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实现数据采集、传输、控制等功能的燃气表可称

2019-11-22 06:37

“煤改气”进程加快 智能燃气表市场规模即将“腾飞”

智能燃气表需求启动行将到来

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2017年9月29日

2013年1月16日

随着移动物联网通信技术的发展和突破,燃气表智能计量进入一个新阶段。2017年8月,深圳燃气集团采用NB-IoT技术进行远程抄表试点工作,首批6000用户开户成功,实现了物联网远传抄表等系列功能。

自2017年8月深圳燃气集团采用NB-IoT技术进行远程抄表试点工作,首批6000用户开户成功,实现了物联网远传抄表等系列功能。这一试点标志着我国NB-IoT智能燃气仪表走进实际应用阶段。从最初IC卡智能燃气表到最新的NB-IoT燃气表,智能燃气仪表不断在实时传输、安全监控、客户服务端等方面优化,为燃气公司智能化管理和大数据应用奠定了基础。

未来的智能燃气表:物联网先发优势大 智能燃气表主要包括IC卡燃气表和远传燃气表两大类,IC卡表始终带电,对电池要求较高,在电表上应用比较可靠,而IC卡燃气表适用于宾馆、酒店、学校食堂、机关单位和商业网点等不好集中管理的零散用户使用,但是目前接触式的IC卡智能燃气表仍然是市场上的主流产品。 无线远传燃气表一般以膜式燃气表为计量基表,加装流量信号采集模块、无线传输模块等,除具燃气体积计量功能外,还具有计量数据机电转换、无线射频数据传输、阀门遥控等功能,适用于居民小区等用户的燃气远程集中自动抄表系统,但是当前还处于规模应用的初期。 随着人们生活水平与生活质量的提高,现代化家庭所需要的智能化产品需要求,将促使智能燃气表朝着安全性、可靠性、智能方便性等方向发展。 未来的智能燃气表除实时跟踪用气动态、自动生成账单外,还将与智能电表相结合,通过历史数据比对以及同类型用户比对,利用大数据分析,根据电/气网负荷和实时电/气价对用户的用气行为提出建议,在电力和燃气之间作平衡选择;如果系统监测发现用户燃气设备长时间处于低效运转,还可建议用户预约检修,最终提供基于互联网和物联网的家庭用能整体解决方案。

燃气表是燃气用量计量仪器,靠燃气的压力对外做功,推动滚轮计数器计数。

这一试点标志着我国NB-IoT智能燃气仪表走进实际应用阶段。从最初IC卡智能燃气表到最新的NB-IoT燃气表,智能燃气仪表不断在实时传输、安全监控、客户服务端等方面优化,为燃气公司智能化管理和大数据应用奠定了基础。

智能燃气表的发展背景及诞生

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我国在用燃气类型包括天然气、液化石油气、人工煤气等。其中,天然气、人工煤气需要使用燃气表计量,液化石油气以罐装为主,不需要燃器表计量。

智能燃气表的发展背景及诞生

燃气表是燃气系统的重要组成部分,对燃气企业的安全运营、服务质量、经济效益等都有着较大的影响。随着经济社会的发展以及天然气阶梯气价政策的实施,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。燃气企业一方面要实现发展盈利的目标,另一方面还应及时、准确地将分散的用户数据采集回企业,为后续的经营做决策。燃气计量仪器作为用户用气数据采集的终端设备,是燃气企业实现智能化管理的前提,也是进一步实现大数据服务的关键。传统的燃气表显然已经达不到这样的要求,跨界合作应运而生,借助通讯技术、物联网技术,燃气仪表在智能化的道路上越走越远。

燃气表包括机械膜式燃气表、智能燃气表。智能燃气表又可分为IC卡燃气表、远传燃气表等。目前我国使用的燃气表中,约80%仍是传统的机械膜式燃气表。2011年以来,各省市开始推行气价改革,使得智能燃气表需求快速增长。

燃气表是燃气系统的重要组成部分,对燃气企业的安全运营、服务质量、经济效益等都有着较大的影响。随着经济社会的发展以及天然气阶梯气价政策的实施,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。燃气企业一方面要实现发展盈利的目标,另一方面还应及时、准确地将分散的用户数据采集回企业,为后续的经营做决策。燃气计量仪器作为用户用气数据采集的终端设备,是燃气企业实现智能化管理的前提,也是进一步实现大数据服务的关键。传统的燃气表显然已经达不到这样的要求,跨界合作应运而生,借助通讯技术、物联网技术,燃气仪表在智能化的道路上越走越远。

