浅谈物联网燃气表系统在城市燃气中的应用

浅谈物联网燃气表系统在城市燃气中的
应用
摘要：本文提出一种基于集采器的物联网燃气表系统方案。

该方案不需要使
用具备物联网传输模块的燃气表，无需为燃气表安装物联网SIM卡，不需要租用
运营商的传输线路，仅通过使用集采器和带有扩频通信模块的燃气表即可完成物
联网抄表流程，对于燃气公司来说是一种节约成本的抄表方案。

接下来本文将针
对该抄表方案的优势、系统设计框架和实验测试三个方面进行深入探讨分析。

关键词：燃气抄表；系统方案；有线电视
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。

因此，我们
认为燃气抄表方式不应局限于当下，各燃气公司有必要采用新型的物联网抄表系
统来规避人工抄表的弊端。

针对传统燃气抄表方式的缺点，基于IP物联网集采
器对物联网燃气表系统系统进行构思、设计与阐述。

抄表系统中的集采器和燃气
表之间通过低频物联网通信完成数据的双向传输，集采器与后台数据中心使用IP
城域网实现互联互通。

针对物联网集采低频通信对有线电视信号造成的干扰问题，项目组完成了信号干扰实地测试，测试结果表明了物联网抄表对于有线电视业务
的传输信号存在微弱的干扰问题。

为了规避干扰，进一步给出了改进建议。

相关
研究成果将进一步推动物联网集采行业的发展与创新。

1基于集采器的物联网燃气表系统方案的优势分析
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物联网燃气表系
统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物联网抄表方式来说，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
1s左右的信号干扰。

2燃气表物联网抄表系统框架设计
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，通过物联网低频段
（470～510MHz）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，还要注意加装物联网扩频通信
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。

数据采集器中通信方式采用短距离物联网通信。

燃气表通过物联
网扩频模块与集采器通信。

我们可以将数据采集器放置在楼梯电表箱内，从而可
以从楼梯间灯借用电源，解决了采集器的用电问题。

因为在同一栋楼内，信号之
间传输所需要的距离并不是非常大。

而我们的集采器与主站之间的通信方式就是
城域网。

2.4IP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
物联网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、WirelessLAN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。

结束语
本文详细分析了基于集采器的物联网燃气表系统系统的优势，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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[3]侯继超,卞坚宇.基于异构网络的燃气数据集抄系统的设计[J].工业控制计算机,2020,33(8):24-26.。