摘 要:近年來，隨著北京市經濟的高速發展，人民群眾對環境質量要求的不斷提高，北京市天然氣發展呈現出用氣量快速增長，供應范圍不斷擴大，用氣領域多樣化的特點。這也對我集團計量收費、數據采集傳輸及數據分析方面的工作提出了更高要求。本文針對上述特點，結合當前在計量收費、數據采集傳輸及數據分析等方面工作中遇到的實際問題，通過對目前國內常用遠程抄表技術的介紹和“本地自動記錄存儲系統”、“區域樓宇無線遠程抄表系統”、“GSM/GPRS公眾無線網遠程抄表監測系統”3種天然氣用戶數據采集傳輸系統實際應用情況的比較與分析，初步得出當前天然氣用戶數據采集傳輸系統的選取原則以及未來天然氣用戶數據采集傳輸系統的發展方向。
關 鍵 詞:天然氣 數據采集 遠程抄表
隨著北京市天然氣用量的快速增長，北京市燃氣集團的供氣范圍也隨之不斷擴大(覆蓋北京各城區及大部分郊區縣)，供應領域呈現多樣化(從民用炊事發展到工業、采暖、制冷、發電、燃氣汽車等諸多領域)，與此同時也在計量收費、數據采集傳輸及數據分析研究等方面對企業提出了更高要求。
截止2009年底，北京市燃氣集團已擁有各類天然氣用戶382萬戶，管理著各種類型的天然氣計量儀表近390萬塊，其中普通表200萬塊，邏輯加密卡表166萬塊，CPU卡表24萬塊。普通表的大量存在給企業的日常管理帶來諸多不便，例如:需要人工入戶抄表，統計和計算大量用戶數據，無法及時掌握用戶的用氣數據并對數據進行統計分析，用戶拖欠費用等等。這直接制約著企業向自動化、信息化、智能化管理的邁進。CPU卡表、邏輯加密卡表的出現和使用雖然在一定程度上解決了計量收費等問題，但對于現代化大型天然氣供應企業來講，需要建立更為先進的用戶計量管理、數據采集分析系統，其不但要能解決對用戶的日常計量與收費，還要能時刻掌握用戶的用氣狀況，并對用戶的用氣情況進行數據采集、傳輸與技術分析，做到足不出戶，只通過電腦網絡就可實現上述功能，使計量更加精準、管理更加便捷、運行更加高效，安全更有保障，為廣大天然氣用戶提供現代化的服務平臺。
遠程自動抄表系統的出現迎合了企業和用戶的需求。其融合了當今最先進的計算機和通信技術，不需要人員到達現場，利用特定的通信方式將用戶處的智能表所記錄的各種數據傳送到遠程控制端的計算機網絡中，并由軟件對數據進行統計、分析和計算。目前國內用于遠程抄表的技術主要有:有線總線通信自動抄表系統、電話線通信自動抄表系統、光纜通信自動抄表系統、電力線載波通信自動抄表系統、無線通信自動抄表系統、衛星通信自動抄表系統、有線電視通信自動抄表系統、蜂窩通信自動抄表系統、紅外通信自動抄表系統等多種方式。
2004年初，結合“城市燃氣供應規劃指標、用氣規律及其用氣量預測的研究”項目的開展，北京市燃氣集團通過3種方法在用戶數據采集傳輸方面做出了初步的探討與嘗試。該項目將北京市的現有燃氣用戶分為居民、采暖、制冷、商業、工業、電廠、CNG汽車7類，需要采集各類用戶的小時用氣數據，根據用戶性質的不同及所用計量儀表的特點我們分別采取以下3種方法進行了燃氣用戶的數據記錄、存儲、采集與傳輸(見圖l)。
1 本地自動記錄存儲系統
此方法主要應用于項目開展初期，是在時問緊任務重的情況下采取的一種臨時方法。其采用“本地自動記錄存儲器”進行用戶數據的記錄與存儲，由查表人員定期到用戶現場并通過數據線將手抄器與存儲器連接進行現場數據采集，在安裝有相應軟件的計算機上進行數據讀取和分析。該存儲器主要安裝在民用及部分商業用戶，通過即插型接口與經改造的計量表有線連接并固定在表體上，由自帶鋰電池進行供電，按設定程序進行數據的自動記錄與存儲。它體積小巧、安裝簡便、存儲量大、操作簡便，在項目開展初期運用此方法進行天然氣用戶的數據采集與傳輸滿足了項目研究的需要，為項目研究的順利開展提供了數據基礎，但隨著時問的流逝其弊端逐漸顯現，主要表現在以下方面:
(1)未安裝遠程傳輸設備，不能實時了解用戶的用氣情況；
(2)工作人員需要定期到用戶現場采集數據，遇到居民家中無人無法進行數據采集；
(3)該存儲器為臨時研發產品，雖經實驗室測試，但未經實際應用檢驗，數據采集過程中經常出現記錄錯誤、數據丟失等現象；
(4)自帶鋰電池不能滿足長期頻繁記錄、存儲、采集數據的使用要求，運行一段時間后存儲器電量不足，無法正常工作且更換電池困難；
(5)存儲器直接貼附在表體上，缺少保護設計，經常遭到用戶人為破壞和拆除，造成存儲器無法正常工作。
