【摘 要】本文介紹了基于M-BUS儀表總線的熱量表遠傳抄表系統(tǒng)，論述了熱量表遠程抄表系統(tǒng)的組成、功能、特點。

【關(guān)鍵詞】M-BUS儀表總線；熱量表；GPRS；集中器

1、背景

隨著全國供熱企業(yè)供熱計量節(jié)能改造的逐步實施，分戶熱計量技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，大量的熱量表安裝在居民小區(qū)內(nèi)，這對熱力公司的收費管理與服務(wù)水平提出了更高的要求。隨著熱量表安裝數(shù)量增加，早期采用的人工抄表方式工作量大、誤抄漏抄等問題日益暴露。很多公司開發(fā)了一種快速便捷、準確穩(wěn)定的抄表方式，能夠做到熱表數(shù)據(jù)的實時讀取，為熱力公司大大節(jié)省了抄表員的開支以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)滯后問題。

2、系統(tǒng)各組成要素

抄表系統(tǒng)分為三部分：戶用表及其傳輸部分、集中器及其傳輸部分、管理中心系統(tǒng)。小區(qū)各樓中的熱量表通過M-BUS總線連接到樓內(nèi)的集中器，各樓中的集中器間也通過M-BUS總線連接在一起，再由通訊網(wǎng)絡(luò)(如：GPRS無線網(wǎng)絡(luò)等)將各個熱量表數(shù)據(jù)發(fā)送到管理中心計算機，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集群自動抄表。

3、熱量表及其通訊

熱量表以單片機和高精度傳感器為基礎(chǔ)，通過溫度和流量兩種傳感器，分別測得熱載體在進水口和出水口的溫度和流量，再經(jīng)過密度和熱焓值的補償及積分計算而得到熱量值。用戶通過按鍵可以顯示熱量表數(shù)據(jù)，包括供、回水溫度；瞬時流量；總流量；剩余熱量值等。帶有M-BUS接口的熱量表再將這些數(shù)據(jù)通過M-BUS上傳至集中器，再由集中器經(jīng)GPRS無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至管理中心的電腦。

4、M-Bus儀表總線

1）簡介、優(yōu)點

M-Bus儀表總線屬于局域網(wǎng)（Local Area Network，簡稱LAN），是處于同一幢建筑、同一大學(xué)或方圓幾公里遠地域內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)，被用于連接遠程監(jiān)控計算機和工作站、測量儀表等設(shè)備，以便資源共享和數(shù)據(jù)傳輸。M-Bus儀表總線具有LAN的三個基本特征：（1）范圍，（2）傳輸技術(shù)，（3）拓撲結(jié)構(gòu)。LAN具有星形（Star Topology）、環(huán)形 (Ring Topology)和總線形 (Bus Topology)拓撲結(jié)構(gòu)。M-Bus一般采用總線形拓撲結(jié)構(gòu)。

M-BUS在技術(shù)上明顯優(yōu)于RS485、LONWORK等其它總線結(jié)構(gòu)，主要特點如下：

a)兩線制總線，通常采用雙絞線，沒有正負極性之分。施工布線簡單；

b）采用獨特的電平特征傳輸數(shù)字信號，抗干擾能力強；

c）總線供電，降低維護成本；

d）總線型拓撲結(jié)構(gòu)，擴展方便，組網(wǎng)成本低；

e）主從式異步半雙工傳輸，采用主叫/應(yīng)答的通信方式，有專門設(shè)計的報文格式。

2）M-Bus總線的結(jié)構(gòu)模型及特點

國際標準化組織（ISO）于1978年提出了OSI(open System Interconnection，即開放系統(tǒng)互聯(lián))七層參考模型。M-Bus總線協(xié)議以ISO-OSI參考模型作為參考，但是只采用了OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層：

1)物理層

物理層的功能是提供一條“非結(jié)構(gòu)位流”傳送的物理通道，并為數(shù)據(jù)鏈路層提供建立、維護和解除物理連接。物理層規(guī)定了主站與從站之間的物理接口的物理和電氣特性，負責(zé)物理媒體上信息的接收和發(fā)送。M-Bus的物理層采用M-Bus總線標準。

2)數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層的功能是在物理連接的基礎(chǔ)上建立、維護和解除數(shù)據(jù)連接。數(shù)據(jù)鏈路層以幀為單位傳輸信息，在每幀信息中附加了許多協(xié)議控制信息（如同步信息、地址信息、糾錯信息、應(yīng)答信息等），以保證信息無差錯傳送。M-Bus的數(shù)據(jù)鏈路層采用IEC870標準。

3)應(yīng)用層

應(yīng)用層是直接面對用戶的一層。主要功能包括讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)、密鑰設(shè)定、廣播校對，以及更改通信速率等等。M-Bus的應(yīng)用層采用EN1434-3標準。

M-Bus總線協(xié)議為主-從結(jié)構(gòu)的半雙工通訊方式，可以進行一主一從或一主多從的操作，從站均有各自的地址編碼。采用0.5mm2雙絞線，連接250個從站時，最遠連接距離可達到380m。采用1.5mm2雙絞線，連接64個從站時，最遠連接距離可達到3600m。M-Bus總線結(jié)構(gòu)由主站(Master station)，以及掛接在雙絞線上的一系列從站（Slave station）組成，從站之間彼此并聯(lián)。

5、集中器與管理中心的通訊

熱網(wǎng)的特點是點多面廣，距離較遠，現(xiàn)場情況千差萬別。遠程抄表通訊方式有：電話線抄表、數(shù)傳電臺抄表、無線GPRS抄表和以太網(wǎng)（寬帶抄表），它們各有所長。四種遠程抄表方案的比較如表1所示：

目前采用GPRS無線通信方式實現(xiàn)熱量表無線抄表系統(tǒng)是比較普遍的。使用GPRS熱量表遠程抄表系統(tǒng)，可以自動讀取和處理熱量表的數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)抄表系統(tǒng)的自動化、遠程化、網(wǎng)絡(luò)化，可以充分彌補現(xiàn)有通信方式的不足。這樣的無線抄表系統(tǒng)可以節(jié)省大量的人力，提高工作效率，降低出錯率，而且可以存儲大量的數(shù)據(jù)，方便查詢和檢索，綜合而言，GPRS遠程抄表方案的適用性比其他方案更強一些。GPRS的接入設(shè)備選為DTU模塊。每個模塊在使用時需要安裝SIM卡，和手機一樣在移動網(wǎng)中具有唯一的ID。DTU提供RS232的數(shù)據(jù)接口，數(shù)據(jù)傳送是完全透明的。

6、管理中心

管理中心用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理。集中器上傳的數(shù)據(jù)儲存在上位機的數(shù)據(jù)庫中，通過管理中心的軟件可實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的錄入、查詢、報表生成、打印、故障報警以及系統(tǒng)綜合維護等功能。集中器的數(shù)據(jù)通過GPRS無線傳輸網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，管理中心具有固定IP地址的遠程服務(wù)器內(nèi)安裝有數(shù)據(jù)采集軟件，系統(tǒng)按照設(shè)定的時間間隔自動采集各從站的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)保存至上位機的數(shù)據(jù)庫中，管理中心軟件接收各熱量表通訊終端發(fā)來的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析處理；保存各終端的動態(tài)IP地址，監(jiān)視各終端的狀態(tài)；維護熱網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，提供用戶數(shù)據(jù)查詢、打印報表等。

參考文獻

[1]劉學(xué)斌.熱量表集中遠傳抄表系統(tǒng)的分類和應(yīng)用.區(qū)域供熱2010，4期