无线自动燃气抄表系统方案

无线自动燃气抄表系统方案

马铭

津燃华润燃气有限公司天津市第一分公司 天津 300060

摘要：现如今，我国的燃气表用户数与需求量呈上升趋势。由于不同地区的实际情况不同，所采取的抄表方式各不相同。对于部分燃气使用量较大的用户，单一表即可完成任务；但一旦面对一个体量较大的用户群体时，例如密集型小区住户、相关企业用户等，此时对工作人员和燃气公司来说单一表便不再是最好的选择。面对该类顾客群体，燃气公司通常会选择户外或户内表，并且使用人工上门的方式来进行用户的燃气使用量的统计，但这样的操作模式存在着很大的弊端，例如进户难、抄表人员劳动程度大且工作效率低、存在较高的人工费用。

关键词：无线；自动化；燃气抄表

1 基于集采器的无线自动燃气抄表方案的优势分析

传统抄表方式需要大量的人员进行挨家挨户的人工抄表，需要的时间较长，而且难免会出现用户不在家的情况，需要工作人员二次劳动。并且新冠疫情当下，传统抄表方式会增加人员流动性，对新冠疫情的防控不利，所以迫切需要一种方便快捷、减少人员流动的抄表方式。

本文所设计的利用集采器实现的无线自动燃气抄表系统以扩频集采器为中转，通过IP城域网进行数据的传输，具有以下优点：

(1)因本方案仅涉及了集采器的安装以及城域网的使用，所以在实践运行上会非常简单，不需要高等技术人员，普通员工通过训练也可进行安装。

(2)相较于普通人工抄表方式来说，在疫情严重的当下，使用集采器的抄表方式会减少人员的流动性。同时，可帮助燃气公司降低人工成本，仅仅需要一些技术人员在一定时间内进行集采器的维护与检查即可。

(3)相较于基于物联网的无线抄表方式来说，使用集采器的抄表方案无需为燃气表安装物联网SIM卡，不需要使用具备物联网传输模块(如NB-IoT模块)的燃气表，对于燃气公司来说是一种成本更低。

(4)相较于人工抄表方式来说，使用集采器的抄表方式会减少对用户日常生活的影响，不会因上门抄表影响居民生活，仅会对某个频率的电视信号产生约1 s左右的信号干扰。

2 燃气表无线抄表系统框架设计

2.1 总体设计

本文所提出的燃气抄表系统主要是以集采器中转，通过IP城域网将采集的信息发送到燃气公司的管理中心。集采器与IP城域网之间双向传输，由中心利用管理软件对燃气表终端设备进行管理。在城区安装集采器，通过无线低频段(470～510 MHz)实现与用户家中燃气表通信，集采器收到数据后，通过有线IP网络与燃气数据中心建立通信连接。由于低频穿透力强，覆盖范围广，一个集采器可覆盖一栋或几栋住宅楼，提高了效率，节省了成本。

2.2 燃气表

目前，有两种常用于集抄的燃气表，分别为无源直读式燃气表和脉冲式燃气表。通过对比分析，建议选择无源直读式燃气表。主要原因是脉冲式燃气表采用的是分线制的通信线路，即每个用户需单独布设，结构复杂、施工量巨大、造价要更加昂贵，给商家增加了不少的工作量和成本开销；相较于这种燃气表(脉冲式燃气表)，无源直读式燃气表系统构成简单，施工量小，调试容易，造价低，其原理是在每一位字轮的一侧设置固定的光电发射源，在与其对应的字轮上设置反射面或接收点，利用多个(一般5个)接收点或反射面的不同位置状态来判断字轮转到某个数的位置，从而确定所对应的数据。它的电子部分平时不工作、无功耗，不受电磁干扰影响，在抄表瞬间由外部给燃气表的电子部分供电，直接读取表计量的实时数据，因此远传数据和燃气表显示数据绝对相等，没有误差。因为平时不带电，所以整机故障率和功耗大大降低，使用寿命更长，系统也更稳定。无源直读式燃气表集抄系统使用前不需要初始化，它采用总线布线方式、任意的拓扑结构，在敷设通信线时要用4芯线缆，两根用于通信，两根用于给燃气表的电子部分供电。除了注意采用无源直读式燃气表，还要注意加装无线扩频通信模块，目的是信息的回传。

