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摘要：目前，我国大部分城镇燃气使用具有预付费功能的IC卡表实现自动抄表和付费管理，已经解决了困扰供气企业抄表难和收费难的问题，但是IC卡表需要供气预售和用气预购才能实现，因此必然出现大量的没有实现供气业务的销售气量。由于大部分是离线模式，不具备实时通信功能，因此不能适应国家燃气价格市场化改革的需求，难以实现对用气需求侧的精准监管。
关键词：燃气表；物联网技术；城镇燃气；需求
1 城镇燃气需求侧用气监管系统网络架构
基于燃气表物联网技术的城镇燃气需求侧用气监管系统由智能燃气表、管理服务平台、用户终端以及它们之间的通信网络组成。其系统架构如图1所示。
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图1 城镇燃气需求侧用气监管系统网络架构
系统架构包括智能燃气表、管理服务平台、用户终端、燃气泄漏报警器、操作者等。
智能燃气表的核心是控制器，其可接收远程管理服务平台，可响应与之连接的燃气泄漏报警器发出的泄漏报警信号以及操作信息，通过对主程序进行存储、处理和输出，实现控制器各种输出，包括表端液晶显示、向远程平台发送消息、关闭内置在基表气路的阀门等。
2 网络架构的功能特点
2.1 智能燃气表
智能燃气表由基表、控制器和电机阀组成，基表具有机械计量功能，通过计数器指示计量值，是燃气供应通道。阀门控制燃气通道通断，由微电机驱动。控制器的功能单元包括主控单元、电子计量单元、通信单元、监视单元、阀控单元、时钟单元、存储单元、操作单元、电源单元和控制器外壳等。控制器是核心功能体，其各部分功能单元表述如下：
主控单元实现控制器所有功能单元的调度和控制。电子计量单元处理来自基表的机械计量信息，通信单元包括与远程管理服务平台的通信接口、与现场校准抄读装置的通信以及IC卡通信接口。与管理服务平台的通信接口技术采用NB-IoT模块、GPRS模块、LoRa模块；与现场校准抄读装置通信接口技术采用红外IRDA模块；IC卡通信接口采用接触式或非接触式读写卡模块。监视单元包括报警器连接及其信号监视、流量信号监视、压力异常监视、外部磁干扰信号监视、开盖监视、按钮操作监视、IC卡连接监视、液晶显示器、蜂鸣器、指示灯等。阀控单元处理来自主控单元的阀门指令，并向主控模块上报阀门当前状态信息。时钟单元主要处理时间计量事务，受主控单元控制进行时钟同步。存储单元主要处理主控模块已经处理的计量数据、存储计量和计费等贸易结算信息，存储表具的法制计量信息，存储监视单元的监视结果信息和临时缓存数据存储。操作单元处理按键操作、更换电池操作、卡连接操作等操作事务。
2.2 远程管理服务平台
远程管理服务平台由传感网络管理信息系统、表具管理信息系统、用户服务管理信息系统、信息安全管理系统组成。
（1）传感网络管理信息系统。
传感网络管理系统主要负责传感网络所有节点（网关、网络管理服务器、表具、采集器等传感器网络节点）网络通信的基本信息（路由信息等）的存储和管理，功能主要包括：网关注册及其南向接口协议和北向接口协议版本管理；网络管理服务器的登录人员资格的认证和鉴权管理与节点资源管理；表端通信注册和注销通信制度（连续式在线、间歇式在线）的管理。
（2）表具管理信息系统。
对表具测量能力信息、所测量介质信息、表具软件信息、表具的通信SIM卡信息、表具安装相关信息、制造（或供方）信息、表具相关认证信息、表具维护和修理信息等进行管理和维护。
（3）用户服务管理信息系统。
按下述分门别类对用户信息进行管理和维护。按燃气用途分类为对工业用户消费者和民用用户消费者进行管理。按营业厅业务员、户内巡检业务员、抢修服务提供业务员、客服中心业务员、修改安装业务员、内部销售员、财务人员等对燃气经销用户进行管理。按开发员、测试员、系统维护员对系统运维用户进行管理。按表具监管类（法制计量管理、爆炸性环境用电气设备防爆管理、通信设备管理）、价格监管业务类（执行的燃气价格）、燃气行政管理类（特许经营资格监管、收取的开户费、服务费、特殊群体优惠政策执行的监督）对监管者用户进行管理。
2.3 用户终端
终端形式有手机APP、网页入口等，供用户使用。消费者终端是实现缴费、历史数据查询等事务的载体。系统运维者终端是系统开发人员、测试人员、维护人员对系统进行升级和故障处理的入口。经销业务者终端是各类业务人员根据线上和线上的服务要求实现其在线业务或离线的入口和载体。监管者终端是行业监管者进入系统进行核查取证和监督检查的入口。
3 网络架构的技术实现
（1）概述。
智能燃气表的控制器通过采集表端计量体的机械计量信息、监控信息并转换为电子信息，实现对燃气流量的测量、异常事件感知，并以此计量值和异常事件信息为依据自动上传给远程管理服务平台进行贸易结算和监控管理，实现了用户终端对计量计费和异常的日常管理。
（2）智能燃气表技术实现。
智能燃气表的控制器的监视技术包括显示器、干扰和干涉检测装置、操作装置、指示装置、安全切断检测装置，控制器根据各种监视装置监视的信息实现对燃气表的操作和管理。当控制器监视到表端存在安全风险时，或接收到主控单元指令时（包括现场操作触发的指令、报警器信号触发的指令），自动关阀，实现表端自动控制闭环。
（3）远程管理服务平台技术实现。
依托表端自动控制闭环和远程通信技术，实现了多个管理控制闭环。管理控制闭环包括：传感网络管理信息系统对燃气表的管理控制闭环、表具管理信息系统对燃气表的管理控制闭环、用户信息管理系统对燃气表的管理控制闭环、信息安全管理系统对燃气表的管理控制闭环。采用现代管理技术的闭环控制理论，实现了为用户服务的闭环。服务闭环包括：远程管理服务平台的用户管理信息系统与消费者用户之间的服务闭环、远程管理服务平台的用户管理信息系统与经销业务用户之间的服务闭环、远程管理服务平台的用户管理信息系统与系统运维用户之间的服务闭环、远程管理服务平台的用户管理信息系统与监管者用户之间的服务闭环。
（4）用户终端的技术实现。
通过管理服务平台闭环管理控制闭环，以及表端的闭环控制技术和服务闭环技术，实现用户对表端的闭环管理，即：消费者用户通过远程管理服务平台对表端的远程管理控制闭环、经销业务用户通过远程管理服务平台对表端的远程管理控制闭环、系统运维用户通过远程管理服务平台对表端的远程管理控制闭环、监管者用户通过远程管理服务平台对表端的远程管理控制闭环。
结语
总之，燃气需求侧用气监管一直以来是燃气供方和各级燃气行政部门都很关注的重要事务，是关系到燃气公司供气调度和协调的大事，是提高燃气服务管理水平和保证燃气公司供气平衡的重要手段。今后，还能够基于削峰填谷的应用需求进行负荷预测、峰谷差计算、峰谷售价测算等，也能够基于节能的应用需求进行能效分析及系统优化模型库建设。
参考文献：
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