5 民用燃气表无线抄表技术的应用研究Word文档格式.docx
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通过红外无线模块实现燃气表数据的传输,优点是价格低廉、功耗低,但是易受干扰、不能受到遮挡。
采用射频方式传输燃气表数据,可快速及时且不受环境干扰,因此作为无线抄表系统抄读方式的首选。
无线抄表技术系统又可分为以下几种形式:
1、手抄器直接对燃气表抄表系统方案
手抄器直接对燃气表抄表系统方案包括点对点单抄和点对点群抄两种形式,分别如图1和图2所示。
系统由无线智能燃气表、手抄器、微型打印机、PC机系统软件服务器组成,手抄器在燃气表安装侧同侧抄表,在一楼地面可抄12楼以内无线智能燃气表数据信息,在室内可抄三层钢结构楼面。
该系统的运行流程如图3所示,抄表人员到抄表现场室外用手抄器唤醒需要抄数的燃气表,直接抄收燃气表的用气量,微型打印机自动打印出用户用气单据,抄表员在现场即将单据交给用户或放入用户信箱。
手抄器在燃气营运公司的PC机系统软件服务器上传用户数据信息的同时通过短信平台将信息发到用户手机上。
图1点对点单抄无线抄表系统
图2点对点群抄无线抄表系统
图3手抄器直接对燃气表抄表系统运行程序
2、手抄器对无线燃气母表抄表系统方案
手抄器对无线燃气母表抄表系统方案由无线智能燃气表、无线智能燃气母表、手抄器、微型打印机、PC机系统软件服务器组成,如图4所示。
该系统是在最基本系统单元上增加了无线智能燃气母表部分,该燃气母表是无线智能燃气表和采集器结合的产品,主要为解决采集器安装在室外、楼道易破坏和无法取电等困难而设计开发。
工作方式:
子表和母表组成星状子网,每幢楼在同侧安装一台或多台母表,每个母表可带10-20个子表,母表定时唤醒子表采集子表数据。
运行流程如图5所示,抄表人员到抄表现场室外用手抄器唤醒需要抄数的无线智能燃气母表,就能直接抄收到母表所管辖的无线燃气表的用气量,微型打印机自动打印出用户用气单据,抄表员在现场即将单据交给用户或放入用户信箱。
图4手抄器对无线燃气母表抄表系统
图5手抄器对无线燃气母表抄表系统运行程序
3、远程抄表系统
在装有无线燃气表居民小区中增加终端采集器、集中器(GPRS功能)等网络设备,可实现远程抄表功能,如图6所示。
图6远程抄表系统
(二)无线抄表系统硬件配置
无线抄表系统硬件配置包括无线燃气表配置和系统配置两个方面,所包括的部件如表1所示,其中燃气基表即普通燃气计量表具。
表1无线抄表系统硬件配置方案
部件名称
说明
数量
无线燃气表配置
燃气基表
选用丹东、克罗姆等燃气基表
1
控制电机阀门
电机控制阀
直读传感器
5位光电直读计数器
无线收发模块
433MHz无线收发模块
微处理控制模块
电子控制模块
锂电池
3.6V、7.6AH
塑料外壳
用于安装电子模块\电池等
系统配置
手抄器
北京振中PT900加装无线收发模块
微型打印机
上海济强VMP01-PI加装无线收发模块
软件接口
手抄器与用户信息管理系统软件接口
1、无线燃气表
无线燃气表是在普通家用皮膜燃气表上加装光电直读计数器、电子控制模块、无线通讯模块等电子模块组成的,如图7所示,无线燃气表安装在用户家中,燃气公司以无线手持机为无线数据传输媒介,对燃气表实行户外实时抄表和远程阀门控制。
主要功能包括以下几点:
①室外远程抄表功能:
在室外可以抄收燃气表的各种使用状态和数据,可以实现单抄、群抄、集抄,抄收燃气表数据、阀门开关状态、电池电量、是否有磁攻击等有效数据以及使用量的参数。
②无线控制阀门功能:
当用户燃气表异常时,可以在室外控制阀门的开关;
③安检功能:
根据手持机抄收的阀门开关状态、电池电量、使用数量等,可以判断出燃气表正常与异常状态。
图7无线燃气表组成
2、无线手持抄表器(PDA)
在无线智能燃气表实际安装地点网络中,无线手持抄表器可与各级的每个节点(无线智能燃气表)通讯,实现对无线智能燃气表的参数设置和数据抄取等功能。
