物联网技术在燃气抄收、监控及安全管理的应用与实践

作者:张恒 代红亮 来源:汉中市天然气投资发展有限公司 点击:  评论: 更新日期:2016年09月03日

     

摘 要:本文首先提出了近年来城市燃气企业所面临的入户抄表、安检、监管、调价、结算、事故等问题,从燃气表发展历程出发,详细介绍了IC卡燃气表、无线集抄燃气表和物联网表各自的优缺点,对几种常用的家用燃气表和工商业用户的IC卡控制器进行经济成本分析对比,同时结合国家对物联网技术应用政策扶持和天然气价改政策,论述物联网技术在城市燃气行业计量抄收、监控及安全管理应用前景。
关键词:物联网 IC卡 无线远传 计量仪表 燃气抄收
1 前言
目前,城市燃气行业居民用户基本都采用了IC卡燃气表,而工商业用户普遍采用了通过在计量仪表上加装IC卡控制器,居民及工商业用户基本实现了预付费管理,解决了“气费收缴难”的问题。
作为城市燃气的运营服务企业,不但要实现企业发展盈利的目标,同时还应及时、准确地将分散在用户端计量仪表的数据采集回企业,为后续的经营活动做决策。随着经济社会的发展以及天然气价改政策的实施,新时期燃气企业所面临的入户抄表、安检、监管、调价、结算、事故等问题日益突显。同时,客户对企业的服务质量也有了更高的要求,燃气企业如何不断提升服务质量,降低人工成本,变被动为主动,实时掌握分布在城市各处的用户用气情况,高效、全面、安全的提供燃气服务摆在了每个城市燃气企业的面前。
为解决上述问题,近年来各地燃气企业不断开拓创新,将眼下新技术运用至城市燃气行业,推动新技术在燃气抄收、监控及安全管理领域的发展。本文结合企业应用实际,从物联网技术原理及物联网燃气表的实践应用出发,阐述了采用信息化的手段改变传统的抄收方式,采用最新的微电子及信:息化技术,将无线物联网通信技术应用于燃气计量及嗡管,分析应用物联网技术在城市燃气抄收、监控及安全管理等方面的深远影响。
2 传统燃气计量仪表发展历程及使用现状
2.1 世界燃气表发展历程
1833年英国的詹姆斯·博格达斯(1imas Poeadas)发明了膜式结构的家用燃气表,经过对其不断改进,发展为现在普遍使用的家用膜式燃气表。自从有了燃气表以来,国内外一百多年来一直是采取查表收费的模式。上世纪70年代有了微型计算机以后,出现了磁卡燃气表,但由于磁卡信息量小、容易伪造等原因,难以推广应用;直到80年代出现了真正实用的电子装置,才改变了查表收费的模式。
2.2 我国燃气计量仪表发展历程
随着燃气应用的推广,以及西气东输等国家大型天然气输送项目的建设,天然气逐步进入了普通百姓家庭,使用管道燃气的家庭都安装有家用燃气表,燃气已成为人们生活中所必需的燃气用具,上世纪90年代中期,IC卡燃气表开始出现,目前全国近60%的地级城市已应用了IC预付费燃气表,全国有100多家企业取得计量器具制造许可证。
2.3 IC卡燃气表的优缺点
我国燃气表也逐步从人工抄表的机械式燃气表过渡到IC卡预付费燃气表,通过采用IC卡燃气表,燃气企业在一定程度上解决了抄表难和收费难的问题。但由于新时期燃气企业管理水平的提升,更为严格的安全管理要求,以及客户生活品质提高和互联网应用的发展,传统的IC卡燃气表在入户抄表、监控、调价、阶梯气价、安全管理、结算等方面逐渐暴露出诸多问题。
2.4 集抄远传表的应用及推广
为解决上述各类问题,鉴于当时的社会环境,逐步有厂家开始尝试推广使用无线远传集抄解决方案,该方案又具体分为两种:一种是采用手持移动抄表方案,主要是由数据库管理系统、抄表管理系统、收费管理系统、手持抄表器、无线远传燃气表等组成(系统示意图见图1)。集抄远传燃气表曾一度兴起,试图弥补IC卡表的不足,但由于其可靠性不高,加上复杂的安装施工和维护要求,以及成本过高等因素限制了集抄远传系统的发展。
 
