物聯網智能燃氣表實施階梯氣價計費的途徑

邵澤華

(成都秦川物聯網科技股份有限公司， 四川 成都 610100)

1 概述

階梯氣價的實施在一定程度上改變了當前的燃氣定價方式，也對燃氣表提出了更高的要求[1]。本文對物聯網智能燃氣表實施階梯氣價計費的途徑進行探討。

2 物聯網智能燃氣表結構和功能[2]

按階梯氣價計費的物聯網智能燃氣表結構見圖1。主要包括階梯氣價主控制模塊、無線通信模塊、時鐘芯片、機電轉換單元、機械計量單元、顯示器等。

圖1 按階梯氣價計費的物聯網智能燃氣表結構

階梯氣價主控制模塊包括處理器、存儲器、電子計量單元。處理器分別與存儲器、電子計量單元、時鐘芯片、顯示器、無線通信模塊連接，接收電子計量信號和來自燃氣公司遠程管理平臺的價格方案指令、用戶購買氣量信息(儲存至存儲器中)，并將表端時鐘芯片的時鐘信息與燃氣公司遠程管理平臺的時間進行同步。電子計量單元用于接收機電轉換單元的電子脈沖信號。存儲器用于存儲信息，包括用氣量信息(歷史計費周期及當前計費周期的累計用氣量等信息)、時間信息、氣價方案信息(包括價格方案指令信息、表端階梯氣價歷史使用信息及當前階梯氣價生效時間信息)，還儲存有充值氣量數據(預付金額)，處理器按照當前計費周期用氣量及階梯氣價方案進行氣費計算，并從預付金額中進行扣除。

無線通信模塊用于實現燃氣表與燃氣公司遠程管理平臺之間的通信，除可接收燃氣公司遠程管理平臺的價格方案指令等信息，也可向燃氣公司遠程管理平臺發送表端信息。

時鐘芯片中存儲有表端的時鐘信息，是物聯網智能燃氣表何時執行相關功能的依據。

機械計量單元采集到的燃氣流量信號屬于機械計量信號，是電子計量的基礎數據。機電轉換單元將機械計量信號轉換為電子脈沖信號后傳輸給電子計量單元，由電子計量單元轉換為電子計量信號，同時記錄計費周期內的累計用氣量并儲存至存儲器中。

顯示器用于顯示物聯網智能燃氣表狀態信息，包括時鐘信息、氣價信息、用氣量信息、閥門狀態信息等。

燃氣公司遠程管理平臺用于燃氣公司燃氣業務的綜合管理，能夠接收表端信息，也能向表端發送控制信息。

3 階梯氣價方案與計費原則

① 階梯氣價方案

為方便燃氣公司按政府部門規定的價格指令進行實時調價，物聯網智能燃氣表階梯氣價主控制模塊的存儲器儲存了多套階梯氣價方案，并支持階梯氣價周期的開始時間與持續時間的設置。處理器根據每套階梯氣價方案開始時間，與時鐘芯片中的當前時間進行比較，判斷當前時間是否滿足新階梯氣價方案的執行時間。若滿足條件，則將當前階梯氣價方案替換為新階梯氣價方案，反之維持當前階梯氣價方案不變。

氣量分為三檔：一檔氣量范圍[0，V1]，二檔氣量范圍(V1，V2]，三檔氣量范圍(V2，+∞)。各檔對應不同氣價。V1、V2為氣量的分檔限值。

② 計費原則

在一個計費周期內，對于預付費燃氣表，在處理器讀取累計用氣量(為判定階梯氣價)的同時，累計用氣量每增加1 m3扣費一次。

4 確保實施階梯氣價的措施

① 時鐘同步

燃氣表與燃氣公司遠程管理平臺時間的一致性是保證階梯氣價方案執行效果的基礎，應盡量避免出現偏差，導致計費及調價不