一般理解在燃气基表上加入某些模块,实现数据采集、传输、控制等功能的燃气表可称为智能燃气表。国外的智能燃气表最早1983年在日本使用,我国的智能燃气仪表从1995年研制IC卡表开始起步。目前国内外在智能燃气仪表技术上差距不大,均在物联网智能燃气表阶段发力布局。从智能燃气仪表的发展来看,智能燃气仪表从最初的只能实现预收费和控制功能发展到目前集数据感知、空中储值、查询、远程监控、实时预警等功能为一体的过程一共经历了三个发展阶段。

1.1 燃气规模提升,带动燃气表需求

一般理解在燃气基表上加入某些模块,实现数据采集、传输、控制等功能的燃气表可称为智能燃气表。国外的智能燃气表最早1983年在日本使用,我国的智能燃气仪表从1995年研制IC卡表开始起步。目前国内外在智能燃气仪表技术上差距不大,均在物联网智能燃气表阶段发力布局。从智能燃气仪表的发展来看,智能燃气仪表从最初的只能实现预收费和控制功能发展到目前集数据感知、空中储值、查询、远程监控、实时预警等功能为一体的过程一共经历了三个发展阶段。

智能燃气仪表的开端--卡式燃气表

1、现代化城镇建设推升燃气供气规模。

智能燃气仪表的开端--卡式燃气表

卡式燃气表的功能主要体现在两方面:一是预收费;二是用气控制。其核心在于购气卡,用户与燃气公司之间的交易以及用户使用燃气都是通过购气卡来体现的,通过设置在燃气表中的读卡装置来对购气卡数据进行读取,自动调整燃气阀门的关闭与打开。

随着现代化城镇建设进程的逐步推进以及西气东输线路的投运,我国燃气供气规模持续快速提升,2010年我国燃气供气规模达836亿立方米,相比2005年末增长62%。

卡式燃气表的功能主要体现在两方面:一是预收费;二是用气控制。其核心在于购气卡,用户与燃气公司之间的交易以及用户使用燃气都是通过购气卡来体现的,通过设置在燃气表中的读卡装置来对购气卡数据进行读取,自动调整燃气阀门的关闭与打开。

在卡式燃气表中,根据购气卡类型的差异,可以将其分为IC卡燃气表、CPU卡燃气表、射频卡燃气表三种。卡式燃气表功能十分完善,主要包括预付费功能、提醒功能、欠费阀门关闭控制功能、补气验证、非法卡识别功能等。通过卡式燃气表的利用,不仅可以解决传统入户收费的弊端,实现了用户的自动缴费,有效避免用户欠费问题,提高燃气使用的安全性。

根据2012年7月住建部印发的《全国城镇燃气发展“十二五”规划》,预计2015年我国燃气供气规模1782亿立方米,相比2010年增长113%。其中,城市燃气普及率由2010年的92.04%提升至2015年的94%,县城及小城镇燃气普及率达到65%。

在卡式燃气表中,根据购气卡类型的差异,可以将其分为IC卡燃气表、CPU卡燃气表、射频卡燃气表三种。卡式燃气表功能十分完善,主要包括预付费功能、提醒功能、欠费阀门关闭控制功能、补气验证、非法卡识别功能等。通过卡式燃气表的利用,不仅可以解决传统入户收费的弊端,实现了用户的自动缴费,有效避免用户欠费问题,提高燃气使用的安全性。

目前我国最常用的是IC卡燃气表,其是以膜式燃气表为计量基表,以IC卡为媒体,加装电子控制器所组成的一种有预付费功能的燃气计量装置。IC卡燃气表主要由膜式燃气表、采集信号单元、控制器单元、执行器、媒体、电源组成。

2、天然气普及率日渐提升,液化石油气比例下降明显。

目前我国最常用的是IC卡燃气表,其是以膜式燃气表为计量基表,以IC卡为媒体,加装电子控制器所组成的一种有预付费功能的燃气计量装置。IC卡燃气表主要由膜式燃气表(基表)、采集信号单元(量值传感器、磁钢)、控制器单元(计费器)、执行器(电磁阀等)、媒体(IC卡)、电源组成。

IC卡表具有自动收费功能,一户一表一卡,用户将费用交给燃气销售部门,销售部门将购气量通过计算机管理系统写入IC卡中,用户将IC卡再插入IC卡燃气表中,便可获得所购燃气量的使用权限。在用户用气的过程中,IC卡智能表中的微电脑自动核减剩余气量,所购气量用尽后便会自动关阀断气,用户需重新购气方能再次使IC卡燃气表开阀供气。

