摘 要

摘　要：介紹民用燃氣表無線抄表系統(tǒng)的方案(手抄器直接對燃氣表抄表、手抄器對無線燃氣母表抄表、遠程抄表)和硬件配置，探討無線抄表系統(tǒng)在3個試點小區(qū)的應用，總結無線抄表技術

摘　要：介紹民用燃氣表無線抄表系統(tǒng)的方案(手抄器直接對燃氣表抄表、手抄器對無線燃氣母表抄表、遠程抄表)和硬件配置，探討無線抄表系統(tǒng)在3個試點小區(qū)的應用，總結無線抄表技術的優(yōu)缺點和存在的問題，提出了建議。

關鍵詞：居民用戶　無線抄表　遠程抄表　硬件配置　手抄器

Application Research of Domestic Wireless Gas Meter Reading Technology

Abstract: The schemes of domestic wirelessgas meter reading system(gas meter direct readingbased on handheld meterreading machine，wireless master gas meter reading based on handheld meterreading machine and remote gas meter reading)andhardware configuration are introduced．The application of wireless gas meter reading system in the three pilot residential areas is discussed．The advantages，disadvantages and problems of wireless gas meter reading technology are summarized，and some suggestions are made．

Key words : residential customer；wireless meter readin9；remote meter readin9；hardware configuration；handheld meter reading machine

 

1　無線抄表系統(tǒng)方案和硬件配置

1.1　無線抄表系統(tǒng)方案

目前無線抄表^[1-2]的通信方式主要有紅外傳輸、無線射頻傳輸、移動電話網(wǎng)絡、衛(wèi)星抄表等4種類型，短距離的無線通信基本以紅外傳輸和無線射頻傳輸兩種方式為主。紅外傳輸燃氣表數(shù)據(jù)的優(yōu)點是價格低廉、功耗低，缺點是易受干擾、不能受到遮擋。采用無線射頻傳輸燃氣表數(shù)據(jù)，快速及時且不受環(huán)境干擾，因此無線射頻傳輸是無線抄表系統(tǒng)抄讀方式的首選。無線抄表系統(tǒng)方案可分為以下幾種形式：

①　手抄器直接對燃氣表抄表的系統(tǒng)方案

手抄器直接對燃氣表抄表的系統(tǒng)方案包括點對點單抄和點對點群抄兩種形式，點對點單抄是指通過一個手抄器對單只燃氣表數(shù)據(jù)進行抄取，點對點群抄是指通過一個手抄器對多只燃氣表數(shù)據(jù)同時抄取。系統(tǒng)由無線智能燃氣表、手抄器、微型打印機、Pc機系統(tǒng)軟件服務器組成，手抄器在燃氣表安裝側同側抄表。抄表流程為：抄表人員到抄表現(xiàn)場室外用手抄器喚醒需要抄收數(shù)據(jù)的燃氣表，直接抄收燃氣表顯示的用氣量，微型打印機自動打印出用戶用氣單據(jù)，抄表人員將單據(jù)交給用戶或放人用戶信箱。手抄器通過燃氣公司的Pc機系統(tǒng)軟件服務器上傳用戶數(shù)據(jù)信息，同時通過短信平臺將用氣信息發(fā)送到用戶手機上。

②　手抄器對無線燃氣母表抄表的系統(tǒng)方案

手抄器對無線燃氣母表抄表的系統(tǒng)方案由無線智能燃氣表、無線智能燃氣母表、手抄器、微型打印機、Pc機系統(tǒng)軟件服務器組成。該系統(tǒng)是在最基本系統(tǒng)單元上增加了無線智能燃氣母表，該無線智能燃氣母表是無線智能燃氣表和采集器結合的產品，主要為解決采集器安裝在室外、樓道易破壞和無法取電等困難而設計開發(fā)。工作方式為：子表和母表組成星狀子網(wǎng)，每幢樓在同側安裝1只或多只母表，每只母表可抄收10～20只子表的數(shù)據(jù)，母表定時喚醒子表，采集子表數(shù)據(jù)。