并通过接口工具,实现公司用户信息管理系统与手持抄表器(PDA)进行数据下载、上传的对接。
(三)我们选取的无线抄表技术方案
结合公司的用户管理实际,采用基于射频技术的无线采集模块,PDA手抄器点对点和群抄的系统方案,现场打印用户用气信息,通过接口工具将PDA手抄器上的用户用气信息上传到用户信息管理系统。
系统模式见图1和图2。
三、试点小区应用情况
营业分公司选取了三处不同地点的公寓进行无线抄表试点,分别为位于西溪湿地的留庄高级公寓、九堡的聚英公寓和转塘镇的横桥沈合苑。
留庄公寓为位于西溪湿地的高档住宅,因物业实行的是管家式服务,故抄表工无法进入用户家中进行抄表,该公寓均为层高4层的别墅结构,钢结构楼层,共9幢,总234户,户内使用天然气地热,用气量较大。
聚英公寓位于九堡,其全名为江干科技经济园创业人才和外来务工人员公寓,无线抄表试点的1#楼高11层,共144户。
横桥沈合苑位于转塘地区,是一处回迁小区,小区楼宇最高层为6层,共5幢,总95户。
(一)试点小区一——留庄公寓
留庄公寓工程于2009年4月4日由集团公司专业安装人员进行燃气表的安装,于2009年4月8日完成;
安装时由无线抄表系统的技术人员同步进行无线信号测试和调试,并于2009年4月8日调试完成。
2009年4月28日由开发商、杭州燃气集团公司、无线抄表系统公司三方组织了对杭州留庄无线智能燃气表抄表系统工程进行验收,在现场以户外群抄方式抄取燃气表数据,抄表率达到100%,达到预期设计目标。
2009年9月2日由营业分公司技术部、信息部、抄表科等部门人员和无线抄表系统公司的技术人员再次到现场抄表,抄表率达到100%,达到使用要求,同意通过验收。
经过2年多时间运行,由集团公司抄表人员和无线系统公司的技术人员多次对现场无线智能燃气表执行户外抄表,无线智能燃气表运行正常,抄表率达到100%,同时增加了现场打印功能,目前留庄小区234只燃气表抄表人员基本在30分钟内可以全部抄完。
在无线系统投资费用方面,公司经与开发商、业主进行三方的沟通和协调,无线远传模块增加的费用由开发商支付,将无线燃气表作为住宅精装修组成部分,在装修阶段进行整体规划。
(二)试点小区二——聚英公寓
聚英公寓1期于2011年5月份开始试点建设,该批无线智能燃气表安装在1#楼,总共144户,本应挂表144个,由于407房间户主无法取得联系,故最后挂表143个。
燃气表安装工作于2011年5月中旬开始,由工程安装公司专业安装人员进行,2011年5月下旬安装人员完成所有燃气表的安装及抄取燃气表通讯号工作。
2011年6月27日无线系统公司的技术人员开始调试并对所有燃气表执行首次户外抄表测试,其结果如表2所示,抄表结果为总143个表,总共抄取141个,未抄2个,根据对所抄燃气表的数据进行分析,发现5个表所抄取的数据错误。
公司技术人员立即进行了入户对燃气表进行调试,调试完成后进行重新抄取数据,发现调试后表恢复正常。
表2聚英公寓无线系统抄表测试结果
抄表时间
应抄户数
已抄户数
首次抄表
成功率
二次抄表
2011年6月27日
143
141
98.6%
100%
数据错误户数
数据准确率
错误原因
处理结果
备注
5
96.5%
手抄器通讯
故障
进行入户调试
故障数量
故障率
故障原因
2
无线燃气表通讯信号故障
调试无线表具,恢复正常。
聚英公寓1期经过调试和一段时间的抄表对比,现一次抄表成功率可达99%,经过补抄抄表成功率可达100%。
目前为止没有发现因燃气表问题而停气故障,同时可以通过手抄器对每只燃气表进行户外开、关阀控制。
目前聚英公寓1期143只燃气表一般在现场10分钟可以全部抄完。
可抄见表的距离因房子结构变化不同,一般情况下,25层房子在1楼燃气表安装侧面都能抄到,对复杂房子结构,15层房子在1楼燃气表安装侧面都能抄到。
(三)试点小区三——横桥沈合苑
横桥沈合苑单幢楼最大单元数3个(宽约40米),户型为1梯2户,厨房统一靠向北侧。
本次试点项目最后共挂表93只无线远抄燃气表。