為解決上述問題，保證數據采集的及時與準確，我集團又嘗試采用了區域無線數據采集傳輸的方法來替代上述數據采集傳輸方法。并在部分民用戶安裝了“區域性樓宇無線遠程抄表系統”。
2 區域樓宇無線遠程抄表系統
該系統由無線遠傳表、數據采集器、數據集中器、手持集抄設備、管理巾心組成。無線遠傳表、采集器、集中器之問以短距微功率無線方式傳遞數據。無線遠傳表將計量的數據送至采集器；采集器收集一組無線遠傳表的數據后送至集中器；工作人員定期持手持抄表設備在集中器安置現場收集無線遠傳表計量數據，然后帶回管理中心對數據進行統計分析(見圖2)。
此系統與本地自動記錄存儲系統相比具有諸多優點:
(1)系統各部分之間由采用短距離微功率無線方式進行數據傳輸，無須線纜連接，適合多種場合；
(2)使用頻率為國際通用開放(ISM)頻段，無線模組采用集成單片收發器，嵌入芯片的Manchester編碼和GFSK調制以及CRC校驗。特色的工作模式，保證了通信的高抗干擾和低誤碼率；
(3)高度整合設計的有電子控制單元、射頻單元和基表組成的計量表具，保證了使用的可靠性和計量準確度；
(4)不用進入用戶家中就可完成數據的采集工作(見圖3)。
其安裝使用后雖然克服了本地自動記錄存儲系統在設計、使用上存在的諸多缺陷，但也存在不足之處:
(1)無法實現數據遠程傳輸，管理者不能實時讀取用戶數據且仍需工作人員定期到現場采集數據；
(2)數據采集器和數據集中器雖然既可以采用鋰電池供電，也可采用交流電供電，但在數據采集傳輸頻繁的情況下，宜采用交流電供電，這給安裝地點的選擇帶來網難。
為實現真正意義上的足不出戶，只通過電腦網絡就可時刻掌握用戶的用氣狀況，并對數據進行采集、傳輸與技術分析，我集團繼續在此方面進行嘗試，在部分用戶上安裝了更為先進的“GSM/GPRS公眾無線網遠程抄表監測系統”。
3 GSM/GPRS公眾無線網遠程抄表監測系統
“GSM/GPRS公眾無線網遠程抄表監測系統”由現場儀表(帶有脈沖輸出或R$485通訊接口的渦輪、腰輪工業表)、GSM/GPRS無線數據采集器(見圖4)
及上位機數據庫管理軟件系統組成。主要安裝在采暖、制冷樣本用戶及部分商業、工業樣本用戶，其利用GSM無線公網中的數據傳輸功能(短消息方式和GPRS無線網絡方式)來實現對用戶現場燃氣流量、壓力等數據的遠距離無線傳輸(見圖5)。管理人員通過計算機數據庫管理系統采取實時讀取存儲數據，定時發送的方式遙控用戶帶有GSM/GPRS燃氣表數據采集傳輸器的現場計量儀表來實現信息采集與傳輸。通過幾年的使用，該系統運行穩定，抄表率較
高，實現了對天然氣用戶數據的實時采集與傳輸，在為“城市燃氣供應規劃指標、用氣規律及其用氣量預測的研究”項目提供準確可靠數據的同時也為北京市天然氣智能化遠程抄表系統的開發與應用提供了參考。
通過對上述3種天然氣用戶數據采集傳輸方法的使用和比較，可以看出“GSM/GPRS公眾無線網遠程抄表監測系統”不需要人員到達現場，利用GSM/GPRS的通信方式將用戶處的智能表所記錄的各種數據傳送到遠程控制端的計算機網絡中，并由軟件對數據進行統計、分析和計算，代表著未來智能化遠程抄表系統的發展方向，并將隨著通信技術系統的硬件和軟件的發展而不斷更新。
在實際應用中，遠程抄表系統通信方式或方式組合的選擇需要根據各種系統的優缺點，并綜合考慮系統所面對用戶的特點、用戶分布及數量、安裝條件、期望達到的目標、以及與其他網絡兼容等方面實施，以達到最理想的目標。例如:對于居民、商業等數量多且分布相對集中的用戶，特別是居民用戶，日常以計4量收費管理為主，定期進行數據統計分析為輔，考慮系統投入成本、安裝條件等因素，建議安裝“區域性樓宇無線遠程抄表系統”；而對于采暖、制冷、工業、電廠類重點用戶，在計量收費的同時天然氣供應企業更需要了解實時用氣情況，進行及時的數據分析，掌握實際的用氣規律，以保障供氣、用氣安全，建議安裝“GSM/GPRS公眾無線網遠程抄表監測系統”。
綜上所述，天然氣用戶數據采集傳輸方法的選擇既不能盲目追求系統的高性能、高價格，也不能只考慮成本投入而忽略系統性能，應根據用戶特點，從實際需要出發，進行科學、合理的選取，在發揮系統最大能力的同時達到企業的理想目標。
本文作者：賈林 劉燕
作者單位：北京市燃氣集團有限責任公司規劃發展部
