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无线抄表:开启能源管理新时代

发布日期:2024-11-26 13:54:40   浏览量 :9
发布日期:2024-11-26 13:54:40  
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抄表系统示意图


无线抄表是利用无线通信技术实现远程自动读取电表、水表、燃气表等计量数据的一种先进技术。随着科技的不断发展,无线抄表技术经历了多个阶段的演进。


在早期,集抄产品从起步到获得市场认可经历了较长时间的摸索。1992 年至 1998 年,集抄产品处于试验和摸索阶段,市场巨大但鲜有实际案例。1998 年至 2005 年,行业标准颁布,低压电力线载波技术与 RS485 专线脱颖而出,但此时低压电力线载波技术在数据传输的可靠性及实时性方面仍有缺陷。2005 年至今,集抄产品在电力行业得到全面认可和重视,数据传输方式加入了短距离无线通信方式。


无线抄表技术在现代能源管理中具有重要意义。它解决了传统手工抄表方式费时、费力、准确性和及时性得不到保障的问题。通过无线抄表系统,可以轻松抄取用户家的三表数据,操作电脑就能抄取一个城市的三表数据。该系统避免了长距离布线和复杂的线路干扰,能够快速抄写并实时上传表上的数据,且数据传输可靠。同时,随着电力企业的发展,无线抄表技术提高了工作效率,增加了公司的效益水平,优化了电力系统的营销流程,节省了劳动力,降低了低压线损率,实现了经济效益的最大化。



| 技术原理详解


(一)系统组成


无线抄表系统主要由智能电表、通信系统和数据管理系统三部分组成。


  • 智能电表:智能电表内置无线通信模块,能够定时或按需发送电量数据。它通过内置的传感器实时监测用户的用电情况,如用电量、电压、电流等参数,并将这些数据进行初步处理和存储。例如,智能电表可以记录每小时的用电量,以便后续的数据传输和分析。
  • 通信系统:通信系统负责连接智能电表与数据管理系统,实现数据的传输。常见的通信方式包括 GPRS、NB-IoT、LoRa 等无线通信技术。这些技术具有覆盖广、穿透力强、功耗低等特点,适应各种复杂环境。例如,在城市高楼林立的区域,NB-IoT 技术能够穿透建筑物,确保数据的稳定传输;在偏远地区,LoRa 技术可以利用其长距离传输的优势,实现有效的数据通信。
  • 数据管理系统:数据管理系统负责接收、存储、分析智能电表传输过来的数据,并生成报告供决策使用。它可以对大量的用电数据进行深度分析,发现用电规律和异常情况。例如,通过对一个小区内所有用户的用电数据进行分析,可以发现某些用户在特定时间段内用电量异常高,可能存在电器故障或违规用电的情况,从而及时通知用户进行检查和处理。


(二)工作流程

无线抄表系统的工作流程主要包括传感器采集数据、数据传输、数据处理和管理四个主要步骤。


  • 传感器采集数据:智能电表中的传感器实时监测用户的用电情况,将用电量、电压、电流等数据进行采集。这些传感器具有高精度和高稳定性,能够准确地记录每一个瞬间的用电参数。例如,电流传感器可以精确测量电流的大小,电压传感器可以准确测量电压的高低,从而为准确计算用电量提供基础数据。
  • 数据传输:采集到的数据通过无线通信模块传输到通信系统。通信系统根据预设的通信协议,将数据发送到数据管理系统。例如,智能电表可以定时将数据发送到数据集中器,数据集中器再将多个电表的数据汇总后传输到数据中心。在数据传输过程中,通信系统会对数据进行加密和校验,确保数据的安全性和完整性。
  • 数据处理:数据管理系统接收到数据后,对数据进行处理和分析。首先,对数据进行解密和校验,去除错误数据和干扰数据。然后,对数据进行分类和存储,以便后续的查询和分析。例如,将用电量数据按照时间、用户等维度进行分类存储,方便查询特定时间段内某个用户的用电情况。同时,数据管理系统还可以对数据进行实时分析,发现异常情况并及时报警。例如,当发现某个用户的用电量突然大幅增加或减少时,系统会自动发出警报,提醒管理人员进行检查。
  • 数据管理:经过处理和分析的数据可以用于生成各种报告和图表,为电力公司的决策提供依据。例如,生成用户用电报表,显示用户的用电量、电费等信息;生成电力负荷曲线,帮助电力公司合理安排电力生产和调度。同时,数据管理系统还可以对用户的用电行为进行分析,提供节能建议,促进能源的合理使用。例如,通过分析用户的用电习惯,发现某些用户在高峰时段用电量较大,可以建议用户调整用电时间,避开高峰时段,以降低电费支出。


