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【摘 要】本文介绍了基于M-BUS仪表总线的热量表远传抄表系统，论述了热量表远程抄表系统的组成、功能、特点。
【关键词】M-BUS仪表总线；热量表；GPRS；集中器
1、背景
随着全国供热企业供热计量节能改造的逐步实施，分户热计量技术得到广泛应用，大量的热量表安装在居民小区内，这对热力公司的收费管理与服务水平提出了更高的要求。随着热量表安装数量增加，早期采用的人工抄表方式工作量大、误抄漏抄等问题日益暴露。很多公司开发了一种快速便捷、准确稳定的抄表方式，能够做到热表数据的实时读取，为热力公司大大节省了抄表员的开支以及相应的数据滞后问题。
2、系统各组成要素
抄表系统分为三部分：户用表及其传输部分、集中器及其传输部分、管理中心系统。小区各楼中的热量表通过M-BUS总线连接到楼内的集中器，各楼中的集中器间也通过M-BUS总线连接在一起，再由通讯网络(如：GPRS无线网络等)将各个热量表数据发送到管理中心计算机，从而实现网络化集群自动抄表。
3、热量表及其通讯
热量表以单片机和高精度传感器为基础，通过温度和流量两种传感器，分别测得热载体在进水口和出水口的温度和流量，再经过密度和热焓值的补偿及积分计算而得到热量值。用户通过按键可以显示热量表数据，包括供、回水温度；瞬时流量；总流量；剩余热量值等。带有M-BUS接口的热量表再将这些数据通过M-BUS上传至集中器，再由集中器经GPRS无线网络发送至管理中心的电脑。
4、M-Bus仪表总线
1）简介、优点
M-Bus仪表总线属于局域网（Local Area Network，简称LAN），是处于同一幢建筑、同一大学或方圆几公里远地域内的专用网络，被用于连接远程监控计算机和工作站、测量仪表等设备，以便资源共享和数据传输。M-Bus仪表总线具有LAN的三个基本特征：（1）范围，（2）传输技术，（3）拓扑结构。LAN具有星形（Star Topology）、环形 (Ring Topology)和总线形 (Bus Topology)拓扑结构。M-Bus一般采用总线形拓扑结构。
M-BUS在技术上明显优于RS485、LONWORK等其它总线结构，主要特点如下：
a)两线制总线，通常采用双绞线，没有正负极性之分。施工布线简单；
b）采用独特的电平特征传输数字信号，抗干扰能力强；
c）总线供电，降低维护成本；
d）总线型拓扑结构，扩展方便，组网成本低；
e）主从式异步半双工传输，采用主叫/应答的通信方式，有专门设计的报文格式。
2）M-Bus总线的结构模型及特点
国际标准化组织（ISO）于1978年提出了OSI(open System Interconnection，即开放系统互联)七层参考模型。M-Bus总线协议以ISO-OSI参考模型作为参考，但是只采用了OSI模型的物理层、数据链路层、网络层和应用层：
1)物理层
物理层的功能是提供一条“非结构位流”传送的物理通道，并为数据链路层提供建立、维护和解除物理连接。物理层规定了主站与从站之间的物理接口的物理和电气特性，负责物理媒体上信息的接收和发送。M-Bus的物理层采用M-Bus总线标准。
2)数据链路层
数据链路层的功能是在物理连接的基础上建立、维护和解除数据连接。数据链路层以帧为单位传输信息，在每帧信息中附加了许多协议控制信息（如同步信息、地址信息、纠错信息、应答信息等），以保证信息无差错传送。M-Bus的数据链路层采用IEC870标准。
3)应用层
应用层是直接面对用户的一层。主要功能包括读数据、写数据、密钥设定、广播校对，以及更改通信速率等等。M-Bus的应用层采用EN1434-3标准。
