摘　要：本文首先提出了近年來城市燃氣企業所面臨的入戶抄表、安檢、監管、調價、結算、事故等問題，從燃氣表發展歷程出發，詳細介紹了IC卡燃氣表、無線集抄燃氣表和物聯網表各自的優缺點，對幾種常用的家用燃氣表和工商業用戶的IC卡控制器進行經濟成本分析對比，同時結合國家對物聯網技術應用政策扶持和天然氣價改政策，論述物聯網技術在城市燃氣行業計量抄收、監控及安全管理應用前景。

關鍵詞：物聯網　IC卡　無線遠傳　計量儀表　燃氣抄收

目前，城市燃氣行業居民用戶基本都采用了IC卡燃氣表，而工商業用戶普遍采用了通過在計量儀表上加裝IC卡控制器，居民及工商業用戶基本實現了預付費管理，解決了“氣費收繳難”的問題。

作為城市燃氣的運營服務企業，不但要實現企業發展盈利的目標，同時還應及時、準確地將分散在用戶端計量儀表的數據采集回企業，為后續的經營活動做決策。隨著經濟社會的發展以及天然氣價改政策的實施，新時期燃氣企業所面臨的入戶抄表、安檢、監管、調價、結算、事故等問題日益突顯。同時，客戶對企業的服務質量也有了更高的要求，燃氣企業如何不斷提升服務質量，降低人工成本，變被動為主動，實時掌握分布在城市各處的用戶用氣情況，高效、全面、安全的提供燃氣服務擺在了每個城市燃氣企業的面前。

為解決上述問題，近年來各地燃氣企業不斷開拓創新，將眼下新技術運用至城市燃氣行業，推動新技術在燃氣抄收、監控及安全管理領域的發展。本文結合企業應用實際，從物聯網技術原理及物聯網燃氣表的實踐應用出發，闡述了采用信息化的手段改變傳統的抄收方式，采用最新的微電子及信：息化技術，將無線物聯網通信技術應用于燃氣計量及嗡管，分析應用物聯網技術在城市燃氣抄收、監控及安全管理等方面的深遠影響。

1833年英國的詹姆斯·博格達斯(1imas Poeadas)發明了膜式結構的家用燃氣表，經過對其不斷改進，發展為現在普遍使用的家用膜式燃氣表。自從有了燃氣表以來，國內外一百多年來一直是采取查表收費的模式。上世紀70年代有了微型計算機以后，出現了磁卡燃氣表，但由于磁卡信息量小、容易偽造等原因，難以推廣應用；直到80年代出現了真正實用的電子裝置，才改變了查表收費的模式。

隨著燃氣應用的推廣，以及西氣東輸等國家大型天然氣輸送項目的建設，天然氣逐步進入了普通百姓家庭，使用管道燃氣的家庭都安裝有家用燃氣表，燃氣已成為人們生活中所必需的燃氣用具，上世紀90年代中期，IC卡燃氣表開始出現，目前全國近60％的地級城市已應用了IC預付費燃氣表，全國有100多家企業取得計量器具制造許可證。

我國燃氣表也逐步從人工抄表的機械式燃氣表過渡到IC卡預付費燃氣表，通過采用IC卡燃氣表，燃氣企業在一定程度上解決了抄表難和收費難的問題。但由于新時期燃氣企業管理水平的提升，更為嚴格的安全管理要求，以及客戶生活品質提高和互聯網應用的發展，傳統的IC卡燃氣表在入戶抄表、監控、調價、階梯氣價、安全管理、結算等方面逐漸暴露出諸多問題。

為解決上述各類問題，鑒于當時的社會環境，逐步有廠家開始嘗試推廣使用無線遠傳集抄解決方案，該方案又具體分為兩種：一種是采用手持移動抄表方案，主要是由數據庫管理系統、抄表管理系統、收費管理系統、手持抄表器、無線遠傳燃氣表等組成(系統示意圖見圖1)。集抄遠傳燃氣表曾一度興起，試圖彌補IC卡表的不足，但由于其可靠性不高，加上復雜的安裝施工和維護要求，以及成本過高等因素限制了集抄遠傳系統的發展。