与液化石油气及人工煤气相比,天然气具有以下几项优势:

IC卡表具有自动收费功能,一户一表一卡,用户将费用交给燃气销售部门,销售部门将购气量通过计算机管理系统写入IC卡中,用户将IC卡再插入IC卡燃气表中,便可获得所购燃气量的使用权限。在用户用气的过程中,IC卡智能表中的微电脑自动核减剩余气量,所购气量用尽后便会自动关阀断气,用户需重新购气方能再次使IC卡燃气表开阀供气。

CPU卡在常规IC卡基础上添加CPU智能卡以及嵌入式安全模块ESAM作为数据信息存储和传递的介质,大大提升了卡表的信息储存能力,强化了安全性和抗攻击性,并可实现CPU卡的金融功能。

1)经济性。在实现同等热值的情况下,每月管道天然气比瓶装液化石油气的费用低约25%-35%,且省去钢瓶购买、定期检验、搬运等费用支出。

CPU卡在常规IC卡基础上添加CPU智能卡以及嵌入式安全模块ESAM作为数据信息存储和传递的介质,大大提升了卡表的信息储存能力,强化了安全性和抗攻击性,并可实现CPU卡的金融功能。

射频卡在基表基础上加装微电脑芯片和射频卡操作系统,以射频卡为媒介,实现了更多功能,比如:报警提示功能、阀门异常计量功能、防磁干扰功能、一卡多表功能等。

2)安全性。管道气采用气化站集中储存、集中供气的管理方式,避免了瓶装气的家庭发散储存方式,安全性远高于瓶装气。且天然气中所含甲烷、乙烷、丙烷等本身无毒性。

射频卡在基表基础上加装微电脑芯片和射频卡操作系统,以射频卡为媒介,实现了更多功能,比如:报警提示功能、阀门异常计量功能、防磁干扰功能、一卡多表功能等。

卡式燃气表尽管实现了计量收费和控制功能,但普遍存在着抗干扰能力差、电源不持久、阀门易故障、卡座易损坏等缺陷;卡式表无法实现数据实时传输,燃气公司也无法及时准确的了解用户用气量情况;由于无法实时监管,容易造成用户端燃气事故;如果实施新气价,卡式表需要人工调整其计费方式,工作量大,不利于燃气公司财务及供销差统计。

3)环保性。天然气为清洁、高效绿色能源,98%成分是甲烷,燃烧只产生少量二氧化碳与水蒸气,燃烧后无残液、无硫化物,符合国家能源政策推广和普及要求。

卡式燃气表尽管实现了计量收费和控制功能,但普遍存在着抗干扰能力差、电源不持久、阀门易故障、卡座易损坏等缺陷;卡式表无法实现数据实时传输,燃气公司也无法及时准确的了解用户用气量情况;由于无法实时监管,容易造成用户端燃气事故;如果实施新气价,卡式表需要人工调整其计费方式,工作量大,不利于燃气公司财务及供销差统计。

智能燃气表与通讯技术初次结合-- 远传燃气表

近年来,我国天然气占燃气使用量比例不断提升,已经形成对于液化石油气等燃气的替代。

智能燃气表与通讯技术初次结合-- 远传燃气表

远传燃气表是指具有基表数据读取和远传功能的燃气表,其基表数据读取采集是由数据传感器完成的,再利用无线或有线通讯方式,实现基表读取数据与燃气公司收费管理系统中心的信息传输,从而实现对燃气表的远程抄表,在收费管理系统中完成对气量的计算和费用的结算。在远传燃气表中,主要是有线远传表、无线远传表两种类型。

按体积口径计量,2010年末我国天然气、液化石油气、人工煤气占城镇燃气使用量的比例分别达63.04%、22.97%、14.00%。

远传燃气表是指具有基表数据读取和远传功能的燃气表,其基表数据读取采集是由数据传感器完成的,再利用无线或有线通讯方式,实现基表读取数据与燃气公司收费管理系统中心的信息传输,从而实现对燃气表的远程抄表,在收费管理系统中完成对气量的计算和费用的结算。在远传燃气表中,主要是有线远传表、无线远传表两种类型。

