《居民燃气表的管理建议【6200字论文】》

居民燃气表的管理建议TOC\o"1-2"\h\u126061引言 236402居民燃气表具发展及特点 2173842.1传统膜式燃气表 2209122.2IC卡智能燃气表 376172.3智能型远传表 349953居民燃气表应用建议 5137743.1表具安全性与经济性 5204633.2表具抄收率与用户体验 570273.3考虑远传表的稳定可靠性 5215973.4加强表具信息分析与维护 6234694民用燃气表无线抄表技术的应用 6251564.1基于集采器的无线自动燃气抄表方案的优势分析 684044.2燃气表无线抄表系统框架设计 6139134.3信号干扰实验测试 8270395结束语 932251参考文献 10

摘要:随着天然气行业的快速发展，各地燃气企业居民用户数逐年攀升，用于居民计量的燃气表也呈现出多元化发展，新技术、新发明在居民燃气表的推广应用，使得民用计量表具智能化成为城市燃气行业的应用主流。但燃气表具类型多样、品牌繁杂导致的适配性、兼容性等问题困扰着燃气经营企业，增加了燃气公司的运营成本。基于此，本文总结居民燃气表及无线抄表技术的发展，对目前常见的居民燃气表的功能特点进行分析比较，探讨无线远传智能燃气表及抄表技术的应用，为我国燃气表及无线抄表技术发展做出一份贡献。关键词:燃气表；特点；智能化；抄表技术1引言现如今，我国的燃气表用户数与需求量呈上升趋势。由于不同地区的实际情况不同，所采取的抄表方式各不相同。对于部分燃气使用量较大的用户，单一表即可完成任务;但一旦面对一个体量较大的用户群体时，例如密集型小区住户、相关企业用户等，此时对工作人员和燃气公司来说单一表便不再是最好的选择。面对该类顾客群体，燃气公司通常会选择户外或户内表，并且使用人工上门的方式来进行用户的燃气使用量的统计，但这样的操作模式存在着很大的弊端，例如进户难、抄表人员劳动程度大且工作效率低、存在较高的人工费用。因此，我们认为燃气抄表方式不应局限于当下，各燃气公司有必要采用新型的无线抄表系统来规避人工抄表的弊端。基于此，本文提出一种基于集采器的无线自动燃气抄表方案。该方案不需要使用具备物联网传输模块（如NB-IoT模块21)的燃气表，无需为燃气表安装物联网SIM卡，不需要租用运营商的传输线路，仅通过使用集采器和带有扩频通信模块的燃气表即可完成无线抄表流程，对于燃气公司来说是一种节约成本的抄表方案。接下来本文针对于民用燃气表无线智能抄表技术的应用进行研究分析，希望能够对于这一领域有一定的参考价值。2居民燃气表具发展及特点2.1传统膜式燃气表传统膜式燃气表也叫机械表，属于早期居民燃气表具，是居民燃气表中使用最为普遍的一种计量表具。机械表属于容积式流量计，具有价格便宜、结构简单、安装方便、测量压损小等优点，但不具备预付费与数据远传功能,且不能进行温度、压力补偿修正。机械表一般采用户外集中挂表模式，气量结算完全依赖人工抄表，后期抄表工作量大、人工成本高;机械表故障率较高，易导致抄表数据偏差大等问题;机械表无法实时结算，不利于燃气公司供销差管理。2.2IC卡智能燃气表IC卡燃气表是以膜式燃气表为基础表，在基础表中增加电子控制器和电控阀，具有预付费和欠关阀功能的计量装置。主要包括买气写卡、供气读卡、用气信息恢复、提示用户买气、余量不足自动断气、运行状态自检、欠压报警、阀门关闭报警等功能。IC卡煤气表是一种主要的智能煤气表。居民用户缴纳燃气费后，通过读写卡将购买的燃气量数据写入IC卡。用户需要将IC卡嵌入仪表控制器中使用。IC卡解决了入户难、抄表难与收费难的问题，能加速燃气公司资金回笼，提高资金利用率。