手持移動抄表方案采用手持抄表器(也稱PDA)通過無線通訊方式喚醒表具，與表具進行數據傳輸，可進行單戶點抄和多戶群抄，然后通過USB接口或網絡與燃氣企業的數據庫服務器連接，上傳數據。

另一種是遠程集中抄表方案，主要由數據管理系統、抄表管理系統、收費管理系統、手持抄表器、GPRS MOUDLE、集中器、采集器、無線遠傳燃氣表等組成(系統示意圖見圖2)。

遠程集中抄表方案通過無線采集器將無線遠傳燃氣表數據進行搜集，并通過在集中器中安裝SIM卡，通過GPRS／GSM模塊進行數據交換及傳輸，同時支持手持抄表器(也稱PDA)抄表應用。

以上兩種無線遠傳集抄方案均可以在一定程度上解決入戶抄表、監控、調價、階梯氣價、安全管理及結算部分問題，但第一種手持移動抄表方案仍需要人工在各小區進行，且故障率較高，無法滿足燃氣企業在某一特定時間點完成抄表、調價等業務需求。而第二種遠程集中抄表方案雖然較第一種在故障率上有了較大改觀，并在抄表范圍上取得了更大的進步，但該種方式需要燃氣企業投入大量資金來建立無線通信網絡，并投入相當專業技術人員維護上述系統的正常運行，同時由于采集器和集中器需要通過市電(220V)供電以及人為SIM數據流量管理，燃氣企業負擔及風險性也較大，不利于燃氣企業專注于燃氣供應和服務，故以上兩種解決方案在經過市場的檢驗后，并未大面積推廣應用。

物聯網(Internet of Things，縮寫IOT)的定義是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。物聯網燃氣表系統是通過移動通信運營商的GSM／GPRS無線公網，以膜式燃氣表為基礎加裝電子控制器，實現數據遠傳及控制的燃氣計量器具?？梢詾槿細膺\營商提供計量儀表抄收、管控的系統解決方案，實現在線監測、遠程控制、安全防范、統計報表、收費、網上充值、實時調價、階梯氣價、用期預測、大數據分析等管理等功能。

通訊服務模塊：主要負責與遠程網關進行短信通訊，此系統是整個系統實現遠程控制的關鍵程序，也是整個系統得以實現遠程控制的重要程序。

業務處理模塊：主要負責進行日常業務處理，比如：自動關閥、自動開閥、自動報警、調價等。

數據服務模塊：此模塊主要負責與客戶端應用程序之間的數據交互，通過此程序，客戶端應用系統可以安裝在互聯網或者局域網的任何位置，不再受地域限制，方便了燃氣公司工作人員的收費系統的布署。

客戶端應用模塊：儀表端有語音播報器給用戶進行語音播報提醒，以及通過互聯網實現遠程語音報警和開關閥技術，同時可以進行網上充值和查詢。

物聯網在城市燃氣行業主要應用在燃氣設施監測和燃氣計量儀表方面，物聯網主要是基于移動通信網絡，在傳統的燃氣表、IC卡控制器、數據采集及監控系統上加裝CPRS／3G信息傳輸裝置，以此實現數據遠傳及控制。

物聯網在近年來逐步應用到燃氣計量儀表方面，通過無線公網，為燃氣運營商提供公用資源智能管控的系統解決方案，能夠實現在線監測、遠程控制、安全防范、統計報表、智能收費五大管理和服務功能。

