刘西国
昌乐新奥燃气有限公司 山东省 潍坊市 262400
摘要：城镇燃气需求侧用气监管是燃气供气企业减少供销差率、降低损耗、提升供气安全和供气效益的重要手段，也是为需求侧用户用能管理提供数据服务的基础管理工作。本文主要分析基于燃气表物联网技术的城镇燃气需求侧用气监管系统研究。
关键词：城镇燃气；需求侧；供销差率；阶梯气价；智能燃气表；用户终端；管理服务平台
引言
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。目前采用对门站调压计量站输入的流量和各用气小区的分调压计量站输出的流量进行平衡，粗略估计每一消费者的平均消费水平，无法实现精准服务。
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。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。管理服务平台的核心是传感网络管理平台，通过传感网络管理的南向接口可以精准管理众多的智能燃气表，汇聚各类感知信息和表端操控信息；通过传感网络管理的北向接口可以为各类用户终端提供精准服务，汇聚各类用户终端的控制指令与服务需求信息。用户终端由消费者终端、燃气经销业务用户终端、行业监管者终端及运维者终端等组成，是系统用户意志的体现，也是系统开发设计、运维和监管等信息系统设计的需求来源，随着网络技术的发展和向社会各领域的渗透，还可能会出现新的用户终端需要更高效可靠的物联网系统。
2、构建燃气物联网的关键技术
经典的物联网体系架构包括感知层、网络层和平台应用层，其主要技术特征体现在全面感知、可靠传送和智能处理等方面。燃气集团构建的燃气物联网是一个涵盖从燃气智能终端到燃气业务应用端的、完整的物联网应用解决方案。在燃气集团大规模的物联网应用中，需要解决信息采集、成本控制、降低功耗等一系列关键技术，特别是涉及传感器、智能燃气终端、标识采集、无线通信模组与安全芯片的低成本技术，以及降低物联网感知层设备对供电的依赖、优化网络通信协议以降低通信功耗的技术。为降低成本，燃气集团正逐步从智能终端无线通信模组、安全芯片的分体式安装向一体化设计演进。强化信息安全管理能力，信息安全是物联网建设中的一个关键问题。在物联网系统中，每个连接的智能终端都可能成为物联网基础设施或个人数据的潜在入口点，而物联网应用程序的潜在风险由于系统的复杂性以及交互、混合等特性可能造成的安全漏洞而达到了一个新的水平对象的智能互联网终端往往处于不受监控的环境中，必须采取措施防止攻击者窃取智能终端或进行非法物理复制。需要访问控制规则来防止逻辑违规和业务信息披露。对于网络层安全威胁，如网络层协议漏洞、大规模智能终端设备威胁、异构网络融合和无线传输，需要提供信息安全功能，如保密性、完整性、保密性、互认证性对象internet平台面临自动状态控制、非法内部攻击、控制和灾难恢复等安全问题。因此，需要建立身份验证机制和密钥管理程序，以及密钥管理、入侵和病毒检测、加密邮件搜索和敏感数据挖掘以及安全云计算等安全机制。由对象internet平台支持的所有应用程序服务都面临各种安全威胁，例如病毒、有害应用程序、远程攻击、人员威胁等。
因此，在身份验证、企业身份验证、密钥安全性、恢复能力、抵御再审攻击、隐私保护和可用性等所有领域都需要安全要求。北京燃气集团天然气网建立了一个支持二次发展的开放的标准信息安全管理系统，大大解决了信息安全问题。密钥管理、数据加密、物理验证、安全访问、消息验证等。以国家密码体制为基础，实现身份识别、智能终端管理和数据管理，保证业务数据在使用、传输和存储过程中的安全。北京煤气集团还提供强化的信息安全保障，以满足更高层次的信息安全要求。例如，安全管理芯片内置于涉及金融交易的智能计量终端中。结合使用安全管理芯片和对象internet专用信息安全管理系统，可以提高信息安全管理的效率，提高internet的整体安全性。
3、网络架构的技术实现
3.1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。
3.2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、监管系统运行
日常监管措施包括续费提醒、更换电池提醒和维护保养提醒及操作提醒等监管，下面以调价事务、气费续交、按钮操作处理的运行流程说明。（1）调价事务运行流程管理服务平台内可预存和调整燃气价格、用户信息等数据和信息。行业监管部门在燃气调价时提前将燃气调价指令发送到燃气业务人员终端，燃气业务人员终端可以据此对管理服务平台发出燃气的价格调整通知，管理服务平台设置好价格方案，并提前下发到表端，在价格方案中设定价格调整法定日期，之后对表端的时钟同步进行逐日监管并上报给业务用户直至价格生效日。当表端时钟到达价格生效日期后立即执行调整价格，并上传平台，平台再上传给相关用户（业务人员用户及行业监管用户）。平台统计并处理未能及时执行的智能燃气表，以确保每一位消费者执行新的价格，实时实现调价事务的动态管理和闭环管理。（2）气费续交业务流程管理服务平台中的用户信息管理系统能向消费者用户提供其用户账户信息，在余额较低时同时向表端控制器发送提醒信息，提示表端充值。当消费者用户账户余额或信用度为设定值的下限时，向表端控制器发送提醒信息和关阀指令，切断燃气供应；当消费者用户通过用户终端续费后，管理服务平台的用户信息管理系统相应的消费者账户自动同步账户信息，并自动通知表端开阀，续费业务流程结束。之后，表端每日向平台上报信息，平台用户信息账户则逐日更新，并按用户订阅信息向用户推送账户信息。（3）按键操作处理流程通过按键操作可实现人机交互，也可实现表端信息查询、自助安检、表端发送上传信息等功能。
结束语
本文通过基于燃气表物联网技术的需求侧用气监管系统，可以在原来的基础上进一步对每一位消费者的用气实现监管，通过数据积累可以获得消费者的消费习惯和用气规律，使燃气公司可以获得更加精准的燃气平衡关系，为燃气公用服务事业提供更高效的管理手段。
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