耗能表戶外計量自動抄表系統(tǒng)
一、耗能表戶外計量的必要性和可行性
1）必要性：目前我國普遍采用將冷水表、熱水表、氣表安裝在用戶室內(nèi)，尤其是北方地區(qū)防凍的需要更是這樣，電度表以前安裝在室內(nèi)，現(xiàn)在安裝在樓道內(nèi)。每月水表、氣表、電表入戶抄表收費給用戶帶來很多麻煩，給抄表人員帶來煩腦，造成很多不必要糾紛。為了有效解決入戶抄表收費存在的諸多弊端，提高效率，避免入戶抄表引發(fā)的治安問題（如冒充收費人員入室搶劫）和杜絕拖欠費用。因此耗能表戶外計量呼聲越來越高，尤其對高層、豪華居住小區(qū)，耗能表戶外計量是非常必要的，傳統(tǒng)抄表方式已經(jīng)不能適應今后住宅的發(fā)展要求。
2）可行性：隨著電子技術、傳感技術、自動控制技術和計算機技術的發(fā)展，耗能表戶外計量已經(jīng)開發(fā)出不少產(chǎn)品。主要分為三大類：IC卡類、電力載波、遠傳抄表三種戶外計量方式。建設部《2000年小康型城鄉(xiāng)住宅科技產(chǎn)業(yè)工程城市示范小區(qū)規(guī)劃設計導則（修改稿）》中已經(jīng)明確提出："推廣應用戶外計量（含水、電、暖、燃氣表）技術"。在《中國住宅戶年品發(fā)展綱要》中也明確提出：實現(xiàn)方便查表，不干擾住戶，使大量人工查表工作逐步過渡到數(shù)字化傳送，開發(fā)智能化的水、電、氣、熱計量裝置及接口箱柜。智能化計量裝置的開發(fā)要達到準確計量、抗干擾能力強、穩(wěn)定性與耐久性好，使用安全，防盜等基本技術性能要求。目前耗能表戶外計量自動抄表系統(tǒng)已經(jīng)達到可實用的地步。
二、戶外計量的三種方式 IC卡表、電力載波、遠傳抄表是目前國內(nèi)外普遍采用的三種耗能戶外計量的方式。
1. IC卡表自動抄表系統(tǒng)
a. IC卡表在我國使用狀況 80年代，遼寧省從國外引進使用投幣式預付費電度表，用戶通過購買特制的硬幣用電。但是不久，供電部門就將耗費巨資安裝的設備全部拆除了，因為有人用冰把硬幣凍成冰幣后投入幣箱，即可免費用電，又不留任何偷電證據(jù)。鑒于預付費系統(tǒng)所具有的顯而易見的優(yōu)越性，國內(nèi)一直沒有停止開發(fā)，不久磁卡式問世，因為存在失磁的缺點，很快就被淘汰。
近年來IC卡預付費系統(tǒng)開始出現(xiàn)，目前僅從IC卡在電預付領域的企業(yè)就多達290多家。此類用戶在天津已有70萬用戶，南京有20萬用戶，北京有150萬用戶。然而在一片喜悅中，IC卡的一些致命的技術隱患將使IC卡的使用重演80年代遼寧的投幣式預付系統(tǒng)的悲劇。有關部門已發(fā)布文件停止使用。
b. IC卡預付費系統(tǒng)的主要問題
?、?技術不成熟 主要表現(xiàn)在它的控制部門質(zhì)量不過關，經(jīng)常出現(xiàn)誤報警。即用戶IC卡中還有足夠的電量但在使用電時，表會產(chǎn)生報警，且停止供電，造成有卡卻無法用電的現(xiàn)象。
② 利用IC卡預付費這種方式，只適合于散戶，不便于物業(yè)管理。在美國、西歐等國家IC卡用于一些低檔飯店、汽車旅館中和一些流動性的場所。IC卡在國外至今仍未被廣泛應用。
?、?將IC卡應用于家庭中，會有許多不妥之處，由原有入戶查表改為坐堂收費，消費者卻承擔原本屬于售賣方的勞動。若卡式表收費網(wǎng)點過少，用戶交費必然不便，若過來，將耗費大量資金造成浪費，加重管理部門負擔。