3．3．1物聯網計量儀表區別于傳統計量儀表的特點

(1)物聯網燃氣儀表或物聯網IC卡控制器以單價進行計量，防止氣量囤積：

(2)支持階梯計價，可按階梯價格(年階梯價格或月階梯價格)進行計量結算，也可按單一價格執行；

(3)支持遠程無線調價，調價時可同時設定表內新的價格及新價格的啟動時間，徹底解決淵價問題：

(4)通過網絡實現遠程抄表、遠程控制；

(5)超流量檢測報警、燃氣微漏檢測報警，快速定位；

(6)增加表內安全功能(外接泄漏報警器、感震模塊)及異常流量監測功能：

(7)管理中心提供及時準確的抄表數據及分析數據，與其他系統結合可以實現更多服務功能；

(8)管理中心支持對用戶的短信提醒功能，欠費提醒、凋價提醒、充值成功提醒、電量不足短信提醒、自定義短信內容，對特定用戶進行短信通知。

3．3．2物聯網燃氣計量儀表的優勢

(1)不用構建網絡，無需網點建設，方便快捷；

(2)不受距離限制，在GSM移動網絡覆蓋范同內均可有效抄表、控制，網絡穩定；

(3)自動化抄收表具信息，進行智能分析統計，提升管理水平；

(4)實時監控燃氣使用情況，實現對用戶終端表具的遠程監控；

(5)為燃氣公司建立企業級的信息管理系統，提升燃氣公司的整體信息化水平；

(6)自動生成財務報表，提供準確的供銷差計算，區域用量統計、年、月、日用量統計等。

物聯網計量儀表較普通IC卡計量儀表價格稍貴，以家用皮膜表(G2．5)和工商業IC卡控制器為例，從安裝成本、抄收成木、核算成本、維護成本等幾個方面進行成本對比。

3．4．1家用皮膜表。

僅從表1中所列各項安裝運營成本來看，按皮膜表10年使用期限來計算，對于燃氣企業來講，在不考慮安全性及可靠性的前提下，普通IC卡皮膜表較無線集抄皮膜表和物聯網皮膜表安裝成本較低，但普通IC卡表后續抄收及核算成本都較高，而物聯網皮膜表，安裝成本雖然較另外兩種皮膜表高，但全過程總成本費用最低，切具備后期與各項軟件系統升級接口，可實現多種增值服務，順應智慧城市發展。

3．4．2工商業IC卡控制器

近年來各地燃氣公司普遍采用了IC卡控制器來解決收費難問題，但同時也出現了抄表維護成本高，且面對如何防止用戶偷盜氣，解決安全用氣問題，逐步有企業開始嘗試無線遠傳IC卡控制器，其雖然降低了抄表成本，但由于其安裝及運行維護成本偏高等原因，其推廣應用緩慢。而采用物聯網的IC卡控制器通過現場可燃氣體探測器和后臺系統，實現與計量儀表本身和探測器的聯動，同時將實時運行參數反饋至后臺系統，并接受后臺系統指令，解決了收費和實時監控問題，安裝運行成本較普通IC卡控制器和無線遠傳IC卡控制器都低。

上述產生的各類運營成本僅為估算成本，雖然各燃氣公司管理能力不同，但物聯網燃氣計量儀表確實在抄收、監控及核算方面尤其獨特的使用價值，不但可以減少運行維護及管理人員數量，還做到了實時流量監控，在居民燃氣事故頻發的今天，安全用氣才是企業最為關注、最為重要的。同樣燃氣公司也可通過諸如：用氣提醒、安全提示、通知公告播報、泄漏報警、報修定位等多種增值服務收取一定的服務費用，通過新的技術和經營模式，變賣產品為賣服務，米解決普通IC卡表和物聯網表的成本差額?？傊?，物聯網計量儀表還是具有較強的經濟效益。

目前物聯網燃氣計量系統正處于市場試運營階段，但物聯網技術國家專項基金的投入將有效支持有實力的燃氣公司進行投運。近年來，國家工業和信息化部，發改委、科學技術部先后發布了《物聯網“十二五”發展規劃》、《關于組織實施2012年物聯網技術研發及產業化專項的通知》以及“國家火炬計劃”均表明，我國將依托十大國家物聯網應用示范工程，著力突破制約我國物聯網發展的關鍵核心技術，為物聯網規?；l展提供有效的產業支撐，目前城市燃氣行業的物聯網技術初步應用在燃氣輸配、燃氣計量、燃氣設施監控等方面，特別是燃氣計量儀表已有北京、安徽、重慶等多個省市投入試運行，用戶及燃氣公司評價較好。

