智能燃?xì)獗砦锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計

程前

摘要：通過對物聯(lián)網(wǎng)運行體系架構(gòu)的進(jìn)一步創(chuàng)新和完善，對燃?xì)獗怼鞲芯W(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、燃?xì)饩C合管理系統(tǒng)以及用戶平臺的功能和性能進(jìn)行優(yōu)化，將物聯(lián)網(wǎng)引入云平臺架構(gòu)，設(shè)計開發(fā)面向智能燃?xì)獗淼奈锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用解決方案。旨在推動我國燃?xì)庥嬃抗芾眍I(lǐng)域信息化、智能化和智慧化建設(shè)，實現(xiàn)燃?xì)庥脩舭踩脷狻⒐接脷夂椭腔塾脷獾哪繕?biāo)。

關(guān)鍵詞：智能燃?xì)獗?物聯(lián)網(wǎng);安全用氣

引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們在生活當(dāng)中越來越注重效率，生活的品質(zhì)越來越高。同時人們的生活也逐漸走向智能化，智能產(chǎn)品不斷增加，比如智能家居、智能電視、智能手表等等，家用的智能燃?xì)獗硪搽S之出現(xiàn)。這種智能燃?xì)獗砭褪且詡鹘y(tǒng)燃?xì)獗頌榛A(chǔ)逐漸發(fā)展出來的，是智能燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的終端設(shè)備，其不僅能夠滿足對于燃?xì)獾挠嬃啃枨螅瑫r還可用于分析燃?xì)獗淼陌踩浴⒖煽啃砸约坝脩羧細(xì)馐褂脿顩r。基于大數(shù)據(jù)的智能燃?xì)獗淼某霈F(xiàn)與大規(guī)模使用，使得我國燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)具有較高的安全性、有效性，為我國智能燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)打下了堅實的基礎(chǔ)。

1技術(shù)背景

1.1燃?xì)獗?/p>

燃?xì)獗黼m然經(jīng)歷了機械膜式燃?xì)獗怼C卡膜式燃?xì)獗怼⑦h(yuǎn)傳膜式燃?xì)獗怼⑦h(yuǎn)傳IC卡膜式燃?xì)獗怼PRS膜式燃?xì)獗怼C卡智能燃?xì)獗怼⑽锫?lián)網(wǎng)智能燃?xì)獗淼燃夹g(shù)的更新迭代，但現(xiàn)有燃?xì)獗硪廊贿€存在無整體設(shè)計、計量不準(zhǔn)確、閥控不可靠、信息不安全、電池壽命短、接頭不可靠、遠(yuǎn)程傳輸距離短、表端智能化程度低等問題。

1.2燃?xì)獗砭C合管理技術(shù)

近年來，隨著短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展，燃?xì)獗淼木C合管理技術(shù)越來越趨于智能化和遠(yuǎn)程化。目前在燃?xì)獗磉h(yuǎn)程管理技術(shù)的應(yīng)用中，使用較多的為NB-IoT技術(shù)、LoRa技術(shù)、GPRS技術(shù)，盡管現(xiàn)有燃?xì)獗淼倪h(yuǎn)程管理已基本上能夠滿足遠(yuǎn)程抄表的業(yè)務(wù)需求，但由于技術(shù)應(yīng)用的差異以及設(shè)計方案的缺失，目前燃?xì)獗淼木C合管理實施效果較差，主要體現(xiàn)在抄表成功率低、抗干擾能力差、通信穩(wěn)定性低、功耗大、信號弱、兼容性差、維護(hù)難度高等方面。

2技術(shù)分析

集成燃?xì)庑孤﹫缶δ苡谝惑w的燃?xì)獗恚窃谠形锫?lián)網(wǎng)燃?xì)獗砑夹g(shù)基礎(chǔ)上，幾乎不增加硬件設(shè)施的投入，開發(fā)成燃?xì)庑孤z測器。重新設(shè)計集成控制體系后，可同時實現(xiàn)五大服務(wù)功能：遠(yuǎn)程智能抄表代替人工抄表;戶內(nèi)燃?xì)庑孤┖彤惓９r監(jiān)測、報警和緊急斷氣;遠(yuǎn)程支付及用戶個性化服務(wù);階梯氣價收費和欠費停供氣;建立大數(shù)據(jù)用氣測算模型，指揮供氣調(diào)度等功能五方面功能。

