“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下民用四表的融合發(fā)展分析

李紅衛(wèi)

摘要：為了確保百姓的切身利益得到穩(wěn)定、長遠的保障，政府和相關機構早已將水、電、氣、熱民用四表的發(fā)展納入到民生計量工作中，并給予了高度重視。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，共享理念逐漸成為主流，這也使得民用四表迎來了新的發(fā)展契機。在“互聯(lián)網(wǎng)+”技術的加持下，可以實現(xiàn)通信信道、采集設備等的資源共享、各行業(yè)能源數(shù)據(jù)的共享以及個性化、專業(yè)化能源服務的共享，從而促進廣大用戶合理用能。論文即圍繞“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下民用四表的融合發(fā)展展開詳細分析。

關鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+” 民用四表 融合發(fā)展

Analysis on the Integration and Development of Civil Four Meters under the Background of “Internet +”

Li Hongwei

（Product Quality Metrology Inspection and Testing Center of Ulan Qab City）

Abstract： In order to ensure the stability and long-term protection of the vital interests of the people， the government and related agencies have already incorporated the development of the four meters for water， electricity， gas， and heat into the livelihood measurement work and have attached great importance to them.? With the blessing of Internet + technology， resource sharing of communication channels， collection equipment， etc.， energy data sharing of various industries， and the sharing of personalized and professional energy services can be realized， thereby promoting the rational use of energy by users. This article focuses on a detailed analysis of the integration and development of the four civil meters under the Internet + background.

Key words： “Internet +”， four civil meters， integrated development

0 引言

早在多年以前，與水、電、氣、熱相關的能源企業(yè)已經(jīng)著手布局智能化發(fā)展，紛紛采取了措施以推進智能計量技術的研究?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”時代的全面到來加速了這一發(fā)展態(tài)勢，促使企業(yè)不得不加快腳步構建新型能源計量體系，以應對更為復雜的市場環(huán)境甚至于來自生態(tài)環(huán)境的挑戰(zhàn)。同時，這項工作也能夠更好地促進廣大用戶以科學、合理的方式消耗能源。然而，由于行業(yè)自身的差異，水、電、氣、熱民用四表在計量管理體系建設、智能量測技術研究、技術標準規(guī)范制定等方面，不論技術水平還是管理水平均存在不小的差距。換句話說，現(xiàn)階段民用四表的智能化發(fā)展道路正面臨困境，整體發(fā)展水平極不均衡。

1 民用四表發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 在智能化應用方面

目前普及率較高的是電能表智能化，大體上已經(jīng)實現(xiàn)了遠程抄表，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)平臺進行費用查詢與繳納，服務體驗得到了巨大的提升，并且對階梯電價的實施做好了準備。而在水表、燃氣表和熱量表的智能化上，無論其實際水平還是應用規(guī)模均處于較低的狀態(tài)，基本上仍延續(xù)著人工抄表的方式，因而也面臨著工作量大、估抄、漏抄等問題。

1.2 在通信技術支撐方面

顯然電能表在電源接入上具有無可比擬的先天優(yōu)勢，可以靈活選用電力線載波、微功率無線、RS-485總線等穩(wěn)定、可靠的通信技術。而水表、燃氣表和熱量表所涉及的通信方式相對單一，常采用的技術為源M-BUS總線以及微功率無線。其中，源M-BUS總線的應用需要鋪設專線，因而要求建筑設計施工的水平和質量較高;而微功率無線通信的距離受到電池容量和壽命的約束，再加上現(xiàn)階段尚未統(tǒng)一技術方案，因而無法實現(xiàn)兼容互換。

1.3 在技術標準體系方面

電能表技術標準體系的建立是基于國家、行業(yè)、企業(yè)三方的標準，目前已經(jīng)較為完善，能夠覆蓋電能表的功能要求、安全要求、技術要求、型式要求和檢定要求等。而智能化的水表、燃氣表和熱量表在型式與功能要求、通信協(xié)議等關鍵環(huán)節(jié)仍缺少統(tǒng)一且完善的技術標準，不僅不同表計之間難以兼容互換，在表計、終端與系統(tǒng)之間也無法實現(xiàn)互通與互聯(lián)，從而導致能源計量數(shù)據(jù)的利用效率較為低下。