2014年3月國家發改委發布了實施居民用氣階梯價格制度的指導意見，確定按照不同用氣量分為三檔，各地將根據指導意見確定最終的具體方案，到2015年底，我國所有已通氣的城市將建立階梯氣價制度。隨后各地陸續開展了居民階梯氣價調研工作，并于2014年年底陸續有湖南、廣東、遼寧、山東、江蘇等多個省市宣布在2015年起正式開展實施階梯氣價，引發各地居民爭搶購氣。例如：鳳凰網2014年12月30日報道湖南長沙“元旦起長沙實施新階梯氣價，市民扎堆排隊購氣”，報道中“湖南省新的《湖南省居民生活用天然氣階梯價格實施辦法》于2015年1月1日起實施，規定第一檔氣量為年用氣量390m3(含本數)，2.45元／m3；第二檔為年用氣囂390m3～600m3(含本數)，按現行居民生活用氣價格的1.2倍計算，為2.94元／m3；第三檔為年購氣量600m3以上，按現行居民生活用氣價格的1.5倍計算，為3.68元／m3。”為何每遇調價，都會引發市民搶購?根本原因是目前普遍采用的IC卡燃氣表多采用以用氣量為基礎計價的燃氣表，用戶為在低價時進行囤氣，從而引發搶購。遇到類似情況，作為燃氣企業，既要承擔調價后的損失，還要應對做好市民搶購的應對措施，增加企業經營風險。普通IC卡表無法及時將新價格執行到每戶居民家中，只能通過限購，杜絕用戶囤氣行為。且在具體執行階梯價格時，也無法按月進行核算，只能按年為單位來執行階梯氣價。而燃氣企業若按年為單位進行和核算，無法及時了解用氣情況，無法準確對用氣趨勢進行判斷，對企業的經營決策也增加了很多困難。

隨著階梯氣價政策逐步實施，對天然氣計量方式提出了更高的要求，現有以朋氣量為基礎計價的燃氣表，將逐漸被以金額為基礎計價的IC卡表和互聯網表所替代，然而物聯網計量儀表以其特有的優勢，順應時代的發展，必將迅速推廣應用。

作為“氣化漢中”主體實施單位，漢中市天然氣行業在近年來快速發展，隨著下游用戶逐步增多，以及部分縣區開展的“溫暖工程”，實現全城供暖，點多、面廣、流量大的事實已經擺在企業面前，同時各項生產工作逐步細化落實，每日準時準點完成各工商業用氣點用氣參數進行抄表統計，工作量極大，隨著用氣點快速增多，現場準時準點抄表逐漸無法實現。

鑒于上述原因，自2011年開始嘗試使用無線遠傳計量裝置，但該類裝置雖然一定程度解決了企業面臨的問題，同時又帶來了新的麻煩，諸如：運營維護成本高、安裝成本高、穩定性略差、故障率偏高等因素，特別是安裝成本高，對于山區縣城，工商業用戶承受能力有限，過高的安裝費用對市場的開發有較大的阻礙。面對以上困難，經市場凋研和觀摩學習，開始與國內多家知名燃氣計量儀表企業溝通，尋求解決方案，最終我們將關注點集中到某公司的物聯網產品上，通過家用物聯網皮膜表和物聯網IC膏控制器的試點，使用效果較好，同時具備與后期實施的SCADA系統及CIS系統互通互聯的通用接口，截止2014年底，已安裝投運物聯網IC卡控制器l0臺，家用物聯網皮膜表1塊，并在2015年安排技改項目，擴展應用范圍。

物聯網技術應用在家用及工商業用戶的燃氣抄收、監控領域表面上是解決了燃氣公司的上門抄收、監控問題，實質上它是新時期信息化的發展趨勢，是未來智慧城市的組成部分，通過安裝在用戶端燃氣計量儀表、IC卡控制器等終端設施，實現燃氣公司與用戶的交互，即方便燃氣公司和用戶，也降低了燃氣公司及用戶安全風險。

 

1孫海紅.2014年智能燃氣表行業發展趨勢前瞻.前瞻網，2014：1

2國內外智能燃氣表行業市場發展簡述.山西新聞網，2012：6