但由于IC卡表不能及时反映燃气购销量，直接影响购销差的准确计算﹐给燃气公司利润指标带来不确定性。同时，IC卡表需经常充值，增加了燃气公司的人工成本，也影响了用户的便捷体验;IC卡表具上需设置读写卡和阀控单元，容易产生安全隐患，还需要经常更换电池，表计故障率相对较高。大型燃气公司均已淘汰C卡表，深圳燃气、杭州燃气均已不使用IC卡表，近年来主流表厂也已大幅削减IC卡表产能。某集团燃气公司现有居民IC卡燃气表194484只，每年因故障维修更换约在2000块以上，目前已不再重新购置新的IC卡表，存量表正按计划进行逐年更换。2.3智能型远传表智能型远传表是在基表基础上加装传感器、中央处理器、通信功能设备等组成的集微电子技术、自控传感技术、通信技术与网络技术于一体的计量仪表，主要是实现用气数据远程传输与控制功能，可通过银行代缴气费，解决抄表难问题。根据远传表通信技术的不同，又可分为小无线表（FSK调制解调通信)、2G类(GSM/GPRS/CDMA)智能燃气表、基于LoRa扩频技术的无线远传智能燃气表、基于NB-IOT技术（窄宽带）的物联网智能燃气表。(1)FSK无线远传表FSK无线远传表俗称小无线表，通过载波频率变化来传递数字信息，利用微功率（短距离）无线免费频段,采用手持机实现对表具数据的无线抄读，然后把数据导入管理中心数据库。FSK无线远传表的信号传输范围在几百米之内，通信距离较短，基本要求在楼栋下抄表。该类表具使用碱性电池，相比其他无线传输技术较为耗费电量，并且易受橱柜屏蔽影响,抄见率不高,无法有效解决抄表难的问题。某燃气集团下属公司于2010年采购了300多只小无线燃气表,初期使用时抄表率能达95%,随着使用时间的延长，表具老化严重，抄表率仅存50%，且经常出现电池没电导致的表具故障等问题。(2）2G类物联网智能燃气表2G类燃气表主要是在燃气基表内安装了GPRS通信模块的智能控制器，通过中国移动/联通/电信的蜂窝网络进行数据传输的一种燃气表。2G类燃气表采用移动通信技术的2G模块，通过微电子控制电路，将传统机械表具的计量信息转换成电信号，按设定的时间间隔将数据通过GPRS网络传输至后台。该类燃气表起步时间早，传输性能比较稳定，安装比较简单，能定时传输，可实现不同厂家燃气表具之间的转换。但在实际使用过程中，2G类燃气表由于采用约时通信方式，传输时易出现网络拥堵现象，瞬时功耗大、通信费用高，且数据传输频次过低，电池寿命短，信号传输速度也比较缓慢。据了解，某燃气集团下属公司曾安装2G类燃气表1000多只，使用过程中经常发生断电不关阀现象，信号功率消耗极大，碱性电池使用寿命短，需频繁更换,用户体验感极差。且2G信号容易受周边环境干扰，使得数据抄收率过低，目前已逐步替换。(3）基于LoRa扩频技术的无线远传智能燃气表Lora智能燃气表采用扩频通信技术。燃气表数据由Lora模块编码，在相同能量下以最大带宽传输。它可以实时传输仪器信息。该燃气表具有基于Lora扩频无线通信的自组网功能。通过Lora远程抄表集中器等设备，实现自动网络搜索、自动网络接入、定时无线数据上传、远程监控等功能。无需安装集中器，抄表器可在小区外手动抄表，无需进屋即可复制和采集整个小区的燃气数据。基于LoRa扩频技术的无线远传智能燃气表具有稳定可靠、通信距离远、抗电磁干扰能力强、数据采集准确度高等特点。但LoRa扩频通信技术通过企业私有协议传输，未获国家正式授权，法律也无明文禁止，不同厂家通信协议会有不同，国内大部分地区都没有建立LoRa网关的通信网络，需要运营商与行业客户合作组网。(4）基于NB-IoT的物联网表（基于蜂窝的窄宽带物联网表)NBlot物联网燃气表是一种新型燃气表，使用低功耗窄带物联网网络进行数据传输。