GPRS远程抄表集中器说明书.docx

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GPRS远程抄表集中器说明书

GPRS远程抄表集中器

使用说明书

V1.0

山东智方仪表科技有限公司

2012-2-25

一、产品概述......................................4

二、产品功能及特点................................5

1、MBUS接口...................................5

2、MBUS保护...................................5

3、MBUS负载...................................5

4、MBUS兼容...................................5

5、MBUS协议...................................5

6、GPRS通信...................................5

7、灵活供电....................................5

8、防护外壳....................................5

三、主要技术指标..................................6

1、外壳尺寸参数................................6

2、外部接口....................................6

3、防护参数....................................6

4、MBUS电气参数...............................7

5、协议兼容参数................................7

6、供电模式....................................7

四、集中器维护操作说明............................8

1、主界面......................................8

（1）通信端口选择.........................8

（2）集中器唤醒...........................8

（3）集中器配置...........................8

（4）集中器测试...........................8

（5）下载协议.............................9

2、集中器配置..................................9

（1）集中器唯一编码.......................10

（2）集中器地址...........................10

（3）时钟维护.............................10

（4）主机地址.............................10

（5）httpURL字符串......................10

3、集中器测试..................................11

（1）地址表维护...........................11

a.地址表记录格式.................11

b.热能表地址码...................11

c.MBUS通道号....................11

d.厂家协议编号...................12

（2）启动MBUS抄表........................13

（3）启动GPRS上传........................13

（4）MBUS透明传输........................13

a.打开MBUS......................13

b.关闭MBUS......................13

c.读取数据.......................13

d.协议解析.......................13

4、协议下载....................................14

五、安装注意事项..................................15

1、MBUS布线注意事项...........................15

（1）MBUS通信线材的选择..................15

a.线径选择.......................15

b.屏蔽选择.......................16

（2）抗干扰措施...........................16

（3）总线短路.............................16

2、GPRS天线安装...............................17

（1）信号强度检验.........................17

（2）天线固定.............................17

3、防护........................................17

六、设备选型......................................17

一、产品概述

热能分户计量作为一项重大节能工程，在国内已经开始全面实施，改革开放以来，特别是中国加入世贸后，中国经济得到飞速发展，同时也带来了很多负面影响，比如高能耗，高污染，已经对我们的生活环境造成了比较严重的破坏，同时世界性的能源危机，严重制约着中国的进一步发展，因此热能分户计量作为国家能源工程的一部分，必然会全面实施，但是在目前的状况下，该工程的实施还存在很多技术问题，其中包括以下几个方面：

首先，国产热能表厂家众多，质量参差不齐，协议混乱，虽然建设部已经制定了《CJ-T188-2004户用计量仪表数据传输技术条件》标准，但是由于各个厂家的理解存在细微的差别，同时质监部门缺乏统一有效的检测手段，导致国产热能表协议混乱，抄表设备没法统一。

其次，进口表和国产表在协议上不兼容，并且进口表之间协议也稍有差别，目前在国内市场占有一定份额的进口表品牌包括：

荷德鲁美特、兰吉尔、卡德鲁普、丹佛斯等，这些进口表虽然都遵循欧洲标准，但是通信协议上也有不小的差别。

再次，热能表的通信接口电气特性上也有比较大的差别，虽然热能表都带有MBUS接口，但是不同厂家之间的MBUS接口电气特性并不一致，比如：

总线电压要求、调制深度要求、反向通信的电流要求、数据长度要求等等，这些电气上的差别，导致抄表器很难适应，很难兼容各个厂家的热能表。

上述热能表在协议上和电气特性上的不兼容，导致抄表设备混乱，热力公司不得不面对多家设备、设备无法互换的问题，导致后续维护工作困难，无法保证热能分户计量工程全面、彻底实施。

QGM系列GPRS远程通信MBUS抄表集中器，针对目前热能表协议混乱、电气特性不一的局面，采取了非常独特的设计技术，实现了软件上兼容任意一家协议，电气特性上适应任何一家热能表的双统一。