2.1表內(nèi)集成電路技術(shù)分析

從表內(nèi)集成電路通常以微電子處理器（MCU，俗稱單片機）為核心，外置存儲芯片和通信模塊（2G/3G/NBIoT等）。在MCU芯片中有內(nèi)部時鐘，也可通過通信模塊與外部時鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，MCU本身具備一定的運算功能。

從軟件功能上看，目前的物聯(lián)網(wǎng)燃?xì)獗碓谲浖O(shè)計方面只考慮了計數(shù)、上傳數(shù)據(jù)，未把脈沖發(fā)生的時間記錄并上傳，也未對脈沖發(fā)生的時間間隔進(jìn)行任何處理，不具備對管道內(nèi)流速的判斷能力。

從電路硬件結(jié)構(gòu)上看，已具備記錄脈沖、記錄時間、上傳數(shù)據(jù)和關(guān)閥停氣的實現(xiàn)基礎(chǔ);在軟件設(shè)計方面，如果把脈沖時間納入整個軟件設(shè)計架構(gòu)，并對時間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷，則目前的物聯(lián)網(wǎng)燃?xì)獗砜梢灾苯由墳榫邆淙細(xì)饬髁勘O(jiān)測能力的真正意義上的智能燃?xì)獗怼?/p>

2.2燃?xì)獗砑夹g(shù)基礎(chǔ)分析

在機械數(shù)碼輪最低位的輪盤上嵌有磁鋼，當(dāng)磁鋼靠近電路板上的計數(shù)感應(yīng)裝置時，電路產(chǎn)生一個電子脈沖。數(shù)碼輪旋轉(zhuǎn)一圈對應(yīng)一個電子脈沖，數(shù)碼輪每轉(zhuǎn)動一圈對應(yīng)固定的氣體體積V（計量裝置體積常量，容積式計量裝置尺寸確定后，該值保持不變），即用氣量。

3智能燃?xì)獗淼陌l(fā)展應(yīng)用

3.1基于大數(shù)據(jù)的智能燃?xì)獗淼墓收戏治?/p>

隨著燃?xì)獗碇悄芑厔莸募涌欤絹碓蕉嗟牡貐^(qū)安裝智能燃?xì)獗恚瑢θ細(xì)庑畔?shù)據(jù)采集的覆蓋率越來越大。然而對于智能燃?xì)獗韥碚f，其故障發(fā)生率較多，由于其屬于長期使用的儀表，較為容易發(fā)生故障。同時我國智能燃?xì)獗淼纳a(chǎn)商又不統(tǒng)一，有些廠家設(shè)計能力有限，當(dāng)這些智能燃?xì)獗硗度胧褂弥螅苋菀装l(fā)生故障，這就會導(dǎo)致人力和財產(chǎn)的巨大損失，從而大大增加了智能燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)的成本。而傳統(tǒng)燃?xì)獗戆踩煽康忍攸c，使得一部分地區(qū)并不希望更換到智能燃?xì)獗懋?dāng)中，由于生產(chǎn)智能燃?xì)獗淼膹S家越來越多，每一個廠家所選擇的設(shè)備芯片又各不相同，其生產(chǎn)過程、工藝方法等各不相同，這就使得其投入使用之后，所遇到的問題也也不咸通，總體來看，故障主要是由工作麗麗那個、外部因素、自然災(zāi)害以及設(shè)備質(zhì)量故障等，其中設(shè)備故障約占總數(shù)的3/4，由此可見，設(shè)備質(zhì)量故障遠(yuǎn)高于其他幾項，由于智能燃?xì)獗砩壷螅\維人員對于智能燃?xì)獗淼南嚓P(guān)知識并不了解，因此就需要對其進(jìn)行培訓(xùn)，才能加快維修速度和維修質(zhì)量。