M-Bus总线协议为主-从结构的半双工通讯方式，可以进行一主一从或一主多从的操作，从站均有各自的地址编码。采用0.5mm2双绞线，连接250个从站时，最远连接距离可达到380m。采用1.5mm2双绞线，连接64个从站时，最远连接距离可达到3600m。M-Bus总线结构由主站(Master station)，以及挂接在双绞线上的一系列从站（Slave station）组成，从站之间彼此并联。
5、集中器与管理中心的通讯
热网的特点是点多面广，距离较远，现场情况千差万别。远程抄表通讯方式有：电话线抄表、数传电台抄表、无线GPRS抄表和以太网（宽带抄表），它们各有所长。四种远程抄表方案的比较如表1所示：
目前采用GPRS无线通信方式实现热量表无线抄表系统是比较普遍的。使用GPRS热量表远程抄表系统，可以自动读取和处理热量表的数据，可以实现抄表系统的自动化、远程化、网络化，可以充分弥补现有通信方式的不足。这样的无线抄表系统可以节省大量的人力，提高工作效率，降低出错率，而且可以存储大量的数据，方便查询和检索，综合而言，GPRS远程抄表方案的适用性比其他方案更强一些。GPRS的接入设备选为DTU模块。每个模块在使用时需要安装SIM卡，和手机一样在移动网中具有唯一的ID。DTU提供RS232的数据接口，数据传送是完全透明的。
6、管理中心
管理中心用于实现数据通信和数据处理。集中器上传的数据储存在上位机的数据库中,通过管理中心的软件可实现系统数据信息的录入、查询、报表生成、打印、故障报警以及系统综合维护等功能。集中器的数据通过GPRS无线传输网络进行传输,管理中心具有固定IP地址的远程服务器内安装有数据采集软件,系统按照设定的时间间隔自动采集各从站的数据。数据保存至上位机的数据库中,管理中心软件接收各热量表通讯终端发来的数据，并对数据进行分析处理；保存各终端的动态IP地址，监视各终端的状态；维护热网数据库，提供用户数据查询、打印报表等。
参考文献
[1]刘学斌.热量表集中远传抄表系统的分类和应用.区域供热2010,4期
【关键词】M-BUS仪表总线；热量表；GPRS；集中器
1、背景
随着全国供热企业供热计量节能改造的逐步实施，分户热计量技术得到广泛应用，大量的热量表安装在居民小区内，这对热力公司的收费管理与服务水平提出了更高的要求。随着热量表安装数量增加，早期采用的人工抄表方式工作量大、误抄漏抄等问题日益暴露。很多公司开发了一种快速便捷、准确稳定的抄表方式，能够做到热表数据的实时读取，为热力公司大大节省了抄表员的开支以及相应的数据滞后问题。
2、系统各组成要素
抄表系统分为三部分：户用表及其传输部分、集中器及其传输部分、管理中心系统。小区各楼中的热量表通过M-BUS总线连接到楼内的集中器，各楼中的集中器间也通过M-BUS总线连接在一起，再由通讯网络(如：GPRS无线网络等)将各个热量表数据发送到管理中心计算机，从而实现网络化集群自动抄表。
3、热量表及其通讯
热量表以单片机和高精度传感器为基础，通过温度和流量两种传感器，分别测得热载体在进水口和出水口的温度和流量，再经过密度和热焓值的补偿及积分计算而得到热量值。用户通过按键可以显示热量表数据，包括供、回水温度；瞬时流量；总流量；剩余热量值等。带有M-BUS接口的热量表再将这些数据通过M-BUS上传至集中器，再由集中器经GPRS无线网络发送至管理中心的电脑。
4、M-Bus仪表总线
1）简介、优点
M-Bus仪表总线属于局域网（Local Area Network，简称LAN），是处于同一幢建筑、同一大学或方圆几公里远地域内的专用网络，被用于连接远程监控计算机和工作站、测量仪表等设备，以便资源共享和数据传输。M-Bus仪表总线具有LAN的三个基本特征：（1）范围，（2）传输技术，（3）拓扑结构。LAN具有星形（Star Topology）、环形 (Ring Topology)和总线形 (Bus Topology)拓扑结构。M-Bus一般采用总线形拓扑结构。