抄表流程為：抄表人員到抄表現(xiàn)場室外用手抄器喚醒需要抄收數(shù)據(jù)的無線智能燃氣母表，就能直接抄收到母表所管轄的無線燃氣表的用氣量數(shù)據(jù)，微型打印機自動打印出用戶用氣單據(jù)，抄表人員將單據(jù)交給用戶或放人用戶信箱。手抄器通過燃氣公司的Pc機系統(tǒng)軟件服務器上傳用戶數(shù)據(jù)信息，同時通過短信平臺將用氣信息發(fā)送到用戶手機上。

③　遠程抄表系統(tǒng)

在裝有無線燃氣表的居民小區(qū)中增加終端采集器、集中器(GPRS功能)等網(wǎng)絡設備，可實現(xiàn)遠程抄表功能。遠程抄表系統(tǒng)包括以下4種方案：純無線方案、IC卡無線方案、無線和安全控制方案、小區(qū)3表和管網(wǎng)無線控制方案。用戶戶內的無線燃氣表可將信號傳輸至終端采集器、采集器或車載抄控系統(tǒng)，進一步通過集抄器、手抄器等設備傳輸至用戶信息、管理系統(tǒng)，傳輸流程見圖1。

 

1.2　無線抄表系統(tǒng)的硬件配置

無線抄表系統(tǒng)的硬件配置包括無線燃氣表配置和系統(tǒng)配置兩個方面，所包括的部件見表l。

①　無線燃氣表

無線燃氣表是在普通家用膜式燃氣表上加裝光電直讀計數(shù)器、電子控制模塊、無線通信模塊等電子模塊。無線燃氣表安裝在用戶家中，燃氣公司以無線手抄器為無線數(shù)據(jù)傳輸媒介，對燃氣表實行戶外實時抄表和遠程閥門控制，主要功能包括以下幾點：

a．室外遠程抄表功能：在室外可以抄收燃氣表的各種使用狀態(tài)和數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)單抄、群抄、組網(wǎng)集抄，抄收燃氣表數(shù)據(jù)、閥門開關狀態(tài)、電池電量、是否有磁攻擊等有效數(shù)據(jù)。

b．無線控制閥門功能：當用戶燃氣表異常時，可以在室外控制閥門的開關。

c．安檢功能：根據(jù)手抄器抄收的閥門開關狀態(tài)、電池電量、燃氣表數(shù)據(jù)等，可以判斷出燃氣表正常與異常狀態(tài)。

②　無線手抄器

無線手抄器可與各級的無線燃氣表通信，實現(xiàn)對無線燃氣表的參數(shù)設置和數(shù)據(jù)抄取等功能。并通過接口工具，與公司用戶信息管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)下載、上傳。

1.3　我們選取的無線抄表方案

結合杭州市燃氣集團有限公司的用戶管理實際情況，采用基于射頻技術的無線采集模塊、手抄器點對點單抄和群抄的系統(tǒng)方案，現(xiàn)場打印用戶用氣信息，通過接口工具將手抄器上的用戶用氣信息上傳到用戶信息管理系統(tǒng)。

2　試點小區(qū)的應用情況

杭州市燃氣集團有限公司選取3處不同地點的公寓作為無線抄表試點，3處公寓分別為位于西溪濕地的留莊公寓、九堡的聚英公寓和轉塘鎮(zhèn)的橫橋沈合苑。留莊公寓為高檔住宅，因物業(yè)實行的是管家式服務，抄表人員無法進入用戶家中進行抄表。該公寓共9幢樓，均為4層高的別墅，為鋼結構，共234戶，住戶使用天然氣供熱，用氣量較大。聚英公寓全名為江干科技經濟園創(chuàng)業(yè)人才和外來務工人員公寓，作為無線抄表試點的l號樓高11層，共144

