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关于家用物联网燃气表应用的研究

发表时间：2020/10/19 来源：《基层建设》2020年第19期作者：叶桐

[导读] 摘要：随着经济和科技水平的提高，家用燃气表加装电子电路后逐步发展到现在物联网燃气表，实现了自动抄表功能。

        大连东软信息学院辽宁省大连市 116023
        摘要：随着经济和科技水平的提高，家用燃气表加装电子电路后逐步发展到现在物联网燃气表，实现了自动抄表功能。在深入研究物联网燃气表电子电路的硬件、软件功能的基础上，提出一种基于现有物联网燃气表的燃气泄漏监测的方法，进一步提高城镇居民燃气使用中的安全性。
        关键词：物联网燃气表；泄漏监测；安全性
        引言
        目前，各城市居民最常用的物联网燃气表当属IC卡智能燃气表，这种燃气表兼具成本低廉、付费方式便利和技术成熟等优势，然而也存在能耗较高、机表报警器过于灵敏，核算工作复杂等问题。本文将简单概括物联网燃气系统组合结构，系统论述燃气表的安全管理功能，浅析物联网燃气系统现存问题，并综合探讨如何优化物联网燃气表系统在城市燃气中的应用方案。
        1物联网燃气系统组合结构
        物联网基本概念首次提出于20世纪末，物联网是将信息感知、传递、识别、分析、测控等功能均连接于互联网平台，从而实现信息智能化识别管理目标。从宏观层次来看，物联网的特征体现在三个方面：全面性感知，可靠性传递，做好设施处理。物联网层次结构主要分为三层，分别是应用层、网络层和感知层。其中，应用层的主要功能是智能应用功能、环境监测功能、工业监控功能；网络层的三大功能是信息识别功能、信息转换功能和通信网络功能；感知层是具备传感器技术功能和短距离传输网络功能。在信息时代，全球都在用物联网技术来交流信息、完成各种通信活动。从技术集成角度来看，物联网这种集成技术融合了信息感知技术、信息识别技术、信息传递技术、信息分析技术和信息测控技术等优势。
        2现有物联网燃气表的技术应用概述
        燃气表计数部分的机械部分产生脉冲，一个电子脉冲对应固定的气体体积V（计量装置体积常量，容积式计量装置尺寸确定后，该值保持不变），即用气量。现常用燃气计量装置如上图所示，是通过记录数码轮转动的圈数经过计算实现自动计量的功能。其中的电子电路是以微处理芯片为核心，包含内部时钟，具备记录、存储脉冲和传输数据的集成电路板。功能是把记录的用气量发送到燃气供应企业的接收、处理平台，实现远程抄表功能。安装在千家万户的物联网燃气表把数据传送到燃气企业设置的信息平台，实现远程抄表、自主缴费的功能；当用户发生恶意欠费时，燃气公司可通过远程控制内置的电磁阀关断，停止供气。
        3物联网燃气系统现存问题
        3.1能耗较高
        各物联网燃气表均装有电池，运用物联网传输燃气消费信息必然会好用电池电量，而燃气表中所安置的电池无法满足长期供电需求，这就要运用插座来节点变压以实施持续性供电，长期下去，必然会消耗更多电能，增加额外成本。
        3.2机表报警器过于灵敏
        物联网燃气表内所安置的报警器非常灵敏，一旦出现异常状况必然会发出预警并停止运行，这在很大程度维护了整个燃气系统的安全质量。然而，过于灵敏就会影响燃气系统的正常运转，据调查了解，部分报警器会因为外在温度与湿度稍有变化就发出预警，这种问题不是非常普遍，却也不容忽视，通过改善报警器装备就可以解决。
        3.3核算工作复杂
        目前，燃气公司针对燃气消费核算工作采用了两种核算模式——集中式核算和分散型核算，这两种核算方式各有优劣。集中式核算管理模式融入了智能化技术、信息统计技术和大数据技术，同时，借助物联网链接来全方位监督各用户的燃气消费状况，根据用气量进行计费，核算工作效率较高。然而，集中式核算管理模式存在一种不可忽视的缺陷：需要核算的用户数量繁多，燃气企业对核算工作时间的要求非常严格，核算时间有限，导致核算工作人员会因为任务量繁重而没有时间认真审核核算结果的精确与否。分散型核算模式能够对各用户的燃气消费状况进行全面监督，准确计算燃气消费金额，工作效率却比较低。

