摘要：本文詳細介紹了無線遠傳表系統的系統結構及其功能，介紹了燃氣公司在應用遠傳表時應當關注的核心技術，闡述了遠傳表應用中需要注意的幾個問題，最後，就無線遠傳表的應用進行了展望。
關鍵詞：系統結構 核心技術 技術標準 管理標準
Discussionon the technology and application of wireless remote meter
李林峰
Li Linfeng
（濟南港華燃氣有限公司山東濟南 250014）
(Ji'nan Hong Kong and China Gas Co.Ltd., ShandongJi'nan 250014)
摘要：本文論述詳細介紹了無線遠傳表的系統結構及其功能，介紹了燃氣公司在應用遠傳表時應當關注的幾項核心技術核心技術，闡述了遠傳表應用中需要注意的幾個問題，最後，就無線遠傳表的應用進行了展望。
Abstract: This paper introduces in detail the system structure andthe function of wireless remote meter system, introduces the core technology ofthe Gas Co should pay attention to in the application of remote tables,expounds several problems that need attention in the application of remotetables, finally, the application of wireless remote meter was prospected..
關鍵詞：系統結構核心技術技術標準管理標準
Keywords:technical standard management core technology standard Management standards
1概述
一直以來，入戶難、抄表率低、因時間不同步引起供銷差統計的不準確等長期困擾著燃氣公司。這期間，圍繞自動抄表的各種技術研發和應用實踐都是為了有效破解這一難題。從有線遠傳到無線遠傳、從無線遠傳到今後物聯表的應用，巨大的需求促使遠傳表技術的不斷發展，用氣信息的傳輸和處理開始向實現實時化和智能化發展，抄表技術同抄表業務緊密結合，有力地促進了無線遠傳表的發展和應用。
2013年3月，國家發改委發布「關於建立健全居民生活用氣階梯價格制度指導意見」，本著進一步促進天然氣市場的可持續健康發展，確保居民基本要求需求，引導居民合理用氣，節約用氣的目的，建議2015年底在全國範圍內建立健全居民用氣階梯價格制度。毫無疑問，無線遠傳表正是能夠實現階梯氣價的有效手段。
無線遠傳表作為一種先進的抄收方式將逐步取代人工抄收而成為抄表業務的主流，使用該種無線遠傳方式，燃氣公司及時獲得用氣信息的能力大為增強，以往那種採用人工抄收燃氣使用數據的時代即將成為歷史。無線遠傳表的推廣應用，燃氣公司可以更好地為燃氣用戶服務，同時，燃氣公司可以更及時地掌握用氣規律，更科學地進行用氣計劃的預測。用氣信息同大數據分析技術進行結合，用氣數據被更有效的利用，將產生巨大的衍生效益，它所發揮的數據價值絕非取代自動抄收燃氣表數據這麼簡單。
2 無線遠傳表的系統架構及功能
2.1無線遠傳表的分類
按傳輸方式分類：分為有線遠傳表和無線遠傳表。
按抄表方式分類：分為點對點抄表、組網抄表、中繼路由抄表。
按數據轉換分類：分為脈衝式和直讀式。
2.2無線遠傳表的系統架構
無線遠傳表系統由三層結構組成:數據採集層、數據通訊層和信息管理層。
2.2.1數據採集層
數據採集層由以下部分組成：
（1）燃氣表基表
遠傳表基表應當符合《JJG577-2012 膜式燃氣表檢定規程》和《GB/T6968-2011膜式燃氣表》標準。
（2）讀數轉換接口