M-BUS在技术上明显优于RS485、LONWORK等其它总线结构，主要特点如下：
a)两线制总线，通常采用双绞线，没有正负极性之分。施工布线简单；
b）采用独特的电平特征传输数字信号，抗干扰能力强；
c）总线供电，降低维护成本；
d）总线型拓扑结构，扩展方便，组网成本低；
e）主从式异步半双工传输，采用主叫/应答的通信方式，有专门设计的报文格式。
2）M-Bus总线的结构模型及特点
国际标准化组织（ISO）于1978年提出了OSI(open System Interconnection，即开放系统互联)七层参考模型。M-Bus总线协议以ISO-OSI参考模型作为参考，但是只采用了OSI模型的物理层、数据链路层、网络层和应用层：
1)物理层
物理层的功能是提供一条“非结构位流”传送的物理通道，并为数据链路层提供建立、维护和解除物理连接。物理层规定了主站与从站之间的物理接口的物理和电气特性，负责物理媒体上信息的接收和发送。M-Bus的物理层采用M-Bus总线标准。
2)数据链路层
数据链路层的功能是在物理连接的基础上建立、维护和解除数据连接。数据链路层以帧为单位传输信息，在每帧信息中附加了许多协议控制信息（如同步信息、地址信息、纠错信息、应答信息等），以保证信息无差错传送。M-Bus的数据链路层采用IEC870标准。
3)应用层
应用层是直接面对用户的一层。主要功能包括读数据、写数据、密钥设定、广播校对，以及更改通信速率等等。M-Bus的应用层采用EN1434-3标准。
M-Bus总线协议为主-从结构的半双工通讯方式，可以进行一主一从或一主多从的操作，从站均有各自的地址编码。采用0.5mm2双绞线，连接250个从站时，最远连接距离可达到380m。采用1.5mm2双绞线，连接64个从站时，最远连接距离可达到3600m。M-Bus总线结构由主站(Master station)，以及挂接在双绞线上的一系列从站（Slave station）组成，从站之间彼此并联。
5、集中器与管理中心的通讯
热网的特点是点多面广，距离较远，现场情况千差万别。远程抄表通讯方式有：电话线抄表、数传电台抄表、无线GPRS抄表和以太网（宽带抄表），它们各有所长。四种远程抄表方案的比较如表1所示：
目前采用GPRS无线通信方式实现热量表无线抄表系统是比较普遍的。使用GPRS热量表远程抄表系统，可以自动读取和处理热量表的数据，可以实现抄表系统的自动化、远程化、网络化，可以充分弥补现有通信方式的不足。这样的无线抄表系统可以节省大量的人力，提高工作效率，降低出错率，而且可以存储大量的数据，方便查询和检索，综合而言，GPRS远程抄表方案的适用性比其他方案更强一些。GPRS的接入设备选为DTU模块。每个模块在使用时需要安装SIM卡，和手机一样在移动网中具有唯一的ID。DTU提供RS232的数据接口，数据传送是完全透明的。
6、管理中心
管理中心用于实现数据通信和数据处理。集中器上传的数据储存在上位机的数据库中,通过管理中心的软件可实现系统数据信息的录入、查询、报表生成、打印、故障报警以及系统综合维护等功能。集中器的数据通过GPRS无线传输网络进行传输,管理中心具有固定IP地址的远程服务器内安装有数据采集软件,系统按照设定的时间间隔自动采集各从站的数据。数据保存至上位机的数据库中,管理中心软件接收各热量表通讯终端发来的数据，并对数据进行分析处理；保存各终端的动态IP地址，监视各终端的状态；维护热网数据库，提供用户数据查询、打印报表等。
参考文献
[1]刘学斌.热量表集中远传抄表系统的分类和应用.区域供热2010,4期