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        4优化物联网燃气表系统在城市燃气中的应用方案
        4.1优化物联网燃气表系统设计方案
        解决物联网燃气表电能消耗问题，必须着重优化物联网燃气表系统设计方案，为该系统安置超低功耗处理器MSP430，融入智能化技术以改善燃气表数据采集处理功能，用LoRa技术做好测控组网工作，同时，促进集中器和管理中心的有效对接，运用GPRS无线通信网络实现燃气表系统运行状况的全方位监控，从多重角度降低电池电能消耗。
        4.2优化燃气用户端管理功能
        避免因报警器过于灵敏带来的问题，则需要借助物联网技术全面优化燃气用户端管理功能，使工作人员能通过运行后台安全监督管理系统来实现远程用户燃气表的安全打开与关闭。经过改善后的报警器在发现异常状况后会立刻将信息传递给燃气公司与用户，以此降低燃气事故的损失。
        4.3做好燃气费用核算管理工作
        全面提高燃气企业计费核算管理工作质量，必须正视集中式核算和分散型核算的不足，采取针对性优化措施，同时，燃气企业应注重健全物联网燃气表管理系统，将系统运行监督工作、燃气资源传输工作、用气方案制定工作、装表工作和用户档案质量管理工作统一归入燃气费用核算管理系统之中。燃气企业核算工作人员在费用核算过程中，应注意全面审核燃气表运转流程。另外，企业核算班应建立重要业务指标监控看板，全面跟踪每月的账单差错率，统计燃气费发行率，做好自动抄表工作与信息化结算工作。
        5案例分析
        以某城市智能燃气系统为例进行分析，作为该城市的物联网重点试点工程项目采用自动收集信息、建立可靠输送线的方式实现燃气信息的自动采集和实时传送、并将采集的信息进行处理并统一存档。建设此类项目需利用物联网技术，实现燃气管网实时监控，保证城市内居民用气的安全，防止发生管道爆裂及泄漏情况的发生，这样来提升燃气资源的合理分配，促进城镇区域燃气行业稳步发展。此次建设燃气管道全长2km，共建设50余个地下密闭空间，对燃气管道地下部分是否漏气进行实时监测。通过对燃气泄漏情况的实时监测并及时报警，并以远程关闭阀门实现切断燃气供应。该城市在物联网燃气管道建立起网络拓扑结构如图1所示。在此系统中中心系统数据实行搜集汇总之后将数据展示出来，通过网络层对数据进行传输，此系统即可以使用486总线的方式进行数据集中汇总传输，也可以使用采集前置机对串口的方式进行数据采集汇总及传输。
        结语
        进入21世纪以来我国城镇规模迅速扩大，城镇燃气用户数量急剧增加，传统的城镇燃气运行管理方式已经不能满足人们的需求，以物联网为基础的燃气管道系统技术迅速崛起。这种技术不仅满足了方便快捷的需求，而且能够迅速发现整个系统出现的问题。在物联网技术不断发展的现阶段，更多的相关技术会应用到城市燃气管道系统中来，进一步凸显物联网技术所具有的优势。使工作人员无论身处何地都能够实现对系统进行监控和操作，这不仅很好地解决了如何进行燃气收费计量的问题，而且能够有效解决燃气公司的相关数据采集问题。
        参考文献
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        [3]刘康.“互联网+”下的城市燃气公司商业模式研究[D].北京：中国石油大学，2018.
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