用这种方式。主站电脑和集中器各自通过调制解调器(MODEM)与电话网连接，从理论上讲，只要通电话的地方，都可采用此方式，因此它的传输距离不受限制。这种通信方式的可靠性会受电话网传输质量的影响。      图3  ENMS系统上层通信方式   ③无线数传电台通信方式    如图3(c)所示，当主站电脑与集中器相距很远，并且无法采用电话拨号时，可采用这种方式。根据数传电台发射功率的不同，传输距离一般为数公里至数十公里。这种通信方式的传输易受杂散电波干扰，误码率较高，可靠性受到影响。   ④ RS485串行总线通信方式    如图3(d)所示，当主站电脑与集中器之间有一定距离，并且一个项目中有多台集中器时，可采用这种通信方式。该方式要求集中器具有上行RS485通信接口，主站电脑也通过一个RS232/RS485转换器与串行总线相联。在理论上，电脑与集中器间的最大距离可达到1200米，如增加中继器则还能延长传输距离。这种方式的另一个特点是可以连接多台集中器(最多255台)，因此适用于比较大型的项目。这种通信方式的传输可靠性较高，传输速率也较高。   ⑤ 局域网通信方式    如图3(e)所示，随着网络技术的飞速发展，网络的触角已伸展到我们的周围。“宽带接入”成为新建小区的亮点，因此集抄系统与网络的连接也就势在必行了。此外近年来随着无线通信网络的发展，GPRS通信方式也可用于集抄系统的上层通信。    这几种通信方式各有特点，应根据项目的具体情况选用，以期达到最佳效果。下表综合了这几种方式的情况，供参考。 通信方式 传输距离 可靠性 系统费用 适 用 范 围 RS232 ≤15m 高 低 近距离，单TCU结构 电话拨号 电话网所及处 较高 中 远程，有电话网处 无线数传 数十公里内 稍差 高 远程，无电话网处 RS485 ≤1200m 高 中 中近距离，多TCU结构 局域网 视网络规模 高 高 距离不限，有局域网处，多TCU GPRS GSM覆盖处 高 中 距离不限，有GSM网络处 2.中层通信      中层通信是指集中器与中继器之间的通信。目前一般采用RS485和局域网方式较多，其特点如上面介绍，这里不再重复。   3.下层通信      下层通信是指中继器与其下属表计之间的通信。目前采用的通信方式主要是RS485。 图4  下层通信连接示意图    从图4中可见，中继器的下行通信接口通过RS485总线与直读表连接，同时中继器所提供的直流电源通过另一对导线与直读表连接。按照目前设计，考虑到中继器电源的容量，一台中继器所能连接的直读表数为≤100个。    为方便系统的组成及供电，往往在每栋楼或每个楼道配置一台中继器，以连接整个单元各层的直读表。RS485总线通信是一种比较成熟的通信方式，无论传输速率还是可靠性都很高。   三.设备简介   1. TCU4000系列集中器      TCU4000型集中器采用模块化结构，可在线修改系统配置，具有两个硬件上互相独立的串行口，各方面的性能均有较大提高。 TCU4000型集中器的外形(A型机箱)如图5所示。    TCU4000集中器的主要技术参数如下：       ·通信接口：    上行—RS232，或RS485，或以太网                            下行—低压电力线载波或RS485。     ·通信距离：    载波通信方式：一个变压器范围内，不限相位                           485通信方式：1200米（加中继器可延长通信距离）                           RS232通信方式：15米。     ·通信速率：    上行：600、1200、2400、4800、9600、19200bps                           下行：300、600、1200、2400bps     ·下属中继/终端数：         ≤255个     ·系统配置存储器容量：   16K字节E2PROM     ·数据存储器容量：         512K字节SRAM     ·掉电数据保存时间：      ≥1年     ·工作方式：                  连续     ·电源：                       AC220V±20%  50±1Hz 图5  TCU4000系列集中器      为便于使用，现将常用TCU4000型集中器的型号及功能列于下表： 型  号 功       能 TCU4112 普通型集中器，上行RS232，下行RS485 TCU4116 普通型集中器，上行RS232，下行载波4 TCU4132 普通型集中器，上行RS232，下行RS485 TCU4136 普通型集中器，上行RS485，下行载波4 TCU4152 普通型集中器，上行GPRS，下行RS485 TCU4156 普通型集中器，上行GPRS，下行载波4 2. CRU4000中继器      CRU4000中继器是直读表系统专用的设备，它由中继器和直流稳压电源两部分组成。其主要技术参数如下：      通信方式：          上行、下行均为RS485    通信速率：          1200、2400、4800、9600可选    通信距离：          1200m    连接直读表数量：    ≦100台    输出电源电压：      DC.12V    额定输出电流：      ≦800mA    输出电源方式：      通断可控制    工作方式：          连续    电源：              AC220V±20%  50±1Hz    外形尺寸：          255mm′175mm′82mm   3. 直读式燃气表      直读式燃气表如图6所示。 图6  直读式燃气(理光)表      与传统的集抄系统不同，直读表是采用直接读取表计中机械计数器字轮位置的方法来抄表的，因此其抄表部分的电路平时可以不工作，只需在抄表时短暂地通电工作就可以了。直读表的最大特点是准确和节能。 直读式燃气(理光)表的主要技术参数：    直读位数：           4位整数1位小数    输出接口：           RS485    通信速率：           4800bps    传输距离：           ≦1200m    工作电源：           DC.9~12V    额定电流：           待机时6mA，读表时30mA    工作方式：           间歇   4．直读式水表      直读式水表见图7所示。    直读式水表的结构原理与直读式气表大致相同，其主要技术参数如下：    直读位数：           4位整数    输出接口：           RS485    通信速率：           4800bps    传输距离：           ≦1200m    工作电源：           DC.9~12V    额定电流：           待机时6mA，读表时30mA    工作方式：           间歇   图7 直读式水表   5. DHU1008A直读表集线器      直读表集线器用于在工程项目中连接分布于不同位置的直读表。由于RS485总线不允许采用多点星形布线，因此采用集线器就显得非常必要了。 DHU1008A型集中器的内部见图8所示。 图8  DHU1008A集线器内部结构      DHU1008A的主要技术参数如下：    连接直读表数：    8台    通信中继功能：    有    中继方式：           透明    线路防雷功能：    有 (现场需有防雷地线)      接线方式见图8。 图8  接线方式      J1~J8为8组接线端子，分别接到8台直读表。其中+15V、GND接电源，A、B接RS485总线。    J10为主干线输入端子，J9为主干线输出端子，定义同上。 F1~F8为8个直读表供电线路的短路保险丝。