數據轉換接口可採用脈衝和直讀兩種模式進行轉換。
脈衝模式可通過幹簧管或霍爾元件實現。
直讀模式分為對射直讀和反射直讀兩種形式。
讀數轉換接口讀數轉換誤差要求小於1M3
（3）閥門
民用遠傳表配置內置電動閥門，閥門應當具備斷電關閥、欠壓報警和欠費關閥等功能，遠程開啟閥門後需手動復位。
（4）控制單元
控制單元的作用是進行數據處理、計算用量。控制單元須有一定的計算和處理能力。按燃氣表管理系統的指令執行遙讀、閥門開關及其它指令，且具備異常狀況監察、異常自檢功能。
配備顯示屏以顯示燃氣用量或燃氣金額，電池低電壓及閥門開關狀態等。備有內置電容，在電池電量不足時報警並自動關閉內置閥門。報警具備聲光報警功能。具備輸入/輸出接口，以便進行故障診斷和軟體升級。
（5）通訊單元
通訊單元負責以無線的形式傳送燃氣表的數據至集中器/數據中心。通訊單元建立起遠傳表控制單元和採集器（集中器或數據中心）的通訊鏈路。通訊單元可利用公共通訊平臺把數據直接傳送至數據中心，也可以通過中繼器、採集器及集中器通過公共通訊平臺把數據傳送至數據中心。
（6）通訊天線
遠傳表通訊天線應儘可能採用內置天線和高增益天線，這樣不但可以保證天線不宜造成破壞，而且可以提高通訊效果。
2.2.2數據通訊層
數據通訊層的作用主要是完成連通數據鏈路和制定統一通訊規約，在數據採集層和信息管理層之間建立起連接。通訊平臺可選用GPRS，CDMA,3G，4G，SMS，PSTN 等來傳遞數據,保證無線遠傳表系統的各種指令可以正常的上傳下達。
數據通訊層主要由以下幾個部分組成：
（1）抄表機
抄表機除了使用傳統的PDA，還可以通過手機APP軟體，平板電腦等方式。
抄表機抄表需要抄表員到用戶小區進行抄表，是半自動抄表方式，它解決了入戶難、抄表效率低的問題，雖然抄表機抄表還只是中間方案，它在無線遠傳表的發展中是一個不可或缺的階段。隨著無線遠傳表技術的發展，該抄表方式將成為自動抄表的輔助。目前，對抄表機的要求是起到「移動集中器」的作用，也就是說，它要求具備自動下載抄表冊和上傳抄表數據的功能。
（2）採集器
採集器主要起到接力的作用，它將遠傳表和集中器連接起來，遠傳表的數據通過採集器轉發給集中器，集中器的命令通過採集器發送給遠傳表。採集器也是遠傳表技術發展的中間產品，擴頻技術的應用可以減少採集器的應用，物聯表將會取消採集器的應用。
（3）集中器
集中器可以直接管理遠傳表，也可以通過採集器間接管理遠傳表。在前期遠傳表的應用中，一個集中器可以管理200米範圍內的數百隻遠傳表；擴頻技術應用中，一個集中器可以管理2-3公裡範圍內的數千隻遠傳表。可見，在物聯表大規模應用前，基於擴頻技術的遠傳表的優勢明顯。物聯表應用後也會取消集中器的使用。
（4）公共行動網路
公共行動網路將遠傳表(集中器)同燃氣公司數據中心聯繫起來，信息中心通過公共通訊平臺轉發實現自動抄表。
2.2.3信息管理層
信息管理層的主要作用是實現用氣信息的收集、存儲、統計分析、閥控及數據轉發等功能。該層由下面幾個部分組成：
（1）網絡伺服器
網絡伺服器是遠傳表系統正常運行的硬體支持，包含資料庫伺服器、WEB伺服器等。
（2）遠傳表信息管理軟體
管理軟體主要根據燃氣公司的業務需求而進行開發，它可以是定製開發也可以使用遠傳表生產廠家的通用管理軟體。管理軟體不是越複雜越好，而是在統一規劃下越適合越好，主要與業務需求和需求管理有關係。
（3）網絡設備
網絡設備會使用到防火牆、路由器、交換機等，這些設備燃氣公司的信息中心之前都會有建設，一個新的系統接入需要做好規劃和計算，做到信息系統的整體管理，使得各個系統軟硬體融為一個整體，而不是建設一個系統接入一套設備。
2.2.4無線遠傳表的系統結構如下圖所示：
2.3無線遠傳表系統的功能
無線遠傳表的功能主要由以下幾個部分組成：
遠傳抄表
無卡預付
實施調價
階梯收費
閥門控制（包含過流關閥等）
表號管理
系統管理
統計分析
3 無線遠傳表的核心技術
