基于物联网燃气表的户内燃气安全技术

张庆和

摘要：近几年，随着物联网、人工智能、边缘计算等新兴技术的深入研究和高速发展，网络通信技术在各行业的应用遍地开花，其中包括物联网网关技术的研究和应用。网关作为网络通信过程中的重要中转节点，目前已经得到了一定范围的推广和应用。在物联网运行体系中，网关作为感知控制终端与远程管理平台联系的桥梁，负责构建物联网传感网络，统一管理调度感知控制终端设备，实现对象平台与管理系统之间数据的实时交互，是物联网传感网络中的重要一环，关系网络运行的可靠、通信数据的安全、数据传输的实时等。

关键词：智能燃气表；物联网；网关

引言

目前在城市燃气中应用的IC卡智能燃气表具有技术成熟、成本低廉和预付费方式等优点。但也存在很多问题：充费方式要求到指定的营业厅或银行去缴费，加大了时间和运营成本；无法实现实时监管，容易造成居民端燃气事故；燃气公司也无法及时准确的了解民用气量情况；如果实施新价格，不具实时调整计算的缺陷，燃气公司效益将降低。但物联网燃气表系统的投运将解决以上难题。

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物联网燃气系统现存问题

2.1能耗较高。各物联网燃气表均装有电池，运用物联网传输燃气消费信息必然会好用电池电量，而燃气表中所安置的电池无法满足长期供电需求，这就要运用插座来节点变压以实施持续性供电，长期下去，必然会消耗更多电能，增加额外成本。

2.2机表报警器过于灵敏。物联网燃气表内所安置的报警器非常灵敏，一旦出现异常状况必然会发出预警并停止运行，这在很大程度维护了整个燃气系统的安全质量。然而，过于灵敏就会影响燃气系统的正常运转，据调查了解，部分报警器会因为外在温度与湿度稍有变化就发出预警，这种问题不是非常普遍，却也不容忽视，通过改善报警器装备就可以解决。

2.3核算工作复杂。目前，燃气公司针对燃气消费核算工作采用了两种核算模式——集中式核算和分散型核算，这两种核算方式各有优劣。集中式核算管理模式融入了智能化技术、信息统计技术和大数据技术，同时，借助物联网链接来全方位监督各用户的燃气消费状况，根据用气量进行计费，核算工作效率较高。然而，集中式核算管理模式存在一种不可忽视的缺陷：需要核算的用户数量繁多，燃气企业对核算工作时间的要求非常严格，核算时间有限，导致核算工作人员会因为任务量繁重而没有时间认真审核核算结果的精确与否。分散型核算模式能够对各用户的燃气消费状况进行全面监督，准确计算燃气消费金额，工作效率却比较低。

3智能燃气表物联网运行体系网关技术

3.1设备智能化

城市燃气管网通常根据其压力被分成三大等级，分别为低压、中压以及高压，在输送天然气时，通常由高压向低压输送，高压管网中的燃气无法直接提供给用户使用，而是需要将其调整为低压燃气才能够进行入户，将燃气从高压调整至低压的降压过程需要依靠专业设备进行，此类设备通常被称为燃气调压站或减压站，调压器是其中的核心设备，控制着调压工作的进行，根据调压的位置以及所调压力的等级又能够将调压站分成多种站点，燃气管网燃气传输工作的核心即为调压站，除了调压站之外，燃气管网中较为重要的设备还有燃气阀门、管道等。随着燃气管网智能化建设的推进，其相应的燃气设备也被升级为智能化设备，为燃气管网的智能化发展带来了坚实的后勤保障。

3.2户内燃气智能监控平台的建立

搭建户内燃气设备安全监控平台可实现对户内燃气设备运行状况的监测，提升户内燃气使用安全性。该平台配套的燃气报警器可在探测到燃气泄漏后，联动切断入户燃气，并将泄漏报警信息传递到用户端，实现燃气泄漏及时预警。该预警信息也会同步至管理平台，实现快速响应并转单至抢修中心尽快上户解决漏气问题，保障用户用气安全。现阶段商业用户燃具均已设置泄漏报警装置，可采取报警器与切断阀联动的方式，逐步纳入户内燃气设备安全监控平台，进一步保障商业用户用气安全。

3.3管理智能化

城市燃气管网的管理也应当逐渐步入智能化，将新一代的大数据技术、云计算技术以及物联网技术等新型信息技术集中利用，将燃气管网的自动化程度大大提高，实现监控系统可视化，科学地进行决策支持。燃气管网可以利用监控系统获得海量数据，对数据进行分析并作出正确的决策，对管网中的各项燃气数据以及运行管理实施集成化控制，最终构成智能管理平台。实际进行智能化管理时还可以设置适当的运行参数，实现动态在线监测并向工作人员进行及时预警。在进行智能化管理时需要对公共模型以及各项参数的统一存储与管理，对数据进行定期的全面维护，保证燃气管网得以正常运行，让燃气管网的工作更加规范，实现运行和管理的一体化工作、扩大其经济优势，将资源最大化利用起来。

3.4模型应用

模型应用依赖于现场的网络水平，以实现对场景的实时控制，还需要满足现场网络模型复杂性的需求，满足对视频线路的接入。现场边缘计算。可以降低后台集中运算带来的压力，也能提升分析结果的实时性，有效控制视频传输的带宽和控制网络成本，降低对燃气管线的管理投入。后台集中计算。后台集中计算是集中多个视频线路进行集中运算的方式，运算功能相对现场边缘计算性能更强，可以支持复杂数据模型，但是也会产生比较高的资源占用和网络消耗。现场边缘计算和后台集中计算联合使用。相对于上述两种方案，该方案充分利用了两种技术的优势，实现了技术的融合，有效提升了计算效率。

结束语

综上所述，物联网是一个新兴行业，可以说是未来的主流，而燃气表的安全技术也是未来发展中无法避免的问题。不管在任何阶段，人们的生命安全和财产安全事关重大，因此必须结合最新技术，建立全新、完整的体系，对自己负责，对他人负责，同时也能进一步促进我国燃气行业的可持续发展。

参考文献

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