戶。橫橋沈合苑是一個回遷小區(qū)，共5幢樓，小區(qū)樓宇最高層為6層，共95戶。

①　試點小區(qū)一一—留莊公寓

留莊公寓的燃氣表于2009年4月4日至8日進行安裝，安裝時由無線抄表系統(tǒng)的技術人員同步進行無線信號測試和調試，于2009年4月8日調試完成。

2009年4月28日由開發(fā)商、杭州市燃氣集團有限公司、無線抄表系統(tǒng)公司3方對留莊公寓的無線智能燃氣表抄表系統(tǒng)進行驗收，在現(xiàn)場以戶外群抄方式抄取燃氣表數(shù)據(jù)，抄表率達100％，達到預期目標。2009年9月2日由杭州市燃氣集團有限公司營業(yè)分公司技術部、信息部、抄表科等部門人員和無線抄表系統(tǒng)公司的技術人員再次到現(xiàn)場抄表，抄表率達100%，達到使用要求，通過驗收。

經過2年多的運行，杭州市燃氣集團有限公司的抄表人員和無線抄表系統(tǒng)公司的技術人員曾多次對該公寓的無線智能燃氣表執(zhí)行戶外抄表，無線智能燃氣表運行正常，抄表率達到l00％。目前留莊公寓的234只燃氣表基本可以在30min內全部抄完。

在無線智能燃氣表抄表系統(tǒng)費用方面，經開發(fā)商、業(yè)主和杭州市燃氣集團有限公司3方協(xié)商，無線遠傳模塊增加的費用由開發(fā)商支付，將無線智能燃氣表作為住宅精裝修組成部分，在裝修階段進行整體規(guī)劃。

②　試點小區(qū)二——聚英公寓

聚英公寓安裝的無線智能燃氣表安裝在1號樓，總共144戶，本應安裝燃氣表144只，由于407房間戶主無法取得聯(lián)系，最后安裝143只。燃氣表安裝工作于2011年5月中旬開始，由工程安裝公司專業(yè)安裝人員進行，5月下旬完成所有燃氣表的安裝及抄取燃氣表通信信號工作。

2011年6月27日，無線抄表系統(tǒng)公司的技術人員開始調試并對所有燃氣表執(zhí)行首次戶外抄表測試。應抄表戶數(shù)為l43戶，可抄見表戶數(shù)為141戶，2只表有故障，故障率為l.4%，經查明故障原因為無線燃氣表通信信號故障，調試后恢復正常；對已抄的141只燃氣表數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)其中5只燃氣表數(shù)據(jù)錯誤，數(shù)據(jù)準確率為96.5%，經查明數(shù)據(jù)錯誤原因為手抄器通信信號故障，調試后恢復正常。

聚英公寓經過調試和一段時間的抄表對比，現(xiàn)一次抄表成功率可達99%，經過補抄抄表成功率可達100%。到目前為止沒有發(fā)生因燃氣表問題而停氣故障，同時可以通過手抄器對每只燃氣表進行戶外開、關閥控制。

聚英公寓的143只燃氣表一般在10min內可以全部抄完?？沙淼木嚯x因房子結構變化不同，測試得知，可抄表的距離比預期的距離要遠。

③　試點小區(qū)三——橫橋沈合苑

橫橋沈合苑單幢樓最大為3個單元(寬約40m)，戶型為l梯2戶，廚房統(tǒng)一靠向北側，共安裝無線智能燃氣表93只。

測試從2011年8月2日開始，共進行通信可靠性測試22次、數(shù)據(jù)準確性測試1次，具體測試規(guī)則及測試結果見表2。

 

3　無線抄表技術試點情況分析

3.1　無線抄表技術的優(yōu)點

①　避免打擾用戶

無線抄表技術的應用真正實現(xiàn)了抄表不入戶，既保護了用戶隱私，又提高了抄表人員工作的便利性和人身的安全性。

②　提高工作效率

傳統(tǒng)入戶抄表模式的抄表率低且需要復抄，而3個試點小區(qū)的測試數(shù)據(jù)表明，采用了無線抄表系統(tǒng)后，平均每戶抄表時間為3～8s，各試點小區(qū)的抄表工作基本上可以在半天內完成(包含來回路途中花費的時間)，抄表的效率是人工抄表的3～5倍，抄表工作效率高。