1.4 在計量管理體系方面

電能表的質量管理已具有一定水準，在選型、采購、供貨、驗收、運行、報廢等諸多環(huán)節(jié)均構建了相對完善的全壽命周期管理體系，有效保障了電能表的安全、可靠運行。而水表、燃氣表和熱量表由于所在行業(yè)的供應商數(shù)量較多，管理水平呈現(xiàn)出參差不齊的狀態(tài)，一些企業(yè)已經(jīng)建立了相對完善的質量管理體系，但其余不少企業(yè)難以開展表計全過程質量管控，因此總體而言這三表的表計質量無法得到有效保障。

1.5 其他方面

近年來，智能計量技術的推廣應用也催生了一系列問題，比如各類能源計量點數(shù)量的成倍增加、采集數(shù)據(jù)量的大幅提升、采集頻率的持續(xù)提高等，無形中迫使自動化采集系統(tǒng)具備較高的并發(fā)能力，而現(xiàn)階段各類能源計量采集系統(tǒng)都無法跟上智能計量發(fā)展的步伐。

綜上所述，傳統(tǒng)能源計量方式在當前社會已經(jīng)難以滿足廣大用戶日益增長的能源服務需求。萬幸的是，“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來在一定程度上提供了有效的解決之策，水、電、氣、熱能源計量的發(fā)展需要借助“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺與技術的支持，通過廣泛、深入地融合以建立起基于新型智能計量體系的運營模式，從而促進社會資源的綜合利用以及公共事業(yè)服務水平的不斷提升。

2 民用四表智能計量關鍵技術討論

經(jīng)過一段時間的能源體制改革，計量傳統(tǒng)業(yè)務正在全面向新型業(yè)務拓展，最明顯的變化就是民用四表的計量計費不再單純地局限于市場營銷，而是朝向社會化全業(yè)務鏈延伸。新形勢下，解決水、電、氣、熱各類能源產(chǎn)品的個性化需求是當務之急，這就需要在現(xiàn)有基礎設施基礎上融合先進的互聯(lián)網(wǎng)信息技術以及部分新興技術，圍繞智能計量技術進行研究與突破，進一步推進能源生產(chǎn)、運營、管理等與互聯(lián)網(wǎng)的全面對接，確保多種能源的廣域智能優(yōu)化配置得以實現(xiàn)。

2.1 關于一體化采集架構

水、電、氣、熱能源計量一體化采集架構包括三個層級，分別是主站、通信信道和現(xiàn)場終端。主站的作用是實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互、存儲和采集業(yè)務流程管理，由前置服務、數(shù)據(jù)存儲、主站應用等部分組成;通信信道主要有本地通信和遠程通信兩大類，前者囊括了電力線載波、微功率無線、M-BUS總線、RS-485總線等，后者囊括了光纖專網(wǎng)、CDMA/GPRS/3G/4G無線公網(wǎng)以及北斗報文等;現(xiàn)場終端可以理解為計量設備與采集終端的集合體，主要包括了集中器、通信接口轉換器以及智能電能表、智能水表、智能燃氣表、智能熱量表等設備。

2.2 關于智能計量采集主站

需要依據(jù)大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新興技術進行構建，以實現(xiàn)水、電、氣、熱各類能源采集數(shù)據(jù)的安全可靠接入。其基本應用包括檔案管理、數(shù)據(jù)管理、終端管理、接口管理，高級應用需針對不同行業(yè)供應商的實際需求，設計故障智能診斷、數(shù)據(jù)質量檢查、終端檔案管理、聯(lián)合抄表收費等功能，并且支撐海量用能信息與設備運行監(jiān)測信息的采集與存儲，實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)分析與采集網(wǎng)絡狀態(tài)智能感知。

2.3 關于新型通信技術

需要針對當前各類能源抄表系統(tǒng)現(xiàn)有通信技術進行全面深入地分析，找出其薄弱環(huán)節(jié)，采用一系列新技術，如新型多址接入、多輸入多輸出、高階調制等，達成一般場景下通信節(jié)點的智能感與低功耗大連結場景下通信節(jié)點的海量接入，并且滿足低時延高可靠場景下通信節(jié)點的順勢轉發(fā)需求，讓各個場景之間通信數(shù)據(jù)得以融合互通，從而為高品質支撐業(yè)務奠定良好的通信基礎。