方案种类丰富


(一)NB-IOT 无线抄表


NB-IOT 无线抄表无需额外配集中器和采集器,每只电表里面都会一张 SIM 卡,只要三大运营商(移动、联通、电信)有信号就能自由抄表,没有地域限制。这种方案具有以下特点:


  • 无需额外设备:安装简便,无需复杂的布线和额外的设备安装,大大节省了安装时间和成本。


  • 成本较高:由于 NB 模块相对较贵,使得电表的成本会相对较高。据统计,采用 NB-IOT 技术的智能电表成本比传统电表高出一定比例。


  • 有通讯费:使用过程中会产生相应的通讯费用,这也是其成本的一部分。但随着技术的不断发展和应用的普及,通讯费用有望逐步降低。



(二)LORA 无线抄表


Lora示意图


LORA 无线抄表就相当于电表用上了 WIFI,它具有一定的距离限制,无线信号

大概 3 公里的样子,需要集中器。具体表现为:


  • 类似 WIFI 的特性:在一定范围内实现无线通信,为用户提供了便捷的抄表方式。例如,在一个小区内,通过 LORA 集中器可以集中接收多个无线远传水表 LoRa 的数据。


  • 距离限制与集中器需求:在地处空旷的条件下传输距离可达 7.2KM,在建筑物密集环境下,信号在无封闭条件下可穿 3 栋常规建筑物。一个 LoRa 集中器在工作范围内最多可以集中数千支无线远传水表 LoRa 的数据。


(三)无线转有线方式

在电表较多的情况下,无线转有线方式具有一定的应用优势。

  • 应用优势:可以综合利用无线和有线的优点,降低成本。当电表数量较多时,采用无线转有线方式可以避免单纯使用无线抄表方案中因投入电表成本较高的问题。同时,也可以解决单纯有线抄表方案中布线复杂、维护成本高的问题。


  • 适用场景:适用于电表分布较为分散,但又需要集中管理的场景。例如,在一些大型工业园区或商业综合体中,电表数量众多,分布范围广,采用无线转有线方式可以实现高效的抄表和管理。同时,对于一些对数据传输稳定性要求较高的场景,无线转有线方式也可以提供更加可靠的解决方案。


显著优势凸显


(一)提高工作效率

无线抄表系统大大提高了抄表效率,规避了人工读表错误和遗漏,节省了大量的人力资源。传统的人工抄表方式需要工作人员逐户进行抄表,不仅耗费时间和精力,而且容易出现错误和遗漏。而无线抄表系统可以实现远程自动抄表,无需人工干预,大大提高了抄表的准确性和效率。据统计,无线抄表系统可以将抄表效率提高数倍甚至数十倍,节省了大量的人力资源成本。


(二)实时监控系统

无线抄表系统能够实时检测电能消耗,帮助人们及时发现并解决异常,防止资源浪费和潜在的安全风险。系统可以实时监测用户的用电情况,一旦发现异常情况,如用电量突然增加或减少、电压异常等,系统会立即发出警报,提醒相关人员进行检查和处理。例如,当系统检测到某个用户的用电量突然大幅增加时,可能是该用户家中存在电器故障或违规用电的情况,系统会及时通知用户进行检查,避免发生安全事故和资源浪费。


(三)数据精准

无线抄表系统提供准确的用电量数据,为供电公司制订公平公正的收费对策提供参考,同时还方便人们开展能源管理。智能电表内置的高精度传感器可以准确地记录用户的用电量、电压、电流等参数,确保数据的准确性。这些准确的数据可以为供电公司制定合理的收费标准提供依据,避免因数据不准确而导致的收费纠纷。同时,用户也可以通过这些数据了解自己的用电情况,制定合理的能源管理计划,降低能源消耗和费用支出。