④ 隨電子技術和微機的不斷普及，IC卡質(zhì)量不過關，很容易被解密，造成假卡情況，這樣就給物業(yè)管理和國家?guī)砭薮蟮膿p失。
⑤ 售后服務難以解決，若IC卡及智能表出現(xiàn)問題，必須要即時維修，這樣物業(yè)管理和有關部門要投入很大的人力和物力，維修費用誰負擔是一個比較難解決的矛盾。
?、?IC卡表抗干擾能力弱，質(zhì)量問題突出，特別是開放的讀寫窗口，易受外界攻擊，造成控制系統(tǒng)失效，難以取證認定，極易發(fā)生用電糾紛。
⑦ 價格高、壽命短，綜合效益差，使用風險大。
?、?難以適應電價變動的要求，在電價調(diào)整時可能影響社會穩(wěn)定。
⑨ 難以上網(wǎng)抄讀耗能表數(shù)據(jù)，更不能實現(xiàn)整個小區(qū)及城市水網(wǎng)、氣網(wǎng)、電網(wǎng)的自動抄收銀行收款。
?、?對于水、電、氣管理部門難以動態(tài)管理。
2. 電力載波自動抄表系統(tǒng)
a. 電力載波的基本原理：把水表、電表、氣表的數(shù)據(jù)通過采集終端設備將數(shù)據(jù)調(diào)制后，通過電力線傳送，在接收端解調(diào)還原成數(shù)據(jù)信號，在同一臺配電變壓供電范圍內(nèi)用戶統(tǒng)一編址，并由采集器巡回讀寫。電力載波重要優(yōu)點利用電力線傳輸，節(jié)省資源。
b. 電力載波應用狀況 為什么我國采用電力載波抄表系統(tǒng)遲遲問世呢？關鍵技術不能解決。由于國外公共電力網(wǎng)想當純凈，有專用濾波系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中不會受外界干擾。我國的電網(wǎng)在傳輸數(shù)據(jù)過程中，經(jīng)常會受無線電信號、電磁信號、脈沖信號的干擾，導致傳輸數(shù)據(jù)錯碼、丟碼的情況。在家用電器啟動時，瞬間會產(chǎn)生極大的電壓，產(chǎn)生許多脈沖信號，這些干擾信號都疊加在電網(wǎng)上，造成數(shù)據(jù)傳輸結果與原表的誤差。要解決我國電網(wǎng)的純凈度，就需要相當大的投資，并且必須解決的許多關鍵性技術問題。抗干擾接收問題和信號處理問題，與我國電力線上的電磁干擾和負載變化產(chǎn)生干擾是電力載波抄表系統(tǒng)的難題。電力線各種干擾幅度很大，數(shù)據(jù)信號可能完全被淹沒在噪聲之中，另一個難題是在上位設備接收端要同時處理多個發(fā)送信息，這些信息相互混迭必須通過特定的方法提取。因此電力載波抄表系統(tǒng)在我國還不太適合。
3. 遠傳抄表系統(tǒng)
a. 基本工作原理：利用電子技術和傳感技術，對傳統(tǒng)電表、水表、氣表加以改進，使其成為遠傳表，在戶外裝一套計量系統(tǒng)，將每一個計量表傳感器傳出的數(shù)據(jù)，送到每個表的采集器存儲，經(jīng)過函數(shù)變換送到智能電路單元，各單元通過數(shù)據(jù)總線并連，在數(shù)據(jù)總線上任何一點皆可以用裝有接收卡的計算機直接對話，自動抄收三表數(shù)據(jù)。
（一）遠傳耗能表
本系統(tǒng)所采用的計量電、水、天燃氣等耗能量的表具是一種既能直觀顯示相關能耗計量數(shù)據(jù)，又能產(chǎn)生相關能耗計量脈沖信號的新型計量表具，它實際上是一種加裝了傳感器的電表、水表、天燃氣表等。而傳感器實質(zhì)上是一種基于磁電轉換技術，光電轉換技術的脈沖電路單元。例如，在普通轉盤計數(shù)的水表（或天燃氣表）中加裝霍爾元件和磁鐵，即可構成基于磁電轉換技術的傳感器。
