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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