有线抄表系统主要由燃气表、采集器和手持机构成。燃气表通过通信总线与采集器相连,采集器定期采集燃气表数据并存储于芯片中。工作人员通过手持机读取采集器中所存储的燃气表数据并将其上传到燃气企业后台管理系统。

按人口口径计量,天然气对其他气源的替代更为明显,天然气使用人口比例由2005年的24.09%提升至46.86%,人工煤气、液化气的使用人口比例则不同程度下降。

有线抄表系统主要由燃气表、采集器和手持机构成。燃气表通过通信总线与采集器相连,采集器定期采集燃气表数据并存储于芯片中。工作人员通过手持机读取采集器中所存储的燃气表数据并将其上传到燃气企业后台管理系统。

该系统可以实现远程抄读数据、远程监测,有线远传表不需电源、数据传输稳定,解决了抄表难、检测难的问题,但施工布线复杂,施工、安装、维护成本较高,依然需要配备人员去各采集器中下载数据。

根据《全国城镇燃气发展“十二五”规划》,按体积口径计量,至2015年末,我国天然气使用量占城镇燃气总量比重达到67.34%,相较2010年末提升4.3个百分点。由于罐装液化石油气不需要燃气表,故天然气及人工煤气使用比例的提升将直接拉动燃气表需求。

该系统可以实现远程抄读数据、远程监测,有线远传表不需电源、数据传输稳定,解决了抄表难、检测难的问题,但施工布线复杂,施工、安装、维护成本较高,依然需要配备人员去各采集器中下载数据。

无线远传表利用短距离无线网络将燃气表的计量数据传输到电子数据采集器/集中器,采集器/集中器和数据中心之间可以选择GPRS、CDMA、3G或短信的通信方式。短距离无线网路一般采用调制解调通信技术,而智能燃气表远程无线技术中最为常见的有GFSK高斯频移键控技术和LoRa扩频技术。GFSK高斯频移键控技术是把输入数据经高斯低通滤波器预调制滤波后,再进行FSK调制的数字调制方式。它具有恒幅包络、功率谱集中、频谱较窄等特性。LoRa扩频技术是一种专用于无线电调制解调的技术,融合了扩频技术、前向纠错编码技术以及数字信号处理技术,使其传输距离变长,无需中继器,功耗降低,抗干扰性和安全性也得以提高。

1.2 阶梯气价政策各地开花,智能燃气表需求日渐高涨

无线远传表利用短距离无线网络将燃气表的计量数据传输到电子数据采集器/集中器,采集器/集中器和数据中心之间可以选择GPRS、CDMA、3G或短信的通信方式。短距离无线网路一般采用调制解调通信技术,而智能燃气表远程无线技术中最为常见的有GFSK高斯频移键控技术和LoRa扩频技术。GFSK高斯频移键控技术是把输入数据经高斯低通滤波器预调制滤波后,再进行FSK调制的数字调制方式。它具有恒幅包络、功率谱集中、频谱较窄等特性。LoRa扩频技术是一种专用于无线电调制解调的技术,融合了扩频技术、前向纠错编码技术以及数字信号处理技术,使其传输距离变长,无需中继器,功耗降低,抗干扰性和安全性也得以提高。

无线智能燃气表抄表解决方案也分成了三种形式:

智能燃气表的使用与相关政策的制定与推广有密切联系,今年年初温家宝在《政府工作报告》中数次提及天然气价格改革;同年6月发改委制定的《关于天然气价格形成的指导意见》在各地小范围征求意见,拟在综合考虑成本加利润和市场净回值等定价方式的基础上,形成相对稳定、上下游联动的天然气定价机制,并在全国推行。

无线智能燃气表抄表解决方案也分成了三种形式:

无线手持机抄表方案

阶梯气价旨在拉开燃气价格档次,通过价格机制引导错峰用气、节约用气,以提高资源利用效率。目前,国家相关部门已确定将在民用领域,实行阶梯气价改革。

无线手持机抄表方案

无线燃气表通过自身携带的无线通信模块与采集器实现无线通信,采集器定期主动采集燃气表的数据并储存,工作人员通过手持机与采集器通信将表中的数据下载到手持机中。此种抄表系统中的通信方式均为短距离通讯网络。该技术仅仅将有线抄表技术更换成无线通讯,依然需要工作人员定期将数据下载到手持机中,比较落后。