霍爾元件固定安裝在計數(shù)轉盤附近，永磁鐵安裝在計數(shù)盤（例如0.01立方米）位上，則根據(jù)洛侖磁公式 或 當轉盤每轉一圈，永磁鐵經(jīng)過霍爾元件一次即在信號端產(chǎn)生一個計量脈沖，對應0.01米3，其工作電壓由采集器提供。在住宅耗能自動抄收系統(tǒng)中，各種用戶耗能數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)據(jù)信號的各種轉換均由遠傳耗能表完成，這些表，在該系統(tǒng)中包括遠傳冷、熱水表、遠傳電表、遠傳煤氣表，遠傳耗能表一般是在保證計量的可靠性及準確性的前提下，在普通耗能表的基礎上進行相應的改制得到的。
遠傳耗能表均為機械轉盤式（也可以根據(jù)要求采用電子式耗能表），將磁感應探頭裝在耗能表的某一刻度上，并通過磁屏蔽防止外界磁場的干擾后，便將一臺一次表改制成遠傳耗能表。轉軸的圈數(shù)通過探頭組件的輸出端送到用戶部件，該數(shù)據(jù)通過一定的倍率計算便成為最終的耗能數(shù)據(jù)。 低溫能量計和高溫能量計與水表的傳感器和進出水管內(nèi)的溫度傳感器相連接，計量水表傳感器輸出脈沖數(shù)量和進出水的溫差，用下式計算出實際耗費的能量： 耗費能量=|入水溫度-出水溫度|×水的比熱×脈沖數(shù) ×每個脈沖代表的流量數(shù) 系統(tǒng)的計費原理是通過測量流經(jīng)空調(diào)/采暖設備的冷凍/熱水流量和溫差，得出每一個用戶單位的實際耗冷/熱量和公共區(qū)域耗冷/熱量以及整座大廈/小區(qū)的總耗冷/熱量，并計量整個空調(diào)（采暖）系統(tǒng)的用電量，從而最準確地計算出每月用戶使用的空調(diào)/采暖費用。
一、耗能表戶外計量的必要性和可行性
1）必要性：目前我國普遍采用將冷水表、熱水表、氣表安裝在用戶室內(nèi)，尤其是北方地區(qū)防凍的需要更是這樣，電度表以前安裝在室內(nèi)，現(xiàn)在安裝在樓道內(nèi)。每月水表、氣表、電表入戶抄表收費給用戶帶來很多麻煩，給抄表人員帶來煩腦，造成很多不必要糾紛。為了有效解決入戶抄表收費存在的諸多弊端，提高效率，避免入戶抄表引發(fā)的治安問題（如冒充收費人員入室搶劫）和杜絕拖欠費用。因此耗能表戶外計量呼聲越來越高，尤其對高層、豪華居住小區(qū)，耗能表戶外計量是非常必要的，傳統(tǒng)抄表方式已經(jīng)不能適應今后住宅的發(fā)展要求。
2）可行性：隨著電子技術、傳感技術、自動控制技術和計算機技術的發(fā)展，耗能表戶外計量已經(jīng)開發(fā)出不少產(chǎn)品。主要分為三大類：IC卡類、電力載波、遠傳抄表三種戶外計量方式。建設部《2000年小康型城鄉(xiāng)住宅科技產(chǎn)業(yè)工程城市示范小區(qū)規(guī)劃設計導則（修改稿）》中已經(jīng)明確提出："推廣應用戶外計量（含水、電、暖、燃氣表）技術"。在《中國住宅戶年品發(fā)展綱要》中也明確提出：實現(xiàn)方便查表，不干擾住戶，使大量人工查表工作逐步過渡到數(shù)字化傳送，開發(fā)智能化的水、電、氣、熱計量裝置及接口箱柜。智能化計量裝置的開發(fā)要達到準確計量、抗干擾能力強、穩(wěn)定性與耐久性好，使用安全，防盜等基本技術性能要求。目前耗能表戶外計量自動抄表系統(tǒng)已經(jīng)達到可實用的地步。
二、戶外計量的三種方式 IC卡表、電力載波、遠傳抄表是目前國內(nèi)外普遍采用的三種耗能戶外計量的方式。