支持广域网中低功耗设备的蜂窝数据连接，并使用三家运营商授权的频段定期将采集的测量数据、仪器运行状态等相关信息传输到网络云。通过数据和信息分析，完成开票、结算、下表指令等交互活动，实现智能计量功能。NB-IoT物联网燃气表信号传输覆盖范围广，穿透性高，地下室无死角，功耗相对较低，配上锂电池可用10年，传输信息容量比2G类燃气表大，可实现网络抄表、远程控制、网络缴费、故障检测等功能。3居民燃气表应用建议各种居民燃气计量表具的性能特点不同，如何做到科学选型、合理使用、精细管理，是燃气公司计量工作的基础。针对各类表具不同特点，本文提出建议如下:3.1表具安全性与经济性膜式燃气表、IC卡表价格低、性能较为稳定可靠，但发生漏气等故障无法关阀，也不能实现阶梯气价，在安全管控方面不如远传表，考虑到阶梯气价带来的影响，长期来看，远传智能表经济效益更佳。3.2表具抄收率与用户体验传统膜式燃气表、IC卡表无法实时数据远传，需要用户自助充值缴费，无法满足用户便捷体验与燃气公司管控需要，亦不符合物联网发展需要，应优先选择带有数据远传功能的燃气表，便于燃气公司统计分析用气情况，控制供销差。3.3考虑远传表的稳定可靠性各种无线智能远传燃气表，无论增加何种功能，均需要保证基表的计量稳定性，尤其是长期运行的稳定性。作为长期使用的无线智能远传燃气表，需选择供应稳定、规模较大的表具供应商，以确保数据远传模块的可靠与稳定。还要考虑表具使用地区表具传输网络的现状，并根据网络建设情况选择合适的无线智能远传燃气表。3.4加强表具信息分析与维护居民燃气表具随着使用时间的延长，部分表具可能会出现使用故障，可借助大数据分析功能，加强对远传数据的分析与诊断，及时发现异常用气信息。同时，可借助居民用户入户安检契机，加大对表具的维护与管理。4民用燃气表无线抄表技术的应用4.1基于集采器的无线自动燃气抄表方案的优势分析传统抄表方式需要大量的人员进行挨家挨户的人工抄表,需要的时间较长，而且难免会出现用户不在家的情况，需要工作人员二次劳动。并且新冠疫情当下，传统抄表方式会增加人员流动性，对新冠疫情的防控不利，所以迫切需要一种方便快捷、减少人员流动的抄表方式。本文所设计的利用集采器实现的无线自动燃气抄表系统以扩频集采器为中转，通过IP城域网进行数据的传输风，具有以下优点:(1）因本方案仅涉及了集采器的安装以及城域网的使用，所以在实践运行上会非常简单，不需要高等技术人员，普通员工通过训练也可进行安装。(2>相较于普通人工抄表方式来说,在疫情严重的当下，使用集采器的抄表方式会减少人员的流动性。同时，可帮助燃气公司降低人工成本，仅仅需要一些技术人员在一定时间内进行集采器的维护与检查即可。(3）相较于基于物联网的无线抄表方式来说，使用集采器的抄表方案无需为燃气表安装物联网SIM卡，不需要使用具备物联网传输模块（如NB-IoT模块）的燃气表，对于燃气公司来说是一种成本更低。(4）相较于人工抄表方式来说，使用集采器的抄表方式会减少对用户日常生活的影响，不会因上门抄表影响居民生活，仅会对某个频率的电视信号产生约1s左右的信号干扰。4.2燃气表无线抄表系统框架设计（1）总体设计本文所提出的燃气抄表系统主要是将采集到的信息通过集中采集器通过IFP人传送到燃气公司管理中心。采集器与IP城域网双向传输，利用管理软件对燃气表终端设备进行管理。在城区安装集采器，通过无线低频段(470~510MHz）实现与用户家中燃气表通信，集采器收到数据后，通过有线IP网络与燃气数据中心建立通信连接。由于低频穿透力强，覆盖范围广，一个集采器可覆盖一栋或几栋住宅楼，提高了效率，节省了成本间。（2）燃气表目前常用的采集气表有两种，即被动直读气表和脉冲气表。