非居民用戶實時抄表與用戶管理系統

摘 要

摘要：介紹了燃氣非居民用戶管理的特點，探討了非居民用戶實時抄表與用戶管理系統的構成、工作原理、主要特點、主要功能、實際應用，提出了實施中的建議。關鍵詞：實時抄表系統；非居
摘要：介紹了燃氣非居民用戶管理的特點，探討了非居民用戶實時抄表與用戶管理系統的構成、工作原理、主要特點、主要功能、實際應用，提出了實施中的建議。
關鍵詞：實時抄表系統；非居民用戶；用戶管理
Real-time Meter Reading and User Management System for Non.residential Users
CAO Anmin
Abstract：The management characteristics of gas non-residential users are introduced.The composition，working principle，main characteristics，main functions and practical application of real-time meter reading and user management system for non-residential users are discussed，and some suggestions for implementation of the system are made.
Key words：real-time meter reading system；non-residential user；user management
    隨著計算機、通信、控制、(遠傳)自動抄表及電子識別等技術的廣泛應用，燃氣公司開展試點或推廣非居民用戶實時抄收與用戶管理系統(以下簡稱實時抄收系統)。實時抄收系統既是新興事物，也是未來燃氣行業在信息技術應用方面的一個發展方向。因此，筆者對實時抄收系統在燃氣服務管理[1～2]中的應用進行探討。
1 非居民用戶服務管理的特點
    ① 數量不多，影響很大。我們通常將商業、工業、采暖、制冷、電廠等燃氣用戶統稱為非居民用戶。一方面，非居民用戶的用氣量所占比例很大，供銷差集中。在貴陽市的40×104用戶中，非居民用戶僅2000多戶，但用氣量占貴陽市總用氣量的60%以上。另一方面，由于價格及價差因素，針對非居民用戶的營業收入和利潤是燃氣企業總營業收入和利潤的主要來源。
    ② 非居民用戶分布范圍廣且分散，但用氣量大，部分用戶的用氣高峰明顯[3]，特別是在冬季用氣高峰期，對燃氣調度影響顯著。及時掌握這部分用戶的用氣情況，對調度工作意義重大。
    ③ 在抄表服務方面，采用人工抄表方式配以日常檢查，已逐步凸顯不便。特別是頻繁的日常檢查極易和用戶發生沖突，事件處理也頗費周折。同時，由于抄表周期較長，不易及時發現計量儀表故障，導致計量損失較大，對燃氣企業的供銷差有很大的負面影響。
    ④ 由于利益驅動，在非居民用戶中，一直存在很大的非正常用氣。部分用戶特別是個體經營者，非正常用氣現象比較嚴重。因此，事前、事中控制非常必要。由于一直缺乏有效的監控手段，預防非正常用氣的工作困難重重。
    ⑤ 鑒于非居民用戶具有很高的經濟價值，從客戶細分的角度出發，為其提供個性化、專業化、精細化的服務，將成為快速提高燃氣企業客戶服務水平、樹立良好的燃氣企業品牌形象、促進燃氣企業資源優化配置的便捷手段。
2 實時抄收系統
2.1 系統構成
   實時抄收系統由管理中心及系統軟件、通信網絡、遠程測控終端(RTU)、現場表具(包含遠傳智能燃氣表及流量開關等)、遠程監控5部分構成，見圖1。
 

2.2 工作原理
   RTU由微控制器模塊、存儲模塊、CDMA/GPRS模塊、多種接口(包括RS232、RS485、4～20mA電流環)、電源管理模塊、后備電源和控制軟件組成。RTU負責對現場表具信號(如計量儀表脈沖信號、4～20mA標準電流信號、RS485通信信號)以及機柜非正常開門、斷電、燃氣泄漏等報警信號進行采集、儲存。并通過通信網絡，將采集的數據及報警信號傳輸到管理中心。
   管理中心的管理計算機和遠程監控用戶，通過LAN或Internet實現對現場表具的管理和控制。這些管理和控制包括實時用氣數據的采集，歷史用氣數據的儲存，相關數據的查詢、分析、處理，打印輸出報表以及向現場發送控制信號等。RTU根據控制信號，進行現場閥門的開關控制。
2.3 主要特點