协议和电气特性的双兼容，让热力公司彻底摆脱了维护多家设备的噩梦，只要通过简单的配置就可以安装使用，极大地减少了设备维护的难度，为保证热能分户计量工程的实施创造了有利条件。

2、产品功能及其特点

1、MBUS接口：

1-3路MBUS接口，每路MBUS接口都有400mA的负载能力，可以接入荷德鲁美特热能表200只，接入天罡热能表400只。

2、MBUS保护：

每路MBUS都有完善的保护，其中包括：

短路保护、防雷击保护、防静电保护、以及高频瞬变脉冲保护。

3、MBUS负载：

MBUS负载侦测以及线路噪声检测，集中器电路能够检测MBUS的负载电流，并且能够检测出MBUS线路上的噪声电压，如果来自线路上的噪声太高则建议用户整改线路。

4、MBUS兼容：

MBUS电路电气特性兼容任意厂家热能表

5、MBUS协议：

MBUS软件协议兼容任意热能表厂家

6、GPRS通信：

采用GPRS实现远程通信，采用WEB协议，与windows平台兼容性最好。

7、灵活供电：

可选择的电源供电方式，电池、市电两种可选的电源供电，也可以单选为市电或电池供电，也可以复合供电。

8、防护外壳：

采用防护特性好的金属外壳，具有很好的抗电磁干扰能力。

3、主要技术指标

1、外壳尺寸参数

2、外部接口

（1）MBUS接口：

MBUS1、MBUS2、MBUS3（有市电接口的不带MBUS3接口）

（2）市电接口：

1个

（3）RS232维护接口：

1个

（4）GPRS天线接口：

1个

3、防护参数

（1）外壳防护等级：

IP66

（2）电磁兼容测试标准：

电源浪涌冲击电压：

4000V

电源瞬变脉冲干扰：

4000V

通信端口瞬变脉冲干扰：

2000V（耦合夹测试）

金属端子静电干扰：

8000V

4、MBUS电气参数

（1）最大负载电流：

400mA

（2）短路保护电流：

600mA

（3）短路保护反应时间：

10mS

（4）空载MBUS电压：

32V

（5）MBUS内部阻抗：

3欧

（6）过压保护电压：

68V

（7）MBUS调制深度：

12V

（8）电流源检测灵敏度：

8mA

5、协议兼容参数

可同时支持的协议数：

32

6、供电模式

分为市电和电池供电两种：

（1）电池供电容量：

32V6500mA.h

（2）市电供电功耗：

平均功耗2W，抄表瞬间：

20W

四、集中器维护操作说明

1、主界面

（1）通信端口选择

用于选择维护集中器采用的串口，根据所采用的PC机的情况而定

（2）集中器唤醒

用于把集中器从睡眠状态唤醒，为了节能集中器平时处于睡眠状态，只有把集中器唤醒后才可以进行维护操作。

（3）集中器配置

是指对集中器基本参数的配置，主要包括：

集中器唯一编码维护

集中器地址码维护

自动抄表间隔维护

主机地址维护

时钟维护

访问主机的资源链接

（4）集中器测试

集中器测试是指对集中器抄表特性和GPRS的上传特性，包括：

a.维护地址表的操作

b.启动MBUS抄表

c.启动GPRS上传数据

d.MBUS透明传输

（5）下载协议

QGM系列集中器采用无限扩充协议的方式支持越来越多的热能表，目前已经支持的协议包括：

荷德鲁美特、艾创、兰吉尔、卡姆鲁普、丹佛斯、南京迈拓、威海天罡、泉州七洋、济宁金水、青岛佳科恒业、山东智方等等，我们的协议库仍然在不断地增加。

协议可以通过维护串口加载到集中器内部，并且可以永久保存，一台集中器可以同时支持32种热能表协议。

2、集中器配置

（1）集中器唯一编码

集中器唯一编码是齐芯电子公司用于管理集中器的识别手段，这个识别编码用于确定集中器的最终使用者的身份，在济南齐芯电子有限公司的网站上保存集中器最终使用者的主机信息，当出现使用者主机发生变动时，集中器可以自动访问济南齐芯电子有限公司的网站得到新的主机配置。

