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基于NB-IoT 的城市智慧燃气计量

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2020.02.24

天然气是一种优秀的清洁能源,是目前我国能源供应清洁化最现实的选择,未来将逐步成为我国的主要能源。基于NB-IoT技术的物联网燃气表将NB-IoT技术与传统的膜式燃气表结合起来,解决了传统燃气表抄表难缴费难的问题,促进了我国阶梯气价政策的实施。本文介绍我国燃气行业的发展现状、NB-IoT技术原理以及基于NB-IoT技术的物联网燃气表,最后对我国智慧燃气领域发展现状进行总结并对未来的趋势进行展望。

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一、天然气应用背景

天然气是一种优质的清洁能源,其充分燃烧后只产生二氧化碳和水,可与核能以及其他可再生能源等低排放能源形成良性互补,是能源供应清洁化的最现实选择。根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》和《能源发展“十三五”规划》,我国将通过加大天然气在一次能源消费结构中的比重从2015年的5.9% 提高到2020年的9%~10%,管网建设增加4万公里,气化人口增加1.4个亿达到4.7亿。

二、民用燃气计量现状以及困难

近年来由于涉及安全、区域燃气供需平衡、燃气企业损耗与盈利、群众对服务满意度等多方面挑战,燃气企业在运营过程中,燃气表的计量准确度以及用户的缴费及时率,对燃气企业的效益以及运营起直接影响。传统的人工抄表,不仅对人力需求是一个巨大的挑战,更受限于群众的配合度等许多实际情况。由于传统的人工抄表方式效率较为低下,直接造成燃气企业运营成本和管理成本居高不下。为了实现天然气行业的健康持续发展,实现节能减排,需要利用阶梯价格杠杆调节燃气用量的平衡。2014年3月21日,国家发改委印发《关于建立健全居民生活用气阶梯价格制度的指导意见》,文中将居民用气分为三档:

第一档用气量按覆盖区域内80% 居民家庭用户的月均用气量确定,保障居民基本生活用气需求;

第二档按覆盖区域内95% 居民家庭用户确定;

第三档用气量为超出第二档的用气部分。

随着政策的实施,城市居民用气的阶梯气价已经在全国多个地方实施,面对较之之前复杂的价格计算,需要实现阶梯气价精准的计量,显而易见传统的管理和抄表模式已经不再适用。

三、基于NB-IoT 的物联网燃气表及其应用

2016年12月,由国家发展改革委、国家能源局联合发布的《能源生产和消费革命战略(2016~2030)》中明确了将全面建设我国“互联网+”智慧能源,促进能源与现代信息技术深度融合,推动能源生产管理和营销模式变革,重塑产业链、供应链、价值链,增强发展新动力。智慧燃气是时代赋予燃气计量领域的使命,更是我国“智慧能源”战略的重要组成部分。

NB-IoT(Narrow Band of Internet of Things),即窄带物联网,由3GPP第三代全球合作伙伴计划提出,它是以现有的蜂窝网为基础,对NB-IoT协议构架进行合理配置,具有物联传输的低速率、长距离、低功耗、高容量、广覆盖、多样化等优势。NB-IoT技术应用于智慧燃气领域,可实现对物联网燃气表的实时、安全、低成本的流量计量数据的采集,同时对仪表的状态实现远程监测,实现远程控制。依据2017年9月在智慧燃气解决方案暨NB-IoT商用发布大会上由深圳燃气、中国电信、金卡智能和华为联合发布的《NB-IoT智慧燃气解决方案白皮书》一文中,其优势具体体现在以下几点:

可实现实时抄表、数据实时分析、故障及时排查、仪表科学管理、降低企业运营成本、提高效率;

基于现有的蜂窝数据网络,NB-IoT的数据传输抗干扰性、安全性等都具有高可靠性,对贸易结算的燃气表提供可靠安全的技术支持;

NB-IoT基于低功耗的信号采集模块,可显著降低能耗,基于NB-IoT技术的物联网燃气表可满足燃气表10年的使用需求;

物联网燃气表由膜式燃气表基表、智能控制模块、NB-IoT通信模块以及电机阀门组成。将NB-IoT技术与传统的膜式燃气表结合起来,可具备以下传统膜式燃气表所不具备的优势:计量数据可无线传输到云平台,实现大数据分析;实时在线的实现燃气表远程抄表,为我国阶梯气价提供技术保障;用气余量以及电量不足时可实时报警,同时具备防拆、泄漏报警等功能;燃气企业可对燃气表进行远程监控;结合新媒体用户终端如微信、支付宝等可实现用户远程缴费以及实时交互操作。

四、总结与展望

基于NB-IoT技术的城市智慧燃气计量是我国“智慧能源”的重要组成部分,该技术可实现城市管网、用户终端的天然气流量、温度、压力等信息的实时在线采集,并进行数据分析,为能源大数据以及生产、管理、调度等提供必要的参考依据。通过远程智能抄表,燃气企业可将燃气用量实时反馈给用户,配合国家阶梯气价战略,提供高准确度多维度高效的燃气服务,完美解决传统燃气表抄表难缴费难的问题,提高用户的幸福感和满意度,同时更好地促进我国燃气事业的积极健康发展。

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