2.3 数据采集器

数据采集器是由集中器和采集器二者组合而成，其中采集器的任务就是转发集中器和燃气表之间的通信数据，集中器的主要任务就是将通过采集器获取燃气表的数据抄回、储存，并且等待主站的命令，而集中器每天通过采集器转发配合会轮抄一遍所辖区域的燃气表并汇集数据。这样在统计用户所使用的燃气数据时，我们既可以通过每天定时通过主站读取集中器内的数据，也可以通过用户本地的集中器和采集器实时读取燃气表的数据。而无源直读燃气表在这个系统中将会发挥很大的作用。

2.4 IP城域网

在该系统的设计中IP城域网主要作用是接受集采器的信息发送至数据中心，或根据数据中心的操作控制集采器工作。

IP城域网是一种在城市范围集数据、语音、视频服务于一体的高带宽、广覆盖、多功能、多业务接入的多媒体通信网络。IP城域网覆盖面广，且具有较强的灵活性。在我们实际的操作过程中，我们可根据用户的情况以及需求量对合理设计各级网络的IP城域网的分布。在这次的设计中使用IP城域网可以更大程度上的保证数据的传输准确性和传输效率。关于无线IP城域网网络构架来说，其中的核心，即我们的总站要提供INTERNET出口，并将其与国内外主要IP网络、本地IDC、CND中心节点互连，而作为汇聚数据部分，即我们的数据采集器充当了IP城域网的区域性会接点，对此我们要将其与其他ISP、CND分发节点、存储节点等互联。在接入层，即我们的用户应当提供多种接入方式，包括但不限于：IP-VPN、Wireless LAN等。IP网络需要具备的特点：

(1)提供CDN、IDC、海量存储节点的上连通路；

(2)基本满足区域信息化建设网络需求；

(3)实现IP城域网、DDN网、ATM网三网互通；

(4)具有完善全网的网管系统、资源管理系统、计费系统，新建了业务管理系统。

3 信号干扰实验测试

3.1 测试目的

本次测试主要针对港华燃气基于集采器实现燃气抄表方案，测试该方案的无线电频谱使用情况以及是否对有线电视信号产生干扰。

3.2 网络连接

集采器位于有线电视设备箱处，无线燃气表位于用户家中厨房。

3.3 测试设备

(1)燃气表：无源直读式燃气表(带扩频通信模块)；

(2)集采器：采用472 MHz低频通信；

(3)机顶盒：有线电视在网机顶盒；

(4)光接收机；

(5)频谱分析仪。

3.4测试结论

通过测试可以看出，基于集采器实现燃气抄表的方案会对有线电视信号相关频点造成干扰(仅干扰1 s左右时间)。目前，有线电视运营商仍然大量使用同轴电缆传输电视节目，同轴电缆中的传输频率较低(通常在1 GHz以下)，容易与本文提出的燃气抄表方案出现同频干扰。针对解决该问题，本文提出以下两点建议：

(1)建议燃气公司将自动抄表时间调整到凌晨；

(2)采用其他频段传输燃气集采数据，避开有线电视频率，尽可能规避干扰。

4 结束语

本文详细分析了基于集采器的无线自动燃气抄表系统的优势，并给出了抄表方案的详细设计。本文提出的燃气抄表方案具有较高的可行性与经济价值，通过该方案可大幅度降低对人力的需求，提高工作效率，使数据的传输更加可靠。同时该方案也可适用于其他抄表业务，如水表、电表等。该系统不需要繁杂的操作流程，成本较低，具有良好的应用前景与推广价值。

参考文献

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