手持移动抄表方案采用手持抄表器(也称PDA)通过无线通讯方式唤醒表具,与表具进行数据传输,可进行单户点抄和多户群抄,然后通过USB接口或网络与燃气企业的数据库服务器连接,上传数据。
另一种是远程集中抄表方案,主要由数据管理系统、抄表管理系统、收费管理系统、手持抄表器、GPRS MOUDLE、集中器、采集器、无线远传燃气表等组成(系统示意图见图2)。
 
远程集中抄表方案通过无线采集器将无线远传燃气表数据进行搜集,并通过在集中器中安装SIM卡,通过GPRS/GSM模块进行数据交换及传输,同时支持手持抄表器(也称PDA)抄表应用。
以上两种无线远传集抄方案均可以在一定程度上解决入户抄表、监控、调价、阶梯气价、安全管理及结算部分问题,但第一种手持移动抄表方案仍需要人工在各小区进行,且故障率较高,无法满足燃气企业在某一特定时间点完成抄表、调价等业务需求。而第二种远程集中抄表方案虽然较第一种在故障率上有了较大改观,并在抄表范围上取得了更大的进步,但该种方式需要燃气企业投入大量资金来建立无线通信网络,并投入相当专业技术人员维护上述系统的正常运行,同时由于采集器和集中器需要通过市电(220V)供电以及人为SIM数据流量管理,燃气企业负担及风险性也较大,不利于燃气企业专注于燃气供应和服务,故以上两种解决方案在经过市场的检验后,并未大面积推广应用。
3 物联网技术原理及燃气抄收的应用
3.1 物联网燃气表技术原理
物联网(Internet of Things,缩写IOT)的定义是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网燃气表系统是通过移动通信运营商的GSM/GPRS无线公网,以膜式燃气表为基础加装电子控制器,实现数据远传及控制的燃气计量器具。可以为燃气运营商提供计量仪表抄收、管控的系统解决方案,实现在线监测、远程控制、安全防范、统计报表、收费、网上充值、实时调价、阶梯气价、用期预测、大数据分析等管理等功能。
3.2  物联网燃气的解决方案(见图3)
 
通讯服务模块:主要负责与远程网关进行短信通讯,此系统是整个系统实现远程控制的关键程序,也是整个系统得以实现远程控制的重要程序。
业务处理模块:主要负责进行日常业务处理,比如:自动关阀、自动开阀、自动报警、调价等。
数据服务模块:此模块主要负责与客户端应用程序之间的数据交互,通过此程序,客户端应用系统可以安装在互联网或者局域网的任何位置,不再受地域限制,方便了燃气公司工作人员的收费系统的布署。
客户端应用模块:仪表端有语音播报器给用户进行语音播报提醒,以及通过互联网实现远程语音报警和开关阀技术,同时可以进行网上充值和查询。
3.3 物联网燃气计量仪表的特点及优势
物联网在城市燃气行业主要应用在燃气设施监测和燃气计量仪表方面,物联网主要是基于移动通信网络,在传统的燃气表、IC卡控制器、数据采集及监控系统上加装CPRS/3G信息传输装置,以此实现数据远传及控制。
物联网在近年来逐步应用到燃气计量仪表方面,通过无线公网,为燃气运营商提供公用资源智能管控的系统解决方案,能够实现在线监测、远程控制、安全防范、统计报表、智能收费五大管理和服务功能。
3.3.1物联网计量仪表区别于传统计量仪表的特点
(1)物联网燃气仪表或物联网IC卡控制器以单价进行计量,防止气量囤积:
(2)支持阶梯计价,可按阶梯价格(年阶梯价格或月阶梯价格)进行计量结算,也可按单一价格执行;
(3)支持远程无线调价,调价时可同时设定表内新的价格及新价格的启动时间,彻底解决渊价问题:
(4)通过网络实现远程抄表、远程控制;

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