通过对比分析，推荐采用被动直读式燃气表。主要原因是脉冲气表采用分线系统的通信线路，即每个用户需要分开布放。结构复杂，工程量巨大，成本较高，为企业增加了大量的工作量和成本。与这种燃气计量表(脉冲式燃气计量表)相比，被动直接读取式燃气计量表系统具有结构简单、体积小、调整容易、成本低等优点。其原理是在每个字轮的一侧设置一个固定的光电发射源，在相应的字轮上设置一个反射面或接收点。利用多个(一般为5个)的接收点或反射面的不同位置状态，判断字是否旋转到一定数量的位置，从而确定相应的数据。它的电子部分平时不工作，没有能量，不受电磁干涉的影响。在复制计量器的瞬间，计量器的电子部分向外部供电，直接复制计量器的实时数据。所以远程数据与煤气表的数据完全一致，没有误差。由于平时不用电，机器的故障率和耗电量大大减少，使用寿命更长，系统更稳定。手动式燃气计量器集增计量器系统使用前不需要初始化。采用总线布线，使用任意的相位结构。铺设通信线路时使用4芯电缆，通信使用2芯电缆，燃气表电子部分供电使用2芯电缆。除了要注意被动直读燃气表外，还要注意安装无线扩频通信模块，以达到信息传输的目的。（3）数据采集器数据收集器是集光器和收集器的组合。集热器的任务是传输集热器和煤气表之间的通信数据。集热器的主要任务是复制，储存通过采集器获得的煤气表数据，等待主要站点的命令。集热器每天复制当地的煤气表，数据通过集热器的传输和调整收集。通过这种方式，在用户使用的气体统计数据中，我们不仅可以通过主序器每天正规时间读取数据集中器，而且可以通过用户的本地集中器和实施存储器读取气体系统的读取数据。手动直接读取气体计价器将在该系统中发挥重要作用。数据收集器的通信方式是近距离无线通信。所述燃气表通过无线扩频模块与集电极通信。我们可以将数据采集器放置在楼梯计量箱中，这样我们就可以从楼梯灯中借用电源，解决了采集器的电源问题。因为同一栋楼的信号之间的距离不是很大。城域网(WAN)是我们的采集器和主站之间的通信方式。（4）IP城域网在该系统的设计中IP城域网主要作用是接受集采器的信息发送至数据中心，或根据数据中心的操作控制集采器工作。IP城域网是一种在城市范围集数据、语音、视频服务于一体的高带宽、广覆盖、多功能、多业务接入的多媒体通实际的操作过程中，我们可根据用户的情况以及需求量对合理设计各级网络的IP城域网的分布。在这次的设计中使用率-关于无线IP城域网网络构架来说，其中的核心，即网络、本地IDc、CND中心节点互连，而作为汇聚数据部分，即我们的数据采集器充当了IP城域网的区域性会接点，对此我们要将其与其他ISP、CND分发节点、存储节点等互联。在接入层，即我们的用户应当提供多种接入方式，包括但不限于:IP-VPN、WirelessLAN等。IP网络需要具备的特点:1）提供CDN、IDC、海量存储节点的上连通路;2）基本满足区域信息化建设网络需求;3）实现IP城域网、DDN网、ATM网三网互通;4）具有完善全网的网管系统、资源管理系统、计费系统，新建了业务管理系统。4.3信号干扰实验测试（1）测试目的本次测试主要针对港华燃气基于集采器实现燃气抄表方案，测试该方案的无线电频谱使用情况以及是否对有线电视信号产生干扰。（2）网络连接集采器位于有线电视设备箱处，无线燃气表位于用户家中厨房，网络连接图如图1所示。图1测试用网络连接图（3）测试设备1）燃气表:无源直读式燃气表（带扩频通信模块)﹔2）集采器:采用472MHz低频通信;3）机顶盒:有线电视在网机顶盒;4）光接收机;5）频谱分析仪。（4）测试结论通过测试可以看出，基于集采器实现燃气抄表的方案会对有线电视信号相关频点造成干扰(仅干扰1s左