对集中器的使用者来说，只需要读取这个编码，并且做好原始数据记录，以便于将来的维护，但是不要随意改动，以免引起混乱。

（2）集中器地址

这是集中器使用者用于自己管理集中的识别编码，在使用中要保证在同一个软件系统中该识别编码的唯一性。

（3）时钟维护

通过该功能可以校对集中器的时钟，时钟可以给抄表数据加上时标。

（4）主机地址

集中器允许设置三个主机地址，分别为：

主主机地址、备用主机地址、超级主机地址，每个主机地址分为两部分：

主机名和端口号，其中主机名可以采用域名和IP地址两种表示方式。

主主机地址是集中器常用的主机地址，集中器优先访问主主机地址，当主主机出现故障时，集中器才会依次访问备用主机和超级主机。

超级主机是指济南齐芯电子有限公司的网站，该网站通过集中器唯一编码管理集中器，用于帮助客户恢复主机地址。

（5）httpURL字符串

集中器采用标准的web协议，也就是http协议与主机进行通信，而主机的服务程序就是标准的web程序，采用IIS发布，httpURL字符串是指在服务器上web程序的存放路径，这个字符串需要程序员根据服务程序的安装路径得到。

3、集中器测试

（1）地址表维护

要实现集中器自动抄表，首先要把地址表下载到集中器内部，有两种办法可以把地址表下载到集中器内部，第一是通过服务器采用GPRS通信下载，第二是通过维护软件采用串口下载。

a.地址表记录格式

地址表记录由3部分组成：

热能表地址码，MBUS通道号，厂家协议编号

b.热能表地址码

通常热能表的地址码由8位BCD码，也就是8位数字组成，但是根据建设部《CJ-T188-2004户用计量仪表数据传输技术条件》热能表地址是由7字节BCD码组成，也就是14位数字组成，目前国内所有的厂家都没有采用后面的3字节BCD地址码，而是采用默认值001111，在QGM系列集中器中采用8位有效地址+默认的001111复合方式，其中001111称为地址后缀。

c.MBUS通道号

QGM系列集中器有1-3个MBUS通道，在施工中必须明确某只热能表接入集中器的那个通道，否则会导致抄表失败。

d.厂家协议编号

为了支持不同厂家的热能表，济南齐芯电子有限公司给目前市场上常见的热能表厂家分配了一个编号，这个编号告诉集中器采用那个协议进行抄表，目前支持的厂家协议编号为：

厂家协议编号

南京迈拓1

威海天罡2

荷德鲁美特3

莱芜力创4

唐山汇中5

浙江佳友6

卡姆鲁普7

兰吉尔8

丹佛斯9

艾创10

佳科恒业11

泉州七洋12

济宁金水13

山东智方14

1条合格的地址表记录格式：

12345678001111,1,1

地址表含义为：

热能表地址码=12345678

后缀=001111

MBUS通道号=1

厂家协议编号=1为南京迈拓的表

上面的屏幕左边功能用于手工编辑地址表，在：

“表码”框输入热能表地址码，点击“加入＞＞”按钮就可以向地址表文本框中加入记录，点击“移除＜＜”就可以删除一条记录，编辑好的地址表可以点击“下载地址表”下载到集中器。