1. IC卡表自動抄表系統(tǒng)
a. IC卡表在我國使用狀況 80年代，遼寧省從國外引進使用投幣式預付費電度表，用戶通過購買特制的硬幣用電。但是不久，供電部門就將耗費巨資安裝的設備全部拆除了，因為有人用冰把硬幣凍成冰幣后投入幣箱，即可免費用電，又不留任何偷電證據(jù)。鑒于預付費系統(tǒng)所具有的顯而易見的優(yōu)越性，國內(nèi)一直沒有停止開發(fā)，不久磁卡式問世，因為存在失磁的缺點，很快就被淘汰。
近年來IC卡預付費系統(tǒng)開始出現(xiàn)，目前僅從IC卡在電預付領域的企業(yè)就多達290多家。此類用戶在天津已有70萬用戶，南京有20萬用戶，北京有150萬用戶。然而在一片喜悅中，IC卡的一些致命的技術隱患將使IC卡的使用重演80年代遼寧的投幣式預付系統(tǒng)的悲劇。有關部門已發(fā)布文件停止使用。
b. IC卡預付費系統(tǒng)的主要問題
?、?技術不成熟 主要表現(xiàn)在它的控制部門質(zhì)量不過關，經(jīng)常出現(xiàn)誤報警。即用戶IC卡中還有足夠的電量但在使用電時，表會產(chǎn)生報警，且停止供電，造成有卡卻無法用電的現(xiàn)象。
② 利用IC卡預付費這種方式，只適合于散戶，不便于物業(yè)管理。在美國、西歐等國家IC卡用于一些低檔飯店、汽車旅館中和一些流動性的場所。IC卡在國外至今仍未被廣泛應用。
?、?將IC卡應用于家庭中，會有許多不妥之處，由原有入戶查表改為坐堂收費，消費者卻承擔原本屬于售賣方的勞動。若卡式表收費網(wǎng)點過少，用戶交費必然不便，若過來，將耗費大量資金造成浪費，加重管理部門負擔。
④ 隨電子技術和微機的不斷普及，IC卡質(zhì)量不過關，很容易被解密，造成假卡情況，這樣就給物業(yè)管理和國家?guī)砭薮蟮膿p失。
⑤ 售后服務難以解決，若IC卡及智能表出現(xiàn)問題，必須要即時維修，這樣物業(yè)管理和有關部門要投入很大的人力和物力，維修費用誰負擔是一個比較難解決的矛盾。
?、?IC卡表抗干擾能力弱，質(zhì)量問題突出，特別是開放的讀寫窗口，易受外界攻擊，造成控制系統(tǒng)失效，難以取證認定，極易發(fā)生用電糾紛。
⑦ 價格高、壽命短，綜合效益差，使用風險大。
?、?難以適應電價變動的要求，在電價調(diào)整時可能影響社會穩(wěn)定。
⑨ 難以上網(wǎng)抄讀耗能表數(shù)據(jù)，更不能實現(xiàn)整個小區(qū)及城市水網(wǎng)、氣網(wǎng)、電網(wǎng)的自動抄收銀行收款。
?、?對于水、電、氣管理部門難以動態(tài)管理。
2. 電力載波自動抄表系統(tǒng)
a. 電力載波的基本原理：把水表、電表、氣表的數(shù)據(jù)通過采集終端設備將數(shù)據(jù)調(diào)制后，通過電力線傳送，在接收端解調(diào)還原成數(shù)據(jù)信號，在同一臺配電變壓供電范圍內(nèi)用戶統(tǒng)一編址，并由采集器巡回讀寫。電力載波重要優(yōu)點利用電力線傳輸，節(jié)省資源。