    系統可根據需要，采集用戶現場的累計流量、區間流量、壓力、閥門狀態、流量開關狀態等信息。在實現自動遠程抄表的同時，管理人員可以很方便地通過計算機或手機短信，獲得偷氣、死表等非正常用氣信息，以及斷電、欠費等報警信息，便于派人進行針對性較強的現場檢查。同時，系統提供用戶的實時用氣量信息，并可在必要時關斷閥門。
    流量開關是該系統的輔助設備，其狀態值通過RTU進行回傳。通過對流量開關狀態值和燃氣表讀數進行對比，能準確判斷用戶的用氣情況和計量儀表的運行情況。
2.4 主要功能
   ① 數據采集與實時監控功能
   在完成現場數據采集后，通過聯網的計算機，管理人員可以看到表具當前的流量、壓力、溫度等信息，實現對表具的遠程監控。系統用顏色來區分不同的表具狀態，以便管理人員更容易掌握表具的當前情況。
    ② 參數的圖形顯示功能
    表具的流量、壓力、溫度等參數以圖形方式顯示。同時，對比管道流量狀態和計量儀表的工作狀態，以及對用氣量3條曲線(額定用氣量曲線、實際用氣量曲線和根據歷史用氣量得到的仿真用氣量曲線)進行對比，及時發現異常計量和非正常用氣(如偷氣、表漏氣、表慢、表快、死表等)情況。
   ③ 流量報警設置功能
   系統提供流量報警設置功能，可對表具不同時段的最小流量、最大流量進行設置。系統獲得表具當前流量后，將根據現場流量開關的開關狀態和表具在該時段的流量限值來判斷流量是否異常。如果異常，系統將報警，提示管理人員注意。
    ④ 表具異常及RTU被破壞的報警功能
    對于表具的異常狀態(如流量超限、字輪異常、表數倒轉、通信異常等)或RTU被破壞，系統均能立即以聲音和短信的方式提醒管理人員注意。
    ⑤ 停電報警功能
   RTU平時由市電(交流220V)供電，當市電停電時，將啟用后備電源，并上傳停電信息。系統收到信息后，將進行RTU停電報警，以聲音和短信的方式提醒管理人員注意，以便采取相應的措施。
   ⑥ 分區管理功能
   系統提供分區管理功能，可以將一個城市劃分為幾個片區，管理人員可以更方便、有效地對表具進行管理。
   ⑦ RTU和表具管理功能
   系統提供RTU和表具管理功能，管理人員可以錄入RTU和表具的資料。對于不同的表具，管理人員可以根據其特點和管理的需要，設置它的采樣周期、RTU的上傳周期等參數，從而實現個性化管理。
   ⑧ 信息查詢
   系統提供豐富的信息查詢功能。管理人員可以了解表具的歷史資料和信息，進行數據分析，形成各種報表。管理人員可根據時間段，按用戶名或計量儀表類型等方式查詢數據、報警記錄及其他信息，可對查詢的數據進行統計、分析、備份、打印等。并能通過流量圖顯示的分析趨勢曲線直觀查看用戶的瞬時流量和累計流量，以便掌握非居民用戶的用氣規律，為燃氣調峰提供依據[4]。
    ⑨ 時鐘同步及其他功能
    由于通信的需要，RTU上配備的實時時鐘在安裝時進行初次校準，之后在每次RTU與管理中心通信時，都會自動根據管理中心服務器的時鐘進行校時，以確保RTU與管理中心服務器的時鐘同步，但管理中心服務器的時鐘精度不夠。因此，設置GPS同步時鐘，并保持對服務器的實時刷新，確保整個系統時鐘的準確。
    系統還提供系統設置、采集時間與上傳時間設置、用戶管理、權限設定、數據維護等其他功能。
2.5 實際應用
    ① 杭州市燃氣(集團)有限公司于2010年上半年對479戶工業及商業用戶進行了該系統的安裝，并于下半年對近300戶日用氣量大于100m3/d的用戶進行改造。根據實際運行情況和經驗，估計會在日后新增日用氣量大于100m3/d的用戶中，將該系統作為燃氣安裝的基本條件。
    ② 成都城市燃氣有限責任公司從2010年開始在新建工商業用戶中全面推廣該系統，截至目前已安裝383戶，2011年擬對既有3000戶工商業用戶分批進行改造。成都市其他燃氣公司也在新發展的工商業用戶中大力發展該系統。
    ③ 北京市燃氣集團有限責任公司于2010年在北京大學、國防大學、北京師范大學、北京市委黨校等多所機關院校以及部分餐飲企業中安裝了該系統，共50個監控點。
    ④ 貴州燃氣(集團)有限責任公司于2008年底開始了相關試點工作，進行了管理中心和10個遠程測控終端的安裝。從2010年開始，在新商業用戶中推廣使用。到目前為止，完成了80個監控點的安裝并開通使用，效果良好。基于在實時遠程抄表方式、非正常用氣實時判斷分析、數據采集的實時化和遠程化3個方面的創新，該系統的安裝作為貴州省制造業信息化工程示范項目，獲貴州省科技廳工業攻關經費20×104元。
3 實施中的建議
   ① 安裝氣體流量開關
   在系統中，僅僅進行實時流量、管網壓力、斷電等信息的采集是不夠的，還應該安裝氣體流量開關，最大限度地發揮系統作用。