3.2基于大數(shù)據(jù)的智能燃?xì)獗淼沫h(huán)境狀態(tài)檢測

隨著智能燃?xì)獗淼氖褂迷絹碓綇V泛，而且城市人口居住越來越密集，一旦發(fā)生燃?xì)庑孤O大的影響居住的安全。傳統(tǒng)燃?xì)獗韮H僅是對于燃?xì)膺M(jìn)行計量等，而對于燃?xì)庑孤┑炔o狀態(tài)感知等，這也是燃?xì)庑孤┦鹿实囊粋€重要原因。所以針對環(huán)境的狀態(tài)檢測成為實現(xiàn)燃?xì)庑孤┑闹匾緩剑@里的環(huán)境狀態(tài)主要是攜帶捕捉燃?xì)庑孤┑膫鞲衅鞯龋缬脩羰褂铆h(huán)境發(fā)生了燃?xì)庑孤瑒t是通過智能燃?xì)獗韺τ谶M(jìn)行檢測，通過傳感器以及使用時間等方式，從而能夠判斷是否發(fā)生漏氣現(xiàn)象，并通過短信或者燃?xì)釧PP的形式提示用戶，除此以外通過報警聲音等形式來進(jìn)行物理提示。同時通過對環(huán)境狀態(tài)檢測，確已發(fā)生燃?xì)庑孤ㄟ^大數(shù)據(jù)分析之后，發(fā)送到用戶的手機上，同時給出具體的建議處理方法，并提供一鍵報警的選擇。這樣有效提高了家用燃?xì)獾陌踩浴?/p>

4系統(tǒng)創(chuàng)新點

4.1物聯(lián)網(wǎng)與云平臺結(jié)合方式的創(chuàng)新性

智能燃?xì)獗砦锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過與云平臺連接為其提供云計算支持。智能燃?xì)獗砦锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)與云平臺的連接方式為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，燃?xì)鈹?shù)據(jù)在傳輸給云平臺之前會在管理平臺中進(jìn)行處理，如認(rèn)證、標(biāo)記等，然后再傳輸給云平臺進(jìn)行云計算。事實上，云平臺處理后的燃?xì)鈹?shù)據(jù)短暫脫離了燃?xì)夤竟芾砥脚_的管理邊界，不能完全保證燃?xì)鈹?shù)據(jù)的合法性，需要由云平臺將處理后的燃?xì)鈹?shù)據(jù)傳輸回管理平臺，由管理平臺對該數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)后，通過服務(wù)平臺傳輸給燃?xì)庥脩簦瑢崿F(xiàn)燃?xì)夥?wù)。這種方式在降低設(shè)備運維管理需求的同時，還能實現(xiàn)對燃?xì)鈹?shù)據(jù)的最終掌控，保證燃?xì)鈹?shù)據(jù)合規(guī)合法。

4.2運行體系架構(gòu)創(chuàng)新性

基于物聯(lián)網(wǎng)三體系理論，創(chuàng)新性提出了智能燃?xì)獗砦锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由信息體系、物理體系以及功能體系組成，被運用于智能燃?xì)獗砦锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)項目的研發(fā)和運營。智能燃?xì)獗砦锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)清晰展現(xiàn)了燃?xì)庥脩簟⑷細(xì)夤疽约拔锫?lián)網(wǎng)智能燃?xì)獗砣咧g的關(guān)系，體現(xiàn)了公用服務(wù)事業(yè)為民服務(wù)的宗旨。通過清晰界定信息、物理實體以及功能之間的關(guān)系，使原本混亂的燃?xì)夤芾砉ぷ髯兊们逦行颉?/p>

結(jié)語

智能燃?xì)獗砦锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)將應(yīng)用在智慧城市的公共服務(wù)管理中，包括燃?xì)夤具h(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程收費、遠(yuǎn)程安檢、遠(yuǎn)程閥控、遠(yuǎn)程調(diào)價、設(shè)備監(jiān)管、信息安全管理等業(yè)務(wù)場景，以及燃?xì)庥脩纛A(yù)付費、遠(yuǎn)程充值、燃?xì)赓Y源信息推送、個人隱私安全保護(hù)等場景，真正實現(xiàn)燃?xì)獗淼倪h(yuǎn)程化和智慧化管理，為廣大民用和商用消費者提供更安全、更公平和更智慧的用氣服務(wù)。

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