摘要：分析国内燃气GPRS远传抄表系统的发展现状和存在问题，介绍自行开发的燃气远传抄表系统，探讨了该系统的数据采集原理、设备技术要求和安装方法。
关键词：远传抄表；设备要求；安装方法；数据采集； 非居民用户
Equipment Technical Requirements and Installation Method for Gas Remote Meter Reading System
Abstract: The development status and existing problems of domestic gas GPRS remote meter reading system are analyzed. The self-developed gas remote meter reading system is introduced. The data collection principle，equipment technical requirements and installation method of this system are discussed.
Key words: remote meter readin9；equipment requirement；installation method；data collection；nonresidential user
1 概述
杭州管道天然气市场近年来发展迅速，2010年的供气规模达31 719×
2 国内燃气远传抄表系统现状与存在问题
GPRS远传抄表系统在国内燃气行业还处于不断摸索和完善的阶段。在2005年以前，远传抄表系统主要针对居民用户燃气抄表，使用较多的是脉冲式远传抄表技术，数据采集技术落后，信号易受电磁干扰，数据稳定性和准确性不高，配件不具有通用性，运行维护成本高[1]。近几年，工业和商业用户在供销气量结构中的比例越来越高，国内开始重点推广非居民用户GPRS远传抄表管理系统，该系统是一种以现代数字通信技术、计算机软硬件技术、燃气计量技术和互联网技术为主体的实时信息采集与分析处理系统。国内在这方面积极探索和应用的主要有杭州市燃气集团有限公司、成都城市燃气公司、北京市燃气集团及贵州燃气公司等几家单位，但大多数还处于搞试点、持续改进和逐步成熟完善的阶段[2]。其中关键的因素有3个：技术水平高的远传抄表终端设备厂商较少，缺乏竞争性，核心元件数据采集单元长期运行的可靠性和稳定性不是很高；上位监控软件开发技术难度大，能完全兼容不同厂家、不同类型的数据采集终端并稳定运行的平台还很少；安装施工不规范，没有严格执行防爆、接地和间距标准，安装完毕以后问题不断，维护成本高。
杭州市燃气集团有限公司开发的远传抄表系统，引入多家终端设备厂家和上位监控软件开发公司，设定统一的技术标准和施工安装规范，促使其相互竞争，提高技术开发水平。目前已完成l 040只日用气量逾
3 杭州燃气远传抄表系统数据采集原理
杭州燃气远传抄表系统由计量表具、GPRS数据采集终端、GPRS无线通信网络、数据管理中心、上位监控软件及客户端组成，终端与公司上位采集平台的通信协议为标准MODBUS TCP协议。系统核心部分是数据采集终端和上位监控软件。
每个数据采集终端都有唯一IP地址，系统上位监控软件将所有远传表分成几十个通道，每个通道对应l0～20个数据采集终端，以队列形式排列。每隔10 min，系统会对所有通道轮询一次，数据管理中心服务器通过GPRS无线通信网络向队列中的数据采集终端依次发送链接指令，每次链接时间为5s，建立正常通信链接后，对数据采集终端进行扫描，第一次扫描不成功会再重复扫描3次，成功采集到数据采集终端完整的数据包后，再向队列中的下一个数据采集终端发送链接指令。如果网络通信连接超时，则系统认为远传表不在线，需要等待下一个轮询周期。
远传抄表系统远传实时信息主要采用IE访问模式，通过Internet互联网，只要授权的计算机都可以打开监控界面。监控界面见图l。
4设备技术要求与施工安装方法
①计量表具
膜式燃气表采用机械计数器，没有远传接口。施工时需要将机械计数器拆下，换上光电直读式数码计数器，数码计数器内部集成控制芯片，输出接口采用RS485总线。安装前需要将数码计数器读数调整为与机械计数器读数一致。非智能涡轮表和罗茨表需安装温压补偿仪，温压补偿仪应配备RS485输出接口。
②GPRS数据采集终端
数据采集终端(DTU)是远传抄表系统的重要设备之一，具有RS485／232接口，通信速率为300～115 200 bit／s，通信协议采用MODBUS RTU／ASC Ⅱ工业通信协议，内部供电为24 V直流电。l个数据采集终端一般接1～3只燃气表。数据采集终端内部结构见图2。