③　降低人力成本

對于與留莊公寓相類似結構和規(guī)模的小區(qū)，之前燃氣公司需要抄表人員7人，采用無線抄表后可以減少至l人，大幅度降低抄表工作的人工成本。

④　數(shù)據(jù)準確性高

由于燃氣表安裝在廚房容易受污染，對抄表人員抄表讀數(shù)有影響，人戶抄表會有一定的誤差，而從這3個試點小區(qū)無線抄表的數(shù)據(jù)來看，數(shù)據(jù)準確率高，可靠性強。

⑤　安全性高

無線燃氣表除了具有傳統(tǒng)燃氣表的密封性、防爆性等性能外，還具備單獨的閥門，3個試點小區(qū)均可在戶外通過手抄器對閥門進行單獨地開啟、關閉，不僅可以防止用戶偷用氣，還可以對欠費用戶進行單獨停氣而不影響其他用戶。在斷電時也會自動關閉閥門以保證安全。

⑥　便于統(tǒng)計分析

無線抄表系統(tǒng)具有分時段計量功能，可以設定某一時刻獲取相應的燃氣數(shù)據(jù)，便于燃氣公司進行統(tǒng)計分析和預測。

3.2　無線抄表技術的缺點

①　價格偏高

目前無線抄表系統(tǒng)的費用較高，留莊公寓應用的無線燃氣表模塊價格為350形只，手抄器為3500形只，經與開發(fā)商溝通，無線表具和系統(tǒng)的費用由開發(fā)商承擔，但若要進行大規(guī)模地居民用戶推廣，其費用仍然偏高。

②　需要維護

無線燃氣表模塊用電主要由內置電池來提供，用戶需要關注電池情況。雖然相關廠家介紹，所用鋰電池的使用壽命為8～10 a，在斷電前一個月會發(fā)出信號提示，但是更換電池需要用戶聯(lián)系廠家進行上門更換，仍然存在較大的不便。

3.3　存在的問題

①　需要定點采集

留莊公寓受建筑物結構和無線發(fā)射信號的制約，其無線燃氣表信號采集只能在樓下固定的位置進行，并不是在任意位置都能獲取到信號，如果該位置存在遮擋，會給信號采集帶來不便。對于15層以上的樓層，目前沒有相應的試點數(shù)據(jù)，是否能準確采集數(shù)據(jù)尚不清楚。

②　信號的干擾

在試點小區(qū)抄表測試過程中遇到過電鉆等對無線信號的干擾，雖然可以通過改變采集信號的位置進行調整，但如果小區(qū)附近存在強信號源或雷雨天氣等，無線信號會受到一定的干擾，存在不穩(wěn)定因素。

③　錯誤信息的辨識

試點小區(qū)一和試點小區(qū)二的無線抄表系統(tǒng)對錯誤的無線信號不具有辨識功能，即當無線遠傳模塊故障，發(fā)射錯誤的讀表信號時，系統(tǒng)不能立即識別，只能通過對數(shù)據(jù)的觀察來進行辨別，當抄表數(shù)據(jù)龐大時，可能會做出不正確的判斷，引起用戶投訴。試點小區(qū)三的系統(tǒng)中增加了用氣異常情況提醒功能，即對抄表結果中用氣量與3個月平均用氣量偏差超過±30%的用戶數(shù)據(jù)進行提醒，但仍然出現(xiàn)了由于誤操作而使得用戶閥門關閉的故障，可見對錯誤信息的辨識仍然不夠完善。

4　結論及建議

4.1  結論

無線抄表技術相比于入戶抄表來說，具有避免打擾用戶、提高工作效率、降低人力成本、數(shù)據(jù)準確性高、安全性好和便于管理等突出的優(yōu)勢。通過對3個試點小區(qū)的應用情況分析，認為無線抄表系統(tǒng)在技術上已基本成熟，具備可行性。