無線遠傳表系統的建設是一個系統工程，它不但涉及的燃氣公司的抄表信息系統，更涉及千家萬戶的表具計量，在任何一個方面出現差錯都將造成難以挽回的後果。
我們討論無線遠傳表的核心技術，並不是討論如何設計遠傳表產品，而是關注燃氣公司在應用遠傳表技術和產品時如何更好地進行把控，做到在該技術和產品的應用時，更好地服務於燃氣公司的業務發展。
3.1 通訊技術
隨著通訊技術的不斷發展，遠傳表的無線通訊模式經歷了不同階段：
（1）RF遠傳表初步解決了200範圍內的遠傳表通訊問題，但是也帶來了集中器覆蓋用戶少、集中器安裝多等管理難題。
（2）針對RF遠傳表存在的問題，基於擴頻技術的遠傳表系統應運而生，擴頻遠傳表系統主要解決了同頻幹擾，顯著增加無線通訊距離，減少中間設備，降低工程安裝調試難度及維護成本，有效提高抄表成功率和穩定性。
（3）不論RF遠傳表還是基於擴頻技術的遠傳表，都需要通過集中器將遠傳表和數據中心聯繫起來，而物聯網表通過公共網絡直接將信息中心和遠傳表直接聯繫起來，使得數據鏈路大大簡化，大大提高了抄表成功率和系統穩定性，但同時也帶來了通訊成本的問題。
可見，任何遠傳表系統都有自己的特點，在遠傳表的應用中，除了對新技術的探索外，特別要注意將基於不同技術的無線遠傳表進行整合及管理，避免新技術的應用造成系統管理的混亂。
隨著無線遠傳表的發展應用，燃氣公司安裝的無線遠傳表不太可能只採用一家遠傳表廠家的產品，可以說，今後不同遠傳表廠家的產品將是一個既有競爭又有合作的關係。不同的遠傳表採用的無線通訊頻率往往是不同的頻率，在進行遠傳表系統的設計時，遠傳表生產廠家和燃氣公司特別需要注意：從整體應用的角度，整合不同廠家的遠傳表。將基於不同技術、不同廠家的遠傳表在燃氣公司的應用中整合為一個整體。
總的來說，對遠傳表系統的通訊要求需符合《JGT/162-2009住宅遠傳抄表系統》行業標準。
3.2 數據讀取技術
遠傳表的數據讀取主要採用脈衝和直讀兩種模式進行轉換。
（1）脈衝模式可通過幹簧管或霍爾元件實現。80年代後，幹簧管、霍爾元件等基於脈衝技術在遠傳表中得到應用，隨著應用的普及，逐漸暴漏出不穩定和不準確的缺陷，通過不斷的技術改進，2000年前後，成功解決了防磁幹擾的問題，經歷了近20年的努力，對該技術的質疑告一段落，結束了脈衝式傳感技術不過關的爭論。
（2）直讀模式分為對射直讀和反射直讀兩種形式。
光電直讀的概念產生於2000年前後，其原理是在每一個字輪的一側設置固定的光電發生源，在與其對應的字輪上設置反射面或對射孔的接收點，利用多個（5個）反射面或對射孔的接收點的不同位置狀態來判斷字輪轉到什麼數的位置，從而確定所對應的數據。
除了光電直讀遠傳表，還有觸點直讀遠傳表和攝像直讀遠傳表，由於在無線燃氣表中應用不多，這裡不再贅述。
（3）光電直讀和脈衝直讀的比較
光電直讀的特點：
A、表具的度數就是錶盤的度數，而不是脈衝。我們形象的稱為「所見即所得」。
B、平時不需供電，只需在讀取數據時上電。因此，該模式「不怕停電、不怕斷線」。從理論上說，它讀取的數據和錶盤上的數據總是一致的。
從光電直讀技術概念提出以來，一直受到人們的追捧和關注，而上述兩個特點正是脈衝遠傳表的劣勢。
脈衝遠傳表的特點：
針對脈衝直讀的不足，該技術也進行了大量技術改進，現有脈衝技術的特點是：
A、數據轉換方式採用自保持開關，不單純是脈衝計數；
B、通過技術改進，加強了抗幹擾能力；
C、成本低
D、微功耗設計，一般情況，只要初始數據採集準確，可以做到一次校正，「永遠同步」。
隨著數據轉換技術的發展，脈衝式和直讀式遠傳表將在一個較長時間內從對立歸於統一、從排斥轉為互補。
3.3 低功耗技術
解決好低功耗問題是遠傳表更好應用的關鍵因素之一。就遠傳表而言，產生功耗的因素很多，需要在硬體設計和軟體設計上下功夫，另外數據遠傳頻率和自耗電也是重要的考慮因素。一般來說，在設計時會用到四種優化技術：動態電源管理、動態電壓縮放、低功耗硬體設計和低功耗軟體設計。由於本文不是論述遠傳表的技術開發，在這裡只是拋磚引玉。