    安裝氣體流量開關，當管道內有氣體流過時，系統能檢測到相關信號。通過對比管道的流量狀態和計量儀表的工作狀態，能更加可靠、及時地發現異常計量和非正常用氣情況，可以派人進行針對性很強的現場檢查。同時，實時數據可作為處理相關糾紛的證據和預測用氣量的依據。實踐證明，安裝氣體流量開關，是該系統的重要創新，是系統作用發揮最大化的關鍵。
    ② 配置GPS同步時鐘
    系統運行中，RTU與管理中心之間的通信，采用全在線、RTU主動訪問方式進行。當RTU達到一定數量后，需考慮訪問錯峰問題，且有采集時間記錄的需要，RTU時鐘與管理中心服務器時鐘同步，成為系統穩定運行和信息可靠采集的重要條件。因此，設置GPS同步時鐘，并保持對服務器的實時刷新，確保整個系統時鐘的準確。
   ③ 表具接口和改造
   RTU對現場表具信號進行采集，而通常燃氣計量儀表包括孔板流量計系統、渦輪流量計、皮膜式燃氣表等幾大類，接口差異較大，故必須對現場使用的計量儀表進行全面分析，確定接口技術方案。RTU的具體配置，須根據現場使用的表具不同而進行調整。筆者以貴陽市使用的幾種計量儀表為例進行分析。
   a. 膜式燃氣表
   膜式燃氣表采用機械計數器，沒有遠傳接口、壓力傳感器和溫度傳感器。施工時，需對計數器進行改造，增加直讀遠傳電子裝置，輸出接口采用RS485總線。若需監控管道壓力，則安裝帶有4～20mA電流環輸出接口的壓力表；若需監控氣體溫度，則安裝帶有4～20mA電流環輸出接口的溫度傳感器。
    b. 非智能型氣體渦輪流量計
    非智能型氣體渦輪流量計采用非機械計數器，有液晶顯示，不具備壓力傳感器和溫度傳感器，部分配備了RS485輸出接口，部分未配備輸出接口。施工時，不需改造，但須使用原廠的RS485輸出接口。若需監控管道壓力，則安裝帶有4～20mA電流環輸出接口的壓力表；若需監控氣體溫度，則安裝帶有4～20mA電流環輸出接口的溫度傳感器。
   c. 智能型氣體渦輪流量計
   智能型氣體渦輪流量計采用非機械計數器，有液晶顯示，具備壓力傳感器和溫度傳感器，部分配備了RS485輸出接口，部分未配備輸出接口。對于配備了RS485輸出接口的表具，可以直接接入RTU，實現表具流量等信息的遠傳；對于沒有配備RS485輸出接口的表具，需要從廠家購買相關的RS485輸出接口配件，實現遠傳。
   d. 腰輪流量計及LWQ系列渦輪流量計
   接口技術方案同膜式燃氣表。
   e. 孔板流量計系統
   孔板流量計系統由孔板流量計、計算機及系統軟件組成。系統記錄流量、壓力、溫度等信息，但累計流量沒有輸出接口。因此，需在系統中增加接口功能，將數據通過串口按照一定的協議傳給RTU，實現遠傳。
   ④ 用戶的選擇
   優先考慮用氣量大的用戶和有違規、有偷氣漏氣嫌疑的用戶以及地點較遠、不易巡檢的用戶。安裝前宜與用戶充分溝通，確保設備的供電、防盜、防破壞等。由于不同用戶采用不同的計量儀表，故采集的參數和監測要求也應適當調整。
   ⑤ 費用承擔
   對已開通使用燃氣的用戶，由燃氣公司承擔建設費用。而對新用戶，建議將建設費用直接計算在設計方案中，由用戶承擔建設費用。若設計時選用有壓力、溫度補償的大流量膜式燃氣表，則應選擇帶數字量輸出的產品。
    ⑥ 提高用戶支持力度
    由于該系統對用戶的不正當利益產生影響，故用戶沒有安裝的積極性，部分用戶甚至很不配合，因此該系統的安裝困難較大。在實施中，職能部門應加大現場查處力度，敦促配合安裝，確保燃氣公司的利益。
   ⑦ 強化人員培訓
   部分非技術人員，由于各種原因，對系統的認識存在一定的不足，導致對用戶的宣傳存在較大偏差，使用戶對系統安裝存在疑慮。因此，須加大非技術人員的培訓力度，提高對系統的正確認識。
參考文獻：
[1] 高明杰.燃氣信息化安全服務管理系統的應用[J]。煤氣與熱力，2005，25(3)：28-29.
[2] 鮑秀偉.大型商業用戶燃氣流量計量遠程采集管理系統[J].煤氣與熱力，2006，26(8)：28-30.
[3] 徐松強.燃氣調峰與用戶發展策略[J].煤氣與熱力，2011，31(4)：A27-A29.
[4] 賈林.北京市天然氣用戶數據采集傳輸方法的探討[C]∥中國土木工程學會城市燃氣分會信息化專業委員會.遠傳抄表系統燃氣行業應用專題研討會論文集.拉薩：中國土木工程學會城市燃氣分會信息化專業委員會，2010：16-19.
 
(本文作者：曹安民 貴州燃氣(集團)有限責任公司貴陽鴻源燃氣建設發展有限責任公司 貴州貴陽 550001)