③GPRS数据包格式
完整的远传抄表数据包内有两种类型的数据，一种是模拟量数据，如流量、压力、温度等，通过内部控制模块转换成数字量数据；另一种是状态信号数据，如市电状态、采集终端柜门状态等开关量数据。GPRS数据采集格式见表l。
④安全栅
用于远传抄表系统的安全栅，应根据计量表具通信接口的类型进行选择。如天信罗茨表、克罗姆膜式表是四线制RS485接口，安全栅就选择LBGS8093-EX系列或2108D系列，该规格的安全栅内部已经有防浪涌功能；埃尔斯特流量计采用的是六线制RS485接口，安全栅就选择GS8193-EX系列，同时单独安装信号浪涌保护器。
⑤数据采集终端供电方式
数据采集终端有两种供电方式，一种为市电供电，另一种为太阳能供电。无论是市电供电还是太阳能供电，都需要在终端机箱内安装备用蓄电池。正常情况下，供电系统为数据采集终端供电和为蓄电池充电，当市电停电时，通过电源管理模块将供电模式切换到蓄电池供电。
数据采集终端应根据远传终端现场供电情况选择供电方式，一般优先选择市电供电，如现场取市电非常困难，则可选择太阳能电池板供电。选择太阳能供电应满足光照充足、遮挡少和安装条件良好等3个条件。
⑥接地系统
接地系统包括浪涌保护、跨接和接地3部分。浪涌保护器有电源线路SPD和信号线路SPD两种规格，分别接在数据采集终端开关电源进出总线上和流量计RS485信号总线上。
跨接是用铜导线或编织铜线将设备与金属护套管、金属护套管与对接的金属护套管、金属护套管与接地线等两个不同的设备连接起来。跨接线一般选用编织铜线或截面积为
接地是通过金属导线与接地装置连接。需要接地的点有流量计表头、数据采集终端机箱和金属护套管。与建筑物共用防雷接地体的接地电阻应小于1Ω，单独打接地桩的接地电阻应小于4Ω。与接地体连接的接地线应使用l根截面积为
⑦数据采集终端的防爆要求
绝缘电线和信号线均应要求用镀锌钢管或金属波纹管穿管安装。当现场信号线和电源线贴近燃气管道敷设时，与室内燃气管道的平行敷设净距应大于
数据采集终端机箱必须使用不锈钢防爆机箱。防爆机箱的防爆等级不低于Exd ⅡbT4。防爆机箱与仪表之间的信号线应使用防爆软管穿线，或使用DN
⑧上位监控软件建表
上位监控软件建表一般有以下3个步骤：
首先，进行SIM卡配置(即硬件绑定)。将从电信公司申请购买来的GPRS SIM卡插入专用的读卡器中，给SIM卡绑定1个IP地址，1张SIM卡对应1个IP地址，1个IP地址对应1个数据采集终端。SIM卡配置好后，插入专用无线网卡中进行测试，确认通信正常后，将SIM卡直接插到数据采集终端通信模块上的卡槽内。
其次，在上位监控软件建表功能模块中建表(即软件绑定)，就是按照功能模块的提示在之前绑定好的IP地址上配置远传表的基本信息。基本信息分为用户信息和表信息。用户信息包括用户编号、用户类别、地址、联系人、联系电话等基本信息；表信息包括表号、IP地址、用气性质、流量计类型等信息。软件上的IP地址必须和硬件上的IP地址一致。
最后是导入。导入就是将之前配置好的远传表信息写入上位监控系统控制程序中。导入有两种方式：批量导入和直接导入。批量导入就是将大批量新建的表信息添加到导入表中，再一次性自动写入；直接导入就是一个一个地写入。导入成功后服务器自动生成新的采集表。打开监控界面后，即可看到新建表的信息。
5 结语
GPRS远传抄表系统是一种先进的无线抄表技术，不仅能实现实时远传抄表，而且能在管网运行动态分析、气量调度和科学决策中发挥重要作用。杭州市燃气集团有限公司经过3年的开发，在燃气GPRS远传抄表系统设备技术和安装施工技术方面，具有很高的技术水平和丰富的管理经验，实现了不同类型的数据采集终端设备在同一套上位监控软件平台上稳定运行。目前杭州已安装并投入运行1 040个远传抄表终端，平均每个远传抄表终端造价降至l.2×104元左右(含设备、安装与维护费用)，整套系统运行状况良好，平均在线率在90％以上，促进了燃气行业远传抄表技术的进步。
参考文献：
[1] 杨建华，冯海鹏.远传抄表技术的应用现状和发展趋势[J].煤气与热力，2008，28(11)：B40-B43.
[2] 曹安民.非居民用户实时抄表与用户管理系统[J].煤气与热力，2012，32(1)：A28-A31.
[3] 中国市政工程华北设计研究院.GB 50028-2006城镇燃气设计规范[s].北京：中国建筑工业出版社，2006：48-50.
本文作者：高立鸿 沈晓东 程喜兵
作者单位：杭州市燃气集团有限公司
您可以选择一种方式赞助本站
支付宝转账赞助
微信转账赞助