遠傳表的低功耗設計是建立在一定抄表頻率的基礎上的，因此，燃氣公司設置無線抄表的間隔密度也會影響遠傳表的電池使用壽命。電池無電不僅會造成斷電關閥，還會影響遠傳表抄表率。很多情況，無法抄表除了通訊效果不好外，還與電池無電因素有關。
4無線遠傳表應用中需注意的幾個問題
無線遠傳表的應用不同於普通表，它不只是一個普通產品，而是一個系統產品，因此需要進行整體管理，重點應注意以下幾個問題：
4.1 技術標準
燃氣公司建立無線遠傳表的技術標準具有很強的實踐意義，通過技術標準對遠傳表應用的技術路線和技術要求進行規範，可以在遠傳表的應用中少走彎路。
技術標準中確定包含的內容有：系統架構、各模塊的主要功能、通訊網絡技術要求、系統的主要功能、通訊技術要求、電池壽命要求、其他要求等
4.2 管理標準
前面，我們提到遠傳表的應用是一個系統工程、需要整體管理，只有技術標準還不能保證遠傳表的應用順利實施。因此，在遠傳表的應用中還需要一套管理標準與之輔助。
遠傳表的應用涉及招標、採購、檢表、安裝、驗收、生效、抄表、換表、維修等多個環節，每一個環節出現問題，都將影響日後的正常抄表管理。在管理標準中重點是做好管理流程的梳理，流程中的每一個環節的工作是什麼？標準是什麼？都需要進行明確規定。濟南港華經過多年的摸索，整理了《安裝、檢表、驗收流程》、《換表流程》、《後掛表流程》等進行遠傳表管理的規範，在實際運行過程中效果良好。
4.3 閥控方式
基表配置的內置閥門兩種形式：鎖扣式閥門和電機旋轉閥門。兩種閥門動作的時間差別較大，為簡化遠傳表使用的複雜性，建議在同一個燃氣公司使用無線遠傳表儘可能使用同一種形式的閥門，避免出現斷電不關閥的現象。為保證燃氣使用安全，遠傳表需配置復位按鈕，自動開閥時，操作必須人工復位方能完成閥門開啟。
4.4 表號的管理
遠傳表的表號是在無線抄表的唯一識別，做好表號管理意義重大。通過表號管理可以防止錯誤表號、虛擬表號現象的發生，避免在抄表中產生混亂。濟南港華的做法是：要求廠家在遠傳表出廠時，在表具上將表號製作成預貼4張相同的條形碼，在安裝、調試、錄入等環節進行條形碼的掃描，這樣既提高了效率，又降低了錯誤發生的概率。
4.5 通訊協議
在遠傳表的應用中，使用一個廠家的遠傳表不會存在通訊協議的問題，當使用兩個以上生產廠家的遠傳表時，通訊協議的問題就會顯現出來。比如：當使用抄表機抄表時，同一個抄表員會因為手持多個抄表機而帶來不便；使用無線遠傳方式抄表，多個通訊協議會造成系統的開銷增大。因此，在遠傳表的試用階段就需要考慮通訊協議的統一問題。如無法統一通訊協議，就需要考慮通訊協議在抄表機側的整合或在自動抄表時編寫中間程序進行系統優化。
5 無線遠傳表應用展望
無線遠傳表及今後物聯網表的應用，實現了足不出戶就能夠隨時掌握用戶用氣信息。用氣信息的實時掌握，終將會促使燃氣公司對海量數據進行大數據分析，這樣不僅能夠更好地服務於廣大用戶，還能夠為今後燃氣企業的「網際網路+」的應用以及業務增值提供強勁動力，可見，無線遠傳表的應用一定具有十分美好的前景，相信在不遠的將來遠傳表的應用定會華麗轉身。
原創聲明：本文為原創，如需轉載請勿改變文章內容及編排格式。
《標準計量》實名群招募
1、《標準計量》公眾平臺聚焦燃氣，關注燃氣輸差控制和燃氣安全運行。
2、添加微信「bzjl315」為好友，申請加入微信群，小助手將邀請您加入微信群。
3、《標準計量》公眾平臺現面向全國燃氣行業從事 與燃氣計量、運行管理、過程控制有關的同事徵集論文、工作心得、案例，徵文郵箱：bzjl315@163.com。
4、《標準計量》公眾平臺是一個雙向平臺，如有工作中存在的疑難問題，《標準計量》公眾平臺 將忙您發布，邀請國內燃氣專家幫您解答。徵集郵箱：bzjl315@163.com。
歡迎關注《標準計量》，她是燃氣人自己的家。