配合中央天然气价改,自2011年末以来各省市的阶梯气价改革陆续启动,推动了智能燃气表需求量的高增长。

无线燃气表通过自身携带的无线通信模块与采集器实现无线通信,采集器定期主动采集燃气表的数据并储存,工作人员通过手持机与采集器通信将表中的数据下载到手持机中。此种抄表系统中的通信方式均为短距离通讯网络。该技术仅仅将有线抄表技术更换成无线通讯,依然需要工作人员定期将数据下载到手持机中,比较落后。

GFSK远程集中抄表方案

从实施情况来看,自2011年年末以来,江苏省、河南省、湖南省、广东省、甘肃省、广西省、福建省均出台相关政策,推进天然气价格改革或实行天然气阶梯气价。我们认为实行阶梯气价为我国燃气价改的大势所趋,未来将在全国推行。

GFSK远程集中抄表方案

GFSK远程集中抄表方案,用集中器代替手持机,进一步减少了人工成本,改善了无线手持机抄表;但集中器的投入以及通信流量费用的产生,造成成本较高。该系统由无线智能燃气表、数据采集器与数据集中器构成,采用GFSK高斯频移键控技术实现燃气表与采集器的通信。无线燃气表与数据采集器采用短距离通信网络,数据采集器与数据集中器之间多采用电力载波通信或一些标准的自组网网络通信,集中器与燃气企业后台管理系统采用GPRS通信。

阶梯气价的实行对燃气计量表提出更高的要求,需要燃气表具备使用和管理方的数据传输功能,以监测用户燃气使用量,进而在不同的用量阶段收取不同气费。而非智能燃气不具备数据传输功能,故阶梯气价的推行直接催生对于智能燃气表的需求。

GFSK远程集中抄表方案,用集中器代替手持机,进一步减少了人工成本,改善了无线手持机抄表;但集中器的投入以及通信流量费用的产生,造成成本较高。该系统由无线智能燃气表、数据采集器与数据集中器构成,采用GFSK高斯频移键控技术实现燃气表与采集器的通信。无线燃气表与数据采集器采用短距离通信网络,数据采集器与数据集中器之间多采用电力载波通信(利用已布置的电线)或一些标准的自组网网络通信(无线),集中器与燃气企业后台管理系统采用GPRS通信。

LoRa远程集中抄表方案

智能燃气表技术路线之争:远传表或成主流

LoRa远程集中抄表方案

LoRa技术是由全球知名模拟混合信号与半导体供应商Semtech公司发布的一种专用于无线电调制解调的技术,融合了数字扩频技术、数字处理技术和前向纠错编码技术,拥有前所未有的性能。由于LoRa技术融合了多项先进技术,综合了多种技术的优越性,其最大的特点在于可以在同等功耗下取得更远的通信距离,无需中继器,功耗降低,抗干扰性和安全性也得以提高,主要适用于低速率通信,如燃气表抄表、水表抄表、温湿度监测灯光控制等。

智能燃气表主要包括IC卡燃气表、远传燃气表等。目前国内安装的智能燃气表多为IC卡燃气表。

LoRa技术是由全球知名模拟混合信号与半导体供应商Semtech公司发布的一种专用于无线电调制解调的技术,融合了数字扩频技术、数字处理技术和前向纠错编码技术,拥有前所未有的性能。由于LoRa技术融合了多项先进技术,综合了多种技术的优越性,其最大的特点在于可以在同等功耗下取得更远的通信距离,无需中继器,功耗降低,抗干扰性和安全性也得以提高,主要适用于低速率通信,如燃气表抄表、水表抄表、温湿度监测灯光控制等。

LoRa远程集中抄表方案,由无线智能燃气表、数据集中器构成,主要是利用LoRa所融合的前向纠错编码技术和扩频调制技术。虽然LoRa技术比GFSK技术要性能更优,但LoRa射频芯片的价格比传统调制技术的芯片高许多,提高了智能燃气表的成本,而且存在传输速率和传输的实时性上较差,通信信息量少等问题,需要进一步发展。

3.1.1 IC卡表

LoRa远程集中抄表方案,由无线智能燃气表、数据集中器构成,主要是利用LoRa所融合的前向纠错编码技术和扩频调制技术。虽然LoRa技术比GFSK技术要性能更优,但LoRa射频芯片的价格比传统调制技术的芯片高许多,提高了智能燃气表的成本,而且存在传输速率和传输的实时性上较差,通信信息量少等问题,需要进一步发展。