地址表也可以用其他工具编辑好后保存成文本文件，然后用“导入”功能导入到维护软件内，也可以把用维护软件编辑编辑的地址表“导出”保存成文本文件。

当地址表下载到集中器后，可以点击“读出地址表”把集中器中的地址表以及抄表信息一块读出。

（2）启动MBUS抄表

在正常运行中，集中器会根据自动抄表间隔自动进行抄表，通常集中器自动抄表的间隔设置成1天，为了调试方便，可以用“启动MBUS抄表”随时进行抄表。

注意：

集中器中MBUS操作是不能重叠的，因此一旦集中器开始了MBUS操作，就不能再次启动MBUS的新操作，直到以前的MBUS操作完成后才可以启动新的MBUS操作，因此启动MBUS抄表后就不能马上执行MBUS透明传输。

集中器的MBUS操作和GPRS远程通信也是不能重叠的，因此两者之间也不能同时进行。

（3）启动GPRS上传

在正常运行中，集中器按照设定的自动抄表间隔进行抄表，并且会在抄表完成后自动进行GPRS上传，通常自动抄表间隔设置成1天，为了调试方便，可以点击“启动GPRS”，这样可以及时进行数据上传。

（4）MBUS透明传输

这是一种针对某一只热能表的读数操作，并且返回原始数据帧，这个功能用于调试线路，建议采用手持器进行这个操作。

a.打开MBUS，在进行MBUS透明传输之前首先打开MBUS。

b.关闭MBUS，在完成MBUS透明传输后要关闭MBUS，防止长时间占用MBUS导致其他MBUS操作无法进行。

c.读取数据，输入表码并且选择厂家后就可以“读取数据”，得到的是热能表返回的十进制代码。

d.协议解析，可以对返回的十六进制代码按照热能表厂家的协议规定解析数据。

4、协议下载

在QGM系列集中器中，每个厂家的热能表都有针对性的通信处理程序，这个针对性的程序编译后得到的代码就是一个热能表协议，在一台QGM集中器中最多可以保存32中热能表协议。

协议可下载的方式允许热力公司采用一家抄表设备，避免维护中的问题，济南齐芯电子有限公司正在不断地收集国内市场上的热能表协议，不断地扩充协议库，并且免费提供给QGM集中器的用户。

“导入”用于加载一个协议代码，一个协议代码就是一个十六进制代码文本文件

“导出”用于把协议代码保存到文本文件中

“提取数据”用于从集中器中提取当前协议代码

“下载”用于把已经加载到维护软件的协议代码下载到集中器内部

“读取”用于从集中器中读取指定厂家的协议代码。

注意：

每台QGM集中器在出厂前都已经配置了济南齐芯电子有限公司已经得到并且调试通过的协议代码，除非有特殊需要建议客户不要随意更改集中器内部的协议代码，以免破坏原有的协议代码，造成不必要的麻烦。

5、安装注意事项

1、MBUS布线注意事项

MBUS通信具有较高的抗干扰能力，但是并不意味着在MBUS布线中可以随意，相反为了工程质量能够经得起时间的考验，施工单位应严格注意MBUS的布线，其中注意事项包括：

（1）MBUS通信线材的选择

a.线径选择

施工单位在选择MBUS通信线材之前有两个热能表的重要特性参数需要知道：

第一：

热能表在MBUS总线上的消耗电流，不同厂家的热能表在MBUS总线上的消耗电流是不一样的，通常为1mA或2mA，比如南京迈拓、荷德鲁美特的热能表消耗电流是2mA，而威海天罡的热能表MBUS电流只有1mA。

虽然1只表的电流并不大，但是当200只表接入一条总线上后，那么这条总线的驱动电流就达到400mA。

这时MBUS总线上的电压压降就会影响到总线末端上的热能表的通信。

第二：

热能表正常通信所要求的最低MBUS电压,不同厂家的热能表对MBUS总线最低电压的要求也是不一样的，威海天罡的表要求MBUS最低电压为15V，而荷德鲁美特的表则要求25V