项目测试从2011年8月2日开始,共计进行通讯可靠性测试22次,计数可靠性测试1次,具体测试规则及测试结果如表3所示,首次抄表成功率达98.7%,最终抄表成功率达100%,经燃气表抽样核对,读数准确率可达100%,平均单表抄表时间为7秒,已通过验收。
表3横桥沈合苑无线抄表测试结果
测试类别
测试内容
数据参数
备注说明
数据准确性
燃气表抽样数量
10只
抽取每幢楼2户用户,对表具字轮读数与抄表读数进行核对,正确率100%
读数准确率
基表与电子平均误差值
0.00方
通讯可靠性
燃气表数量
93只
对所有远传表进行抄表测试
RF无线故障率
0%
无线通讯正常
首次抄表成功率
98.7%
最终抄表成功率
平均单表抄表时间
7秒
异常情况
阀门关阀
1只
手工误操作导致关闭用户燃气表阀
四、无线抄表技术试点情况分析
根据以上三个小区的无线抄表的试点应用现状,通过与入户抄表技术的比较,从技术上、经济上、用户的使用和公司的管理等方面提出了无线抄表技术的优缺点,并指出了当前存在的问题和改进的方向。
(一)无线抄表技术的优点
与入户抄表相比,无线抄表技术的优点表现为:
1、避免打扰用户
无线抄表技术的应用真正实现了抄表不入户,一方面保护了用户的隐私,同时也提高了抄表人员工作的便利性。
比如试点小区一留庄高级公寓在物业管理上非常严格,外来人员进入小区都非常困难,根本更不可能进行入户抄表,采用无线抄表后,即可避免与物业公司的冲突;
另一方面避免抄表人员入户工作,也提高了抄表人员的安全性。
2、提高工作效率
传统入户抄表模式的抄表率低且需要复抄,采用了无线抄表系统后,根据三个试点小区的测试数据,平均每户抄表时间为3~8秒,各试点小区的抄表工作基本上可以在半天内完成(包含来回路途中花费的时间),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
对于与试点小区一留庄公寓相类似结构和规模的小区,之前燃气公司需要抄表员7人,采用无线抄表后可以减少抄表人数至1人,大幅度降低抄表工作的人工成本开支。
4、数据准确性高
由于燃气表安装在厨房容易受污染,对抄表员抄表读数有影响,入户抄表会有一定的误差,而有些无法入户的用户只能根据前两次入户抄得的平均量进行估算,容易引起投诉。
从当前三个试点小区无线抄表的数据来看,调试成功后表具抄见率和准确率均为100%,数据准确率高,可靠性强。
5、安全性高
无线表具除了具有传统燃气表的密封性、防爆性等性能外,同时还具备单独的阀门,三个试点小区均可在户外通过手持器对阀门进行单独的开启、关闭,在断电时也会自动关闭以保证安全,不仅可以防止用户偷用气,还可以对欠费用户进行单独停气而不影响其他用户。
6、便于统计分析
无线系统具有分时段计量功能,可以设定某一时刻获取相应的燃气数据,便于燃气公司进行统计分析和预测。
(二)无线抄表技术的缺点
虽然无线抄表技术与入户抄表相比优点较为显著,但是也存在一些缺点:
1、价格偏高
目前无线抄表系统的费用较高,留庄公寓所应用的远传表模块价格为350元/只,手持机3500元,目前虽经与开发商沟通,无线表具和系统的费用由开发商承担。
若要进行大规模的民用用户推广,其费用仍然偏高。
2、需要维护
无线模块用电主要由内置电池来提供,用户需要关注电池是否会断电,虽然据厂家介绍,所用锂电池的使用寿命为八年到十年,在断电前一个月会发出信号提示。
但是由于更换电池需要用户联系厂家进行上门更换,仍然存在较大的不便。
(三)存在的问题
虽然当前无线抄表模式在试点小区取得了一定的成功,但是仍然存在一些的问题和不足:
1、需要定点采集
试点小区一受建筑物结构和无线发射信号的制约,其无线表具信号采集只能通过在楼层下固定的位置进行,并不是在任意位置都能获取到信号,如果该位置存在遮挡,会对信号采集带来不便。
而对于15层以上的楼层,目前尚未有相应的试点数据,是否能准确采集数据尚不清楚。
2、信号的干扰