尽管远传式的燃气表实现了计量收费与数据传输的功能,但普遍来说燃气表本身并不智能,仅是在普通膜式表的基础上添加了智能转换模块。

IC卡燃气表是以膜式燃气表或其他燃气流量计为计量基表,以IC卡为媒体,加装IC卡控制器所组成的具有预收费功能的燃气计量仪表。

尽管远传式的燃气表实现了计量收费与数据传输的功能,但普遍来说燃气表本身并不智能,仅是在普通膜式表的基础上添加了智能转换模块。

远传燃气表都存在以下共性问题:

IC卡燃气表优点在于避免了上门抄表难、收费难的问题。

远传燃气表都存在以下共性问题:

表具仍按体积计量收费,不能按热值计量收费。

但其最大的问题在于不能及时收集用气信息,不能实现使用和管理方双向数据的实时传输。阶梯气价制度下,需要对用户用气信息进行监控,在不同用气量阶段实现气价差异化收取。而由于IC卡燃气表采取预付费方式,无法满足阶梯气价制度对燃气表性能的要求。3.1.2 远传表

(1)表具仍按体积计量收费,不能按热值计量收费。

电源问题没有得到根本解决,还需要电池供电。

远传燃气表主要分为有线远传表、无线远传表。

(2)电源问题没有得到根本解决,还需要电池供电。

智能燃气表的成本较高,尤其是短信表,这在一定程度上制约了智能燃气表的推广及应用。

有线远传表需要在楼内采用总线结构进行布线,将总线汇集在楼下,通过抄表机在楼外实现抄表和阀门控制。这种方式首先不适用于已建房屋,其次后期出故障维护难度大。

(3)智能燃气表的成本较高,尤其是短信表,这在一定程度上制约了智能燃气表的推广及应用。

国家还没有建立智能燃气表行业的统一标准体系,这给产品设计、制造、实验、验收、管理等方面带来诸多不便和影响;系统厂商们的开发能力参差不齐,行业内同类产品接口及协议不统一、不兼容,产品形式与功能不规范。这不但增加了抄表的运营维护成本,而且多种数据格式给燃气公司后续的账务平台处理带来了诸多的不便。

无线远传燃气表以膜式燃气表为计量基表,加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、阀门控制模块、电源管理模块等。无线远传燃气表除具燃气体积计量功能外,还具有计量数据机电转换、无线数据传输、阀门遥控等功能。相较而言,无线远传方式更为便捷。

(4)国家还没有建立智能燃气表行业的统一标准体系,这给产品设计、制造、实验、验收、管理等方面带来诸多不便和影响;系统厂商们的开发能力参差不齐,行业内同类产品接口及协议不统一、不兼容,产品形式与功能不规范。这不但增加了抄表的运营维护成本,而且多种数据格式给燃气公司后续的账务平台处理带来了诸多的不便。

智能燃气表的智能化跨越--物联网表

远程集中抄表系统很好地满足了阶梯气价的要求,数据管理中心和每一个燃气表及数据采集点保持连接,满足系统对数据采集和传输的需求。此外,远程集中抄表系统具备远程控制,进行数据读取、参数调整、开关控制等操作。

智能燃气表的智能化跨越--物联网表

物联网表抄表方案摒弃了短距离、低速率无线网络,转而采用移动通信网络。在有人居住的区域几乎不存在通信盲区,通信费用越来越低,通讯可靠、稳定和安全得到保证。物联网燃气表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。

3.2 总结:远传燃气表性价比突出

物联网表抄表方案摒弃了短距离、低速率无线网络,转而采用移动通信网络。在有人居住的区域几乎不存在通信盲区,通信费用越来越低,通讯可靠、稳定和安全得到保证。物联网燃气表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。

根据物联网通讯技术的不同,物联网表也细分为两个领域:GPRS物联网表和NB-IoT物联网表。

IC卡表始终带电,对电池要求较高,在电表上应用比较可靠,因为电表本身带电。但IC卡燃气表和IC卡水表的可靠性和稳定性就非常的差,在全国的燃气和自来水抄表市场基本停止使用IC卡燃气表和IC卡水表。IC卡燃气表适用于宾馆、酒店、学校食堂、机关单位和商业网点等不好集中管理的零散用户使用。

根据物联网通讯技术的不同,物联网表也细分为两个领域:GPRS物联网表和NB-IoT物联网表。

GPRS物联网燃气表是采用物联网技术,以膜式燃气表为基表,加装GPRS通信模块,借助互联网实现其与燃气企业后台管理系统直接通信,具有双向实时通讯、计量、实时监测、实时调价、实现阶梯气价等功能的新型燃气计量仪器。