2.4 關于模組化智能采集終端

針對不同能源采集的差異化需求，需要研制開發(fā)新型智能化、標準化、模組化采集終端，以準確計量水、電、氣、熱各類能源。該終端在設計上應確保多個功能獨立，并根據(jù)各地區(qū)實際需求配置相應模組組合。這樣做的好處是一方面滿足市場對能源計量采集終端的多樣化需求，另一方面可以根據(jù)實際通信情況來對終端通信方式進行靈活調整，從而顯著提高終端通信的可靠性、準確性與穩(wěn)定性，使得數(shù)據(jù)采集得到大幅提升。

2.5 關于通信接口轉換器

考慮到不同能源采集的通信方式存在差異，可使用通信模組化與箱殼一體化結構，在此基礎之上制定通信接口轉化器設計方案，運用更加多樣、靈活的通信技術來實現(xiàn)通信模塊的自動識別、各類端口的自動調度以及不同設備的即插即用，從而使得水、電、氣、熱各個表計的接入能力與擴展能力得到進一步提升，同時也有效降低了能源計量一體化采集現(xiàn)場的施工、調試和運維等技術的難度。

2.6 關于智能表計

能源計量新形勢導致各類業(yè)務持續(xù)增多，促使智能表計的高質量發(fā)展。具體而言，需要配置標準化通信接口與大容量高性能電池，讓設備的運行可靠性與計量準確性有更好的保障。再輔以計量、非計量功能獨立的設計，以增強智能表計的應用性。其中，計量部分需采取寬動態(tài)計量芯片設計方案，切實提高可靠性與安全性;非計量部分需采取軟件模塊化設計，讓各模塊的遠程獨立安全升級得以實現(xiàn)，保證設備在擴展或更改非計量部分軟件程序時，不會對表計的計量功能產(chǎn)生影響。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下民用四表的深度融合之策

對水、電、氣、熱各能源企業(yè)而言，其服務對象多為工業(yè)用戶和居民用戶，所涉及的業(yè)務流程，如計量、抄表、收費等也大致相同，并且在營銷策略、商業(yè)模式、資產(chǎn)管理等方面具有高度相似性。這些因素事實上為資源集約共建以及能源計量一體化采集網(wǎng)絡平臺的建設提供了有利的條件。

能源計量一體化采集網(wǎng)絡平臺的構建，需要應用“互聯(lián)網(wǎng)+”理念與相關技術，以實現(xiàn)用能信息采集、智能在線監(jiān)測、用能行業(yè)分析與其他增值服務。其中，用能信息采集主要通過物聯(lián)網(wǎng)感知和云抄表進行實現(xiàn)，智能在線檢測應囊括遠程資產(chǎn)監(jiān)控與設備運行風險評估，用能行業(yè)分析要做到用戶效能管理、客戶熱點分析與繳費渠道管理，其他增值服務則包括數(shù)據(jù)挖掘、客戶互動以及繳費充值、賬單發(fā)票提供等諸多便民服務。以上功能與服務的實現(xiàn)所需要的設備可以是智能手機、臺式電腦、筆記本電腦、PAD或者專門的智能終端等，用戶通過云平臺的數(shù)據(jù)交互完成一系列智能化操作。

該平臺投入使用后，可以通過門戶網(wǎng)站、手機App等互聯(lián)網(wǎng)渠道，為所有用戶提供多元化的便捷服務?？梢灶A見，隨著圖像識別、位置確定、移動互聯(lián)等技術的不斷發(fā)展，“云抄表”相關功能將得到進一步集成，其應用也更為廣泛，甚至手機這一常見智能設備都能夠作為抄表器。而隨著水、電、氣、熱表計信息的全面覆蓋，可以借助大數(shù)據(jù)技術開展用能趨勢分析、用戶行為分析等，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)價值的充分挖掘。除此之外，該平臺還為政府的監(jiān)管以及計量器具的誤差監(jiān)測提供了便利，在一定程度上保證了用能計量的公正與公平。

4 總結

水、電、氣、熱能源供應與社會發(fā)展和民眾生活息息相關，與之對應的民用四表也是民生計量工作的重要組成部分。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的影響下，民用四表正朝著智能化方向融合發(fā)展，并且在諸多先進技術與理念的加持下，四表合一的發(fā)展態(tài)勢已經(jīng)初具雛形。雖然現(xiàn)階段仍存在不少問題亟待解決，但相信政府與企業(yè)的高度重視能夠進一步推動民用四表以更好的方式走進千家萬戶，助力能源供應的穩(wěn)定、健康以及廣大用戶的良好體驗。

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