以物聯網技術為基礎的燃氣智能表的抄表系統設計分析

卞秋君

南京港華燃氣有限公司 江蘇 南京 210000

1 燃氣智能表的抄表系統的總體結構

燃氣智能表的抄表系統中主要包括：智慧燃氣應用平臺和智慧燃氣表終端模組，終端模組承擔發送感知數據的任務，燃氣應用平臺能夠構建整體數據輸送網[1]。

物聯網技術需要將互聯網作為網絡延伸基礎，實現物品和物品之間的信息交換和通訊。物聯網技術主要利用傳感器設備對物體信息進行實時采集、監控并加以處理。

NB-IoT技術是當代互聯網技術系統中的重要組成部分，又被叫作窄帶互聯網。這一技術的構建需要以蜂窩網絡為基礎，具備長期待機能力，在網絡連接方面比此前的ZigBee技術和GPRS技術更為高效，領域內的研究人員普遍認為，這項技術在未來階段的應用范圍會越來越大。

NB-IoT技術特點：①有效覆蓋面積廣能夠在同等頻率條件下比現有的各種技術覆蓋率高出100倍左右；②連接數量多。NB-IoT中的一個扇區就能夠支持10萬個數據連接口，與此同時，該技術還具有低功耗、低成本的網絡架構優勢。

2 燃氣智能表的抄表系統的設計內容

2.1 智能抄表系統軟件設計

對于燃氣抄表系統軟件設計主要分為上層和下層兩個部分。其中上層軟件設計是接收到中心管理系統的相關指令后，能夠以無線射頻的通信方式將指令傳達到下層模塊中，并同時實現計時。當在約定的時間段內，下層模塊沒有返回數據，可判定超時，此時上層模塊將會重新發送指令。如果發送三次后仍無數據返回，則判斷下層模塊出現異常工作狀況，及時向遠程中心管理系統發送異常信號。所以在設計過程中，應當保障上層模塊有效連接應用層和遠程管理中心，保障燃氣智能表的抄表數據有效實時有效傳輸。

對于下層模塊的設計，一般是針對應用層而言，旨在實現儀表數據抄取和無線數據通信方式相結合。設計內容是促使與公共信道相連接的接口，都讀入到被發送到共享信道的測試點信息幀，同時保障每個接口都能夠將自己的地址與接收幀的目的地址相比較，當地址出現相同時，該接口則可以繼續讀入整個信息幀，然后將數據返回到上層模塊中。

在軟件設計中，基于上層和下層模塊的設計，構成抄表管理模塊，實現通過手持機進行直接管理工作，比如燃氣使用數據的上傳、抄表任務的下載等[2]。

2.2 硬件設計

對于燃氣智能表抄表系統的硬件設計需要構建一個與互聯網連接的數據中心，與燃氣表或者需要監控的燃氣設備相連的數據采集器。在運行過程中，采集器所獲得的數據應當順利傳輸到集中器中，再通過NB-IoT模塊登錄到網絡上，有效將數據傳輸到互聯網數據中心，完成數據傳輸工作，以便于實施監控燃氣設備的運行情況。因此其設計內容主要包括通過計量儀表進行計量，并儲存和利用NB-IoT移動通信網絡傳輸到物業、煤氣、天然氣等公司，實現遠程抄表。

而基于NB-IoT無線燃氣表計費系統而言，主要是在NB-IoT通信模塊設計層和燃氣表方面。硬件裝置的主要內容有計量電路模塊、智能表控制模塊、無線通信模塊以及各個模塊的電源供應模塊。計量芯片需要將燃氣表實時采集到的燃氣使用信息和智能燃氣表系統中的MCU模塊建立通信，然后由NB-IoT無線通信模塊和UATR建立數據連接，將相關數據傳輸到基站中，實現燃氣表抄表的智能化。

2.3 NB-IoT燃氣智能表技術架構特點

NB-IoT燃氣智能表屬于典型的窄帶物聯網結構模式，主要劃分為四層，分別為應用層、網絡層、感知層以及設備終端。

應用層：分別由智能抄表、增值業務、智慧管網、監管接口、智能運維構成，屬于用戶與物聯網之間的連接口，能夠與行業發展需求相結合，進一步實現物聯網在當代的智能應用。應用層更像是人體的大腦組織，主要負責處理和分析各種收集到的相關數據。

網絡層：主要有各種不同的網絡組成，主要有云計算平臺、網絡管理系統、廣電網以及互聯網等構成，屬于物聯網體系的中樞神經，主要負責傳遞并及時處理感知層獲取的各種感知信息。對于網絡層而言，類似于人體結構中的神經系統，主要負責各種信號的傳遞。

感知層：主要由各種不同類型的傳感器構成，主要用于識別物體，對外部信息進行采集作用。類似于人體結構中的眼睛、耳朵等感知器官。

設備終端：主要有工商業燃氣表、NB-IoT燃氣管網監測表、家庭燃氣表等幾種不同類型。

3 燃氣智能表的抄表系統測試

當系統軟件程序與硬件電路沒有錯誤時，便需要進行系統的測試，確保數據能夠正常有效地傳輸，并且抄表系統能夠正常通信。系統內硬件與軟件、通信模塊可以滿足于具體的使用要求與標準，從而實現無線的抄表功能。傳輸數據的時候，由于各個方面因素的影響，所以不同區域內的數據傳輸質量也存在一定的差異性。利用軟件模塊可以及時調整發送路徑或者是延時發送，能夠有效處理暫時性的不良干擾問題。通過系統的全面測試之后，能夠完全實現在物聯網技術為基礎的燃氣表智能抄表系統，并且可以實現燃氣表的遠程智能化抄表作業，系統的實現非常簡易且數據收發具備較高的可靠性，這樣就能夠為燃氣表的使用奠定堅實的保障。

4 結束語

綜上所述，隨著社會的快速發展，科學技術的不斷進步，智慧城市的建設已經成為社會發展的重要命題，設計以物聯網技術為基礎的燃氣智能表的遠程抄表系統具備注冊綁定、預存繳費以及漏氣報警等各項功能，能夠最大程度上的實現燃氣表相關智能作業的自動化與智能化，不僅能夠強化燃氣使用的便利性，還能夠為廣大市民創造更多的效益，從而促進我國燃氣行業得到進一步發展。