远传表系统平时不工作,不用电,抄表时间才瞬间供弱电,几分钟抄表结束又关闭电源,适用于居民小区等用户的燃气远程集中自动抄表系统。

GPRS物联网燃气表是采用物联网技术,以膜式燃气表为基表,加装GPRS通信模块(SIM卡),借助互联网实现其与燃气企业后台管理系统直接通信,具有双向实时通讯、计量、实时监测、实时调价、实现阶梯气价等功能的新型燃气计量仪器。

GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术。物联网表远程抄表系统所采用的GPRS通信技术分为两种:GPRS短信方式通信和GPRS流量方式通信。

目前,发达国家普遍使用远传燃气技术,基本建成远传燃气系统网络。许多发达国家采用遥读方式读取用户用气量后,在银行通过账户进行结算,彻底解决查表收费问题。在美国等国家多半是采用无线遥读方式,而在欧洲许多国家采用的是有线集中读取方式。

GPRS(General Packet Radio Service,通用无线分组业务)是一种基于GSM系统的无线分组交换技术。物联网表远程抄表系统所采用的GPRS通信技术分为两种:GPRS短信方式通信和GPRS流量方式通信。

采用GPRS短信通信的物联网表远程抄表系统

从未来气价改革前景看,阶梯气价要求燃气表具备使用和管理方双向数据的实时传输功能,我们预计远传燃气表将成为未来的主流技术。

(1)采用GPRS短信通信的物联网表远程抄表系统

GPRS短信通信的物联网表通过电信运营商网络与燃气企业后台管理系统直接交换数据,相对于自组网无线通信智能燃气表,通信稳定性高、通信成本低、施工时间短,可以实现远程抄读数据,可以控制燃气表的运行及进行远程监测。;但同时也存在实时性不高、维护升级成本高及电源供电等问题,实现规模应用仍需技术突破与创新。

从燃气表成本比较来看,由于远传燃气表有编码电路、芯片等部件,同时安装时使用导线、集线器、GPRS卡等,致使表成本、工程成本较高,但综合成本与IC卡表相差无几。

GPRS短信通信的物联网表通过电信运营商网络与燃气企业后台管理系统直接交换数据,相对于自组网无线通信智能燃气表,通信稳定性高、通信成本低、施工时间短,可以实现远程抄读数据,可以控制燃气表的运行及进行远程监测。;但同时也存在实时性不高、维护升级成本高及电源供电等问题,实现规模应用仍需技术突破与创新。

采用GPRS流量通信的物联网表远程抄表系统

目前燃气表购置成本由居民承担,燃气公司无需支付,在远传表很好地满足阶梯气价性能要求,且综合成本与IC卡表相差无几的情况下,远传表将成为未来智能燃气表的主流技术。来源:证劵导刊

(2)采用GPRS流量通信的物联网表远程抄表系统

GPRS流量通信的物联网表直接通过GPRS的数据格式发送给基站。相对于GPRS短信通信,实时性更高、传输速度更快;但是也存在着数据量传输过大,功耗较大,电池不能持久的问题,存在电气安全隐患且会产生通信费用。

GPRS流量通信的物联网表直接通过GPRS的数据格式发送给基站。相对于GPRS短信通信,实时性更高、传输速度更快;但是也存在着数据量传输过大,功耗较大,电池不能持久的问题,存在电气安全隐患且会产生通信费用。

GPRS物联网燃气表的局限性

(3)GPRS物联网燃气表的局限性

相比于一般的具有远传功能的智能燃气表,GRPS物联网燃气表利用公用网络,直接与燃气企业后台管理系统进行交互,可以实现用气量的实时监测及燃气安全的实时监控。但GPRS通信技术应用于智能燃气表上仍存在SIM卡升级困难、网络覆盖范围存在死角、电气安全性差等局限性,实现规模应用仍需技术突破与创新。计量对象天然气具有易燃易爆特性,因此对电气安全的要求较高。GPRS通信方式由于其本身的通信特点,工作电流和发射功率较大,远远超出了燃气表的技术标准要求,存在很大安全隐患。

相比于一般的具有远传功能的智能燃气表,GRPS物联网燃气表利用公用网络,直接与燃气企业后台管理系统进行交互,可以实现用气量的实时监测及燃气安全的实时监控。但GPRS通信技术应用于智能燃气表上仍存在SIM卡升级困难、网络覆盖范围存在死角、电气安全性差等局限性,实现规模应用仍需技术突破与创新。计量对象天然气具有易燃易爆特性,因此对电气安全的要求较高。GPRS通信方式由于其本身的通信特点,工作电流和发射功率较大,远远超出了燃气表的技术标准要求,存在很大安全隐患。