下面通过一个实例计算，来看一下热能表的两个参数对MBUS总线负载能力的影响：

如果采用0.5平方的铜质线材，假设总线长度为300米，那么总线的电阻为：

20.4欧姆，这是理想铜材的电阻值，如果铜材质量稍差电阻就会达到25欧，因此我们按照25欧计算。

线缆的电阻计算公式：

R=ρ*L/s其中ρ为线材的电阻率，也就是截面积为1平方的线材1米长的电阻，比如铜的电阻率=0.017，L为总线长度的2倍，比如总线总长度=300米，L=2*300=600米，S为线材的截面积，比如0.5平方，或者0.8，或者1.0等等。

假设集中器的空载总线电压为32V，内部阻抗3欧姆。

如果采用天罡的热能表，则理论极限负载能力就是指MBUS末端电压低于15V的情况，n*0.001*28=32-15，得到n=607，而QGM系列集中器的MBUS驱动电流只有400mA，因此最多负载能力为400只表。

如果采用荷德鲁美特的表则为：

n*0.002*28=32-25，得出n=125。

总电流消耗=250mA，达不到QGM集中器的400mA的驱动能力。

计算MBUS总线理论负载能力的公式为：

n*I*R=Vout–Vmin

其中n为理论负载能力，I为单只热能表的电流消耗，R为总线和集中器内部电阻的总和，比如QGM系列集中器内部电阻=3欧，加上线路电阻25欧，那么总电阻=28欧。

Vout为集中器的空载输出电压，QGM系列集中器空载电压=32V，Vmin就是热能表最低要求的MBUS电压，天罡的表=15V。

从上面的计算我们可以得出一个结论：

集中器的负载能力是和热能表的MBUS总线接口特性密切相关的，也和布线线材密切相关。

b.屏蔽选择

为了避免外界干扰，MBUS总线的屏蔽是需要的，有些施工单位为了节省费用，采用护套线，这是非常错误的，可能在短时间内系统能够正常工作，但是随着时间推迟，如果总线旁边的电磁干扰环境发生了变化，则很可能会导致问题。

（2）抗干扰措施

a.屏蔽层处理

MBUS总线的屏蔽层一定要接在一起，当总线比较长的时候，一捆线缆的长度不够，需要两条线缆接在一起，这时候应注意屏蔽层一定要连接，在QGM集中器外壳上有专门的地线端子，要求施工单位确保把总线的屏蔽层可靠地接入该接地端子上。

b.远离可能的干扰源

MBUS总线的布线一定要远离可能会带来干扰的其他线缆或设备，比如动力电缆、变频器等电磁干扰比较大的用电设备。

（3）总线短路

总线短路是最常见的施工错误，造成短路的主要原因是多股细铜线，由于线径很细，很容易刺破绝缘胶布，导致相邻的线头发生短路，为避免问题，注意在拧线的时候向一个方向旋转，并且把细铜线围绕轴线旋转，不要有竖起来的铜丝。

当发生总线短路时，可以利用万用表，采用折半查找法，逐次逼近目标。

2、GPRS天线安装

（1）信号强度检验

GPRS通信采用的和手机通信相同的GSM网络，因此检验一个地方是否能够进行GPRS通信的最简的方法就是用手机进行测试，在测试时首先要注意：

采用的GPRS通信服务商是“联通”的还是“移动”还是“电信”的，用于检测信号的手机服务商要和GPRS通信所用的SIM卡的服务商是一致的。

在安装GPRS天线时，首先要用相同服务商的手机进行信号检验，检验时一定要把手机放在和GPRS天线相同的位置，而不是旁边。

（2）天线固定

GPRS天线要妥善固定，防止外力破坏，并且远离可能造成屏蔽的金属物。

GPRS天线不可以放在金属壳体内部。

3、防护

QGM系列集中器，外壳防护等级为IP66，允许暴露安装，但是由于GPRS天线接口是裸露的，因此在安装时要注意GPRS天线接口朝下，避免雨水进入，另外GPRS天线防水等级要低于集中器，因此要妥善保护，防止水淋。

六、设备选型

QGM系列集中器的规格型号定义如下：