(四)数字化服务

无线抄表系统支持远程操作,如预付功能,客户可以远程在线充值,供电公司也可以远程控制关闭电源 / 复电,提升服务质量和顾客满意度。用户可以通过手机 APP 或网页等方式随时随地查询自己的用电情况、缴纳电费、办理业务等,无需到营业厅排队等候,大大提高了用户的便利性和满意度。同时,供电公司也可以通过远程操作实现对用户的用电管理,如远程控制关闭电源 / 复电、调整用电参数等,提高了服务效率和管理水平。


应用案例展示


(一)管网监测应用

在管网监测中,无线抄表技术发挥着重要作用。通过在管网的关键测点安装智能抄表设备,可以实时采集管网的压力、流量等数据。这些设备利用无线通信技术,将采集到的数据传输到数据管理中心,实现对管网运行状态的实时监测。

依托 GPRS/CDMA 网络,管网监测具有以下优势:首先,覆盖范围广,无论在城市还是偏远地区,都能确保数据的稳定传输。其次,数据传输速度较快,能够满足管网监测对实时性的要求。再者,网络稳定性高,减少数据传输中断的风险。例如,在城市供水管网监测中,通过 GPRS/CDMA 网络连接的无线抄表设备可以及时发现管道泄漏、压力异常等情况,为管网的维护和管理提供有力支持。


(二)宁波世纪金源案例


浙江宁波世纪金源购物中心采用了无线抄表方案,该方案具有不受台区变压器限制、不受强用电干扰、抄表范围远、可跨区域通讯且稳定等优势。

为其设计的无线抄表方案实现了多项功能:首先,商场内的每个商户都可以独立通过手机缴纳水电费,随时查看水电费使用情况。其次,管理人员可以通过手机或电脑端远程查询商铺和公共区域设备水电费的使用情况。再者,可设置保水保电功能,避免因欠费断水断电给部分用户带来不便。同时,可设置短信推送功能,当水电费余额不足时,及时发送短信提醒商户缴纳费用,避免突然停电停水的尴尬情况。此外,系统对宁波世纪金源的水电历史数据进行存储,财务人员可通过报表形式查看用户水电表任一时刻的数据。商户也可通过系统反映诉求,管理人员能及时处理。

用户收益方面:一是系统可随时远程抄读宁波世纪金源所有商铺水电表的当前数据,自动采集数据并生成多维度的数据报表,方便商场工作人员进行每月用能核对,节约人工成本。二是独立计量每家商户空调、照明、用水量以及公共区域的照明、中央空调、其他用能设备,统一管理。三是提供多维度的数据报表,方便财务人员核对账单,提高工作效率。四是余额不足预警功能让商铺避免因欠费突然停电停水给顾客带来不便,使宁世纪金源水电管理更加高效和精细化,实现工作效率的提升和管理成本的降低。


未来发展展望

无线抄表技术作为现代能源管理的重要手段,具有不可忽视的重要性和显著优势。它极大地提高了抄表效率,减少了人工成本,实现了实时监控和精准数据采集,为能源管理提供了有力支持。同时,数字化服务功能也提升了用户体验和服务质量。

展望未来,无线抄表技术在能源管理中的前景十分广阔。随着物联网技术的不断发展和普及,无线抄表系统将更加智能化。例如,通过与人工智能技术的结合,系统可以对大量的能源数据进行深度分析,预测能源需求趋势,为能源生产和供应提供更加精准的决策依据。同时,个性化的能源管理建议也将成为可能,根据不同用户的用电习惯和需求,为用户提供定制化的节能方案。

在技术创新方面,无线通信技术将不断升级。NB-IoT 和 LoRa 等技术将进一步优化,降低成本,提高通信稳定性和覆盖范围。同时,新的无线通信技术也可能不断涌现,为无线抄表提供更多的选择。

此外,无线抄表系统将与其他智能设备和系统进行更加紧密的集成。例如,与智能家居系统集成,实现家庭能源的智能化管理;与智能电网系统集成,优化电力分配和调度。


在应用领域方面,无线抄表技术将不仅仅局限于电表、水表和燃气表的抄读,还将拓展到更多的能源管理领域。例如,太阳能、风能等可再生能源的监测和管理,工业能源的精细化管理等。

总之,无线抄表技术在未来能源管理中具有巨大的发展潜力。它将不断创新和完善,为实现绿色、智能的能源管理体系做出更大的贡献。


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