但就目前情況來看，無線抄表技術不適合進行大規(guī)模居民用戶的推廣，更適合應用于經濟水平高的精裝修樓盤和對生活品質追求較高的居民用戶，或者用氣量較大的工業(yè)用戶，主要有兩方面原因：①價格偏高，每只無線燃氣表的價格比普通燃氣表高300元以上，該費用需由用戶自行承擔，存在一定的困難；②目前無線抄表系統(tǒng)尚無國家、行業(yè)標準，不同廠商的同類產品的兼容性較差，不能大面積互換使用。

4.2　建議

①　建議燃氣表中的電池使用堿性電池，便于用戶自行更換。燃氣表中安裝的鋰電池是提供傳感器對外發(fā)送數(shù)據(jù)信號的電源，目前無線系統(tǒng)中一旦電池電量低或無電量，燃氣表的內置閥門就會自動關閉。在燃氣表正面有一個復位按鈕，按下按鈕的同時內置閥門打開，可以使用燃氣2～3d直至更換新的電池，雖然保證了用戶的安全，但也影響了用戶用氣。

目前廠家提供鋰電池的使用壽命為8～10a，但具體每塊電池能用多長時間并不確定。以后的使用中可能會出現(xiàn)大量用戶需要更換電池的情況，但鋰電池更換時需要打開鉛封進行錫焊，燃氣公司人員還未掌握這項技能，需要廠家技術人員操作。這可能會造成維修不及時，引起投訴。因此建議無線表具的廠家提供堿性電池來代替鋰電池，便于用戶自行更換。但對于鋼結構的樓房，發(fā)送信號用電功率較大，是否適用堿性電池需要根據(jù)實際情況進一步探討。

②　提高對錯誤信息的辨識能力或增加提醒警告裝置，包括所抄數(shù)據(jù)的比對、內置閥門的開啟關閉、手抄器通信信號的準確性等。

在實際應用中，抄表數(shù)據(jù)錯誤、閥門關閉對用戶用氣影響很大，可能會由于信號錯誤或誤操作引起與用戶的糾紛。建議增加對所抄數(shù)據(jù)的準確性分析，不僅是與平均值比較，還包括對異常數(shù)據(jù)(負值或連續(xù)長時間為零)等情況的及時警告，便于抄表人員及時核查；建議增加對閥門開啟關閉的提示，以便進行二次核對。

③　特別重視安排安檢人員定期入戶安檢。由于不入戶抄表，對用戶家中的用氣情況不能掌握，當用戶采用打開表蒙、阻斷字輪轉動等方式對表具進行毀壞甚至摘掉表具時，只要電池有電，燃氣表就能發(fā)射脈沖信號，抄表人員照樣能抄到燃氣表數(shù)據(jù)，無法及時發(fā)現(xiàn)用戶的偷、盜氣情況。無線燃氣表的安裝形式與戶內普通燃氣表的安裝形式相同，燃氣管道大部分在戶內。而目前用戶家中均未安裝固定式報警器，對于人住率低的樓盤，存在一定的安全隱患。建議安裝無線抄表系統(tǒng)的小區(qū)，要特別重視安排安檢人員定期人戶安檢。

④　建立和完善無線抄表系統(tǒng)的驗收標準。建議在無線抄表系統(tǒng)進行驗收時，不僅考慮抄表成功率，還要進一步核對抄表準確率、閥門的開閉、信號的穩(wěn)定性以及錯誤信息的辨識等內容，形成一套完善的驗收管理制度和標準。

⑤　對于12層以上高層住宅的無線抄表系統(tǒng)的應用仍需進一步試驗，以保證數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和準確性。

 

參考文獻：

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[2]  李建霞，倪建華，胡瑩昭．直讀式遠程燃氣表集中抄表系統(tǒng)的研究[J]．煤氣與熱力，2011，3l(10)：Bl7-B19．

 

本文作者：鄧凱　樊倩　陸偉祥　王忠平

作者單位：杭州市燃氣集團有限公司，浙江杭州310007；

　浙江工業(yè)大學，浙江杭州310014