NB-IoT是指基于蜂窝的窄带物联网,已成为万物互联网络的一个重要分支,作为IoT领域一个新兴的技术,NB-IoT支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖物联网市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术,使用1GHz以下的授权频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存。

NB-IoT是指基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things),已成为万物互联网络的一个重要分支,作为IoT领域一个新兴的技术,NB-IoT支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术,使用1GHz以下的授权频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存。

NB-IoT技术更适合海量连接、广泛部署,将在以公共事业为重点的智慧城市领域发挥重要作用,其优势主要表现在:

NB-IoT技术更适合海量连接、广泛部署,将在以公共事业(包括城市燃气)为重点的智慧城市领域发挥重要作用,其优势主要表现在:

NB-IoT具备五大特点:一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;二是具备支撑海量连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。五是功耗低,仅需配备电池,设备就能运行10年以上,且中途无须充电。

NB-IoT具备五大特点:一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;二是具备支撑海量连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。五是功耗低,仅需配备电池,设备就能运行10年以上,且中途无须充电。

总结与展望

总结与展望

尽管在技术上,智能燃气仪表已经实现了越来越多的功能,但目前我国燃气仪表的市场依然被大多数中低端的普通膜式表和IC卡表占据。虽然旧燃气表更换成智能表的需求潜力巨大,但对燃气公司而言,大范围更换燃气表需要大量资金投入,燃气表全面升级尚需时日。在现阶段,我国多种燃气表并存的现状依然要延续下去。

尽管在技术上,智能燃气仪表已经实现了越来越多的功能,但目前我国燃气仪表的市场依然被大多数中低端的普通膜式表和IC卡表占据。虽然旧燃气表更换成智能表的需求潜力巨大,但对燃气公司而言,大范围更换燃气表需要大量资金投入,燃气表全面升级尚需时日。在现阶段,我国多种燃气表并存的现状依然要延续下去。

随着电子信息技术及网络技术的发展,燃气表的智能化和远程管理及服务成为燃气表发展的主要方向,这离不开远程通信技术的支撑,远程通信技术的发展水平直接决定燃气表的智能化和远程管理及服务的实现效果。

随着电子信息技术及网络技术的发展,燃气表的智能化和远程管理及服务成为燃气表发展的主要方向,这离不开远程通信技术的支撑,远程通信技术的发展水平直接决定燃气表的智能化和远程管理及服务的实现效果。

可以预见,未来智能燃气表将在数据高效、实时、准确传输,信息安全,能量供给,技术标准等方面持续发力。未来的智能燃气仪表将具有以下特征:有更加成熟的数据安全和网络功能,可实现实时、双向传输,具有在线自校准的能力。和国际接轨,不但有阶梯计价功能,还具有热值计量功能,为消费者和燃气公司提供一个公平的交易平台。能与智能网无缝连接,电池只是起到辅助、备用的作用。在兼容性方面,加入相应的入网协议,使燃气企业用一套控制管理系统可灵活使用各供应商供应的燃气表,提高燃气表选择灵活性及入网运行可靠性。技术上的投入需要市场不断产出,为此,一方面,我们要紧紧抓住技术前沿,实现燃气仪表进一步智能化;另一方面,我们要不断的培育、开拓市场,争取从政策上、市场上推进智能燃气仪表的快速应用。

可以预见,未来智能燃气表将在数据高效、实时、准确传输,信息安全,能量供给,技术标准等方面持续发力。未来的智能燃气仪表将具有以下特征:(1)有更加成熟的数据安全和网络功能,可实现实时、双向传输,具有在线自校准的能力。(2)和国际接轨,不但有阶梯计价功能,还具有热值计量功能,为消费者和燃气公司提供一个公平的交易平台。(3)能与智能(电)网无缝连接,电池只是起到辅助、备用的作用。(4)在兼容性方面,加入相应的入网协议,使燃气企业用一套控制管理系统可灵活使用各供应商供应的燃气表,提高燃气表选择灵活性及入网运行可靠性。技术上的投入需要市场不断产出,为此,一方面,我们要紧紧抓住技术前沿,实现燃气仪表进一步智能化;另一方面,我们要不断的培育、开拓市场,争取从政策上、市场上推进智能燃气仪表的快速应用。

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