信息采集端设计

7．2．3　信息采集端设计

1）信息采集传输体系

能耗监测系统的建设中，前端数据采集设计和数据采集器的性能是能耗监测系统功能实现的关键，系统的建设由分项计量数据采集现场、数据中转站、数据中心以及相互之间的传输信道组成。

2）分项计量现场设计

能耗监测系统现场部分主要将数据采集器和各计量设备、智能水表、智能电表通过485接口相连，实现适时数据采集、存储、数据远传等功能；数据采集可以采用GPRS无线传送方式和有线传输方式传送。

现场数据采集系统原理如图7．3所示。

3）现场设备性能要求

（1）电能表

对于电能表，参照行业标准DL/T　645—1997《多功能电表通信规约》执行。电能表的精确度等级应不低于1．0级。普通电能表应具有监测和计量三相（单相）有功功率或电流的功能。多功能电能表应至少具有监测和计量三相电流、电压、有功功率、功率因数、有功电能、最大需量、总谐波含量的功能。电能表具有数据远传功能，至少应具有RS－485标准串行电气接口，采用ModBus标准开放协议或符合DL/T　645—1997《多功能电能表通信规约》中的有关规定。

图7．2　系统网络拓扑结构图

图7．3　数据采集系统原理图

（2）采集器

①通讯接口

具备以太网通讯口，用于进行本地配置和数据中心的远程数据交换。具备8～16个与计量装置进行本地数据交换的电气隔离RS－485串行接口，每个接口可选择接入电量、冷/热量、燃气、水等计量装置，其通讯波特率为1　200～115　200 bps（可选）。

②通讯及通信协议

A．与电能表的通讯接口符合DLT645—1997《多功能电能表通信规约》中规定的RS－485标准串行电气接口或GB/T19582—2008《基于ModBus协议的工业自动化网络规范》的规定。

B．采集器与数据中心链路层采用TCP/IP协议；应用层协议参考建设部《分项能耗数据传输技术导则》，协议格式使用XML形式。

C．可采用以太网（优先）、GPRS、ADSL、CDMA等方式远程传输能耗数据，与数据中心进行数据交换。

③数据采集

A．应支持根据数据中心查询命令采集和主动定时采集两种数据采集模式，且定时采集周期可以从1 min到3 h灵活配置。最低支持到1 min是为提高采集频率，增加数据详细程度。

B．支持对计量装置能耗数据的解析，具有简单算术运算功能。同时支持向不同的服务器发送解析和未解析的数据，适应多个服务器的不同需求。

C．根据远传数据包格式，在数据包中添加能耗类型、时间等附加信息，进行数据打包。

D．数据采集器应支持在扩充计量装置数量时即插即用，不得影响原有计量装置功能和使用。数据采集器须提供Web方式的配置和维护功能，Web页应具备故障检测功能，能直接对新增计量装置进行配置和维护。

E．具有实时时钟和自动同步功能。

F．支持服务器域名和多服务器使用时不同服务器不同发送间隔时间要求。

G．数据采集器每个RS485端口应具备自由扩展功能，可以使用扩展模块将每个RS485进行其他功能扩展或1拖4多口扩展，增强端口支持能力。每个模块可以支持RS485接口，也可以支持脉冲等模拟输入/输出量。

④数据远传

A．对采集并处理后的能耗数据进行实时远传。

B．支持根据数据中心命令和主动定时向计量装置发送请求命令两种远传模式。

C．在远传前，数据采集器应对数据包进行加密处理。

D．数据采集器应配置不小于16 MB的专用存储空间，支持对能耗数据7～10 d的存储。

E．如因传输网络故障等原因未能将数据实时远传，则待传输网络恢复正常后，数据采集器应利用存储的数据进行断点续传。

F．数据采集器应支持向多个数据中心（服务器）的并发访问。

⑤安全防护

A．具有防死机功能，当发生异常时可自动恢复。

B．具备对数据采集器使用者的身份验证功能。

C．严禁在数据采集器上设置后台程序，私自向指定服务器发送数据。

⑥配置和维护

A．数据采集器应具有本地配置和管理功能。

B．数据采集器应具有Web方式的配置和管理功能。

C．数据采集器应支持接收来自数据中心的查询、校时等命令。

D．数据采集器应可以在不掉电情况下更换计量装置。

E．数据采集器应支持系统的软件升级。

F．数据采集器应具有识别和传输计量装置运行状态的能力，支持对数据采集子系统、通接讯口、和采集器连接的计量装置的故障定位和诊断，并支持向数据中心上报故障信息的功能；应可以在故障发生后的10 s内通知数据中心平台监测软件。

G．具有高可靠性，通过相关产品CE认证。

H．设备应能支持各种系统方案设计并不增加成本；总线形和星形布线两种方案应同时支持，增加使用灵活度；要求产品必须具备8～16个RS485串口，并且每个口可以根据不同需求进行自由扩充；支持串口热插拔，第一次调试正常后，设备更换应即插即用，无须任何配置。

（3）其他设备

对于水表、燃气表和热（冷）量表参照行业标准CJ/T　188—2004《户用计量仪表数据传输技术条件》执行，要求配用的电流互感器的精确度等级应不低于0．5级。

4）数据采集频率

数据采集频率可根据具体需要灵活设置，在15 min/次～1 h/次之间。