虽然三个试点小区目前抄表数据的采集成功率均为100%,但在抄表测试过程也遇到电钻等对无线信号的干扰,虽然可以通过改变采集信号的位置进行调整,但如果小区附近存在强信号源或雷雨天气等,无线信号会受到一定的干扰,存在一定的不稳定因素。
3、错误信息的辨识
试点小区一和试点小区二的无线系统对错误的无线信号不具有辨识功能,即当无线远传模块故障发射错误的读表信号时,系统不能立即识别,只能通过对数据的观察来进行辨别,当抄表数据庞大时,则可能会做出不正确的判断,引起用户投诉。
试点小区三的系统中增加了用气异常提醒功能,即对抄表结果中用气量与3个月平均用气量偏差±
30%的用户数据进行提醒,但仍然也出现了由于误操作而使得用户阀门关闭的故障等情况出现,因此其错误信息的辨识模块仍然不够完善。
五、结论及建议
(一)结论
综上所述,我们认为无线抄表技术相比于入户抄表来说,具有避免打扰用户、提高工作效率、降低人力成本、数据准确信高、安全性好和便于管理等突出的优势,同时通过对三个试点小区的应用情况分析,认为无线抄表系统在技术上也基本成熟,具备可行性。
但就目前情况来看,我们认为无线抄表技术不适合进行大规模民用用户的推广,更适合应用于经济水平高的精装修楼盘和对生活品质追求较高的居民用户,或者用气量较大的工业用户,主要有两个方面的原因:
①价格偏高,无线远传表的价格比普通的燃气表具要高300元以上,该费用需由用户自行承担,存在一定的困难;
②目前无线抄表系统尚无统一的国家、地方和行业标准,不同厂商的同类产品的兼容性较差,不能大面积互换使用。
(二)建议
针对当前试点小区中存在的问题,提出以下建议:
(1)建议燃气表中的电池可以使用碱性电池,便于用户自行更换。
燃气表中安装的锂电池,是提供传感器对外发送数据信号的电源,目前无线系统中一旦电池电量低或无电量,燃气表的内置阀门就会自动关闭,在燃气表正面有一颗复位按钮,按下按钮的同时内置阀门打开,可以使用燃气2-3天至更换新的电池,虽然保证了用户的安全,但也存在影响用户用气的问题。
目前厂家提供锂电池的使用寿命为8年~10年,但具体每块电池能用多长时间,并不能确定。
以后的使用中可能会出现大量用户需要更换电池的情况,但此表中的锂电池更换时需要打开铅封进行锡焊,我公司人员还未掌握这项技能,需要厂家技术人员操作。
这可能会造成维修不及时,造成投诉。
因此建议无线表具的厂家提供碱性电池来代替锂电池,便于用户自行更换。
但对于试点小区一留庄高级公寓等钢结构的楼盘,发送信号用电功率需求大,是否适用碱性电池需要根据实际情况进一步探讨。
(2)提高对错误信息的辨识能力或增加提醒警告装置,包括所抄数据的比对、内置阀门的开启关闭、手抄器的通讯信号的准确性等。
在实际应用中,抄表数据的错误、阀门的关闭对用户用气影响很大,可能会由于信号错误或误操作引起用户的纠纷。
建议增加对所抄数据的准确性分析,不仅是与平均值的比较,还包括对异常数据(负值或连续长时间为零)等情况的及时警告,便于抄表员及时核查;
建议增加对阀门开启关闭的提示,以便进行二次核对。
(3)安排安检人员定期入户安检。
由于不入户抄表,对用户家中的用气情况不能掌握,当用户采用打开表蒙、阻断字轮转动等方式对表具进行毁坏甚至摘掉表具时,只要电池有电,气表就能发射脉冲信号,抄表人员照样能抄到表数,无法及时发现用户的偷、盗气情况。
无线远传抄表的安装形式与户内普通表的安装形式相同,燃气管道大部分在户内。
而目前用户家中均未安装固定式报警器,对于入住率低的楼盘,安全性存在一定的隐患。
建议安装无线抄表系统的小区,需要定期安排安检人员上门安检查看。
(4)建立和完善无线抄表系统验收的标准。
建议在无线抄表系统进行验收时,不仅需要考虑抄表成功率,还要进一步核对抄表准确率、阀门的户外开闭、信号的稳定性以及错误信息的辨识等方面的内容,形成一套完善的验收管理制度和标准。
(5)对于12层以上的高层住宅的无线抄表系统应用仍需进一步进行试验,以保证数据采集的稳定性和准确性。
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