b. 電力載波應用狀況 為什么我國采用電力載波抄表系統(tǒng)遲遲問世呢？關鍵技術不能解決。由于國外公共電力網(wǎng)想當純凈，有專用濾波系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中不會受外界干擾。我國的電網(wǎng)在傳輸數(shù)據(jù)過程中，經(jīng)常會受無線電信號、電磁信號、脈沖信號的干擾，導致傳輸數(shù)據(jù)錯碼、丟碼的情況。在家用電器啟動時，瞬間會產(chǎn)生極大的電壓，產(chǎn)生許多脈沖信號，這些干擾信號都疊加在電網(wǎng)上，造成數(shù)據(jù)傳輸結果與原表的誤差。要解決我國電網(wǎng)的純凈度，就需要相當大的投資，并且必須解決的許多關鍵性技術問題。抗干擾接收問題和信號處理問題，與我國電力線上的電磁干擾和負載變化產(chǎn)生干擾是電力載波抄表系統(tǒng)的難題。電力線各種干擾幅度很大，數(shù)據(jù)信號可能完全被淹沒在噪聲之中，另一個難題是在上位設備接收端要同時處理多個發(fā)送信息，這些信息相互混迭必須通過特定的方法提取。因此電力載波抄表系統(tǒng)在我國還不太適合。
3. 遠傳抄表系統(tǒng)
a. 基本工作原理：利用電子技術和傳感技術，對傳統(tǒng)電表、水表、氣表加以改進，使其成為遠傳表，在戶外裝一套計量系統(tǒng)，將每一個計量表傳感器傳出的數(shù)據(jù)，送到每個表的采集器存儲，經(jīng)過函數(shù)變換送到智能電路單元，各單元通過數(shù)據(jù)總線并連，在數(shù)據(jù)總線上任何一點皆可以用裝有接收卡的計算機直接對話，自動抄收三表數(shù)據(jù)。
（一）遠傳耗能表
本系統(tǒng)所采用的計量電、水、天燃氣等耗能量的表具是一種既能直觀顯示相關能耗計量數(shù)據(jù)，又能產(chǎn)生相關能耗計量脈沖信號的新型計量表具，它實際上是一種加裝了傳感器的電表、水表、天燃氣表等。而傳感器實質(zhì)上是一種基于磁電轉換技術，光電轉換技術的脈沖電路單元。例如，在普通轉盤計數(shù)的水表（或天燃氣表）中加裝霍爾元件和磁鐵，即可構成基于磁電轉換技術的傳感器。
霍爾元件固定安裝在計數(shù)轉盤附近，永磁鐵安裝在計數(shù)盤（例如0.01立方米）位上，則根據(jù)洛侖磁公式 或 當轉盤每轉一圈，永磁鐵經(jīng)過霍爾元件一次即在信號端產(chǎn)生一個計量脈沖，對應0.01米3，其工作電壓由采集器提供。在住宅耗能自動抄收系統(tǒng)中，各種用戶耗能數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)據(jù)信號的各種轉換均由遠傳耗能表完成，這些表，在該系統(tǒng)中包括遠傳冷、熱水表、遠傳電表、遠傳煤氣表，遠傳耗能表一般是在保證計量的可靠性及準確性的前提下，在普通耗能表的基礎上進行相應的改制得到的。
遠傳耗能表均為機械轉盤式（也可以根據(jù)要求采用電子式耗能表），將磁感應探頭裝在耗能表的某一刻度上，并通過磁屏蔽防止外界磁場的干擾后，便將一臺一次表改制成遠傳耗能表。轉軸的圈數(shù)通過探頭組件的輸出端送到用戶部件，該數(shù)據(jù)通過一定的倍率計算便成為最終的耗能數(shù)據(jù)。 低溫能量計和高溫能量計與水表的傳感器和進出水管內(nèi)的溫度傳感器相連接，計量水表傳感器輸出脈沖數(shù)量和進出水的溫差，用下式計算出實際耗費的能量： 耗費能量=|入水溫度-出水溫度|×水的比熱×脈沖數(shù) ×每個脈沖代表的流量數(shù) 系統(tǒng)的計費原理是通過測量流經(jīng)空調(diào)/采暖設備的冷凍/熱水流量和溫差，得出每一個用戶單位的實際耗冷/熱量和公共區(qū)域耗冷/熱量以及整座大廈/小區(qū)的總耗冷/熱量，并計量整個空調(diào)（采暖）系統(tǒng)的用電量，從而最準確地計算出每月用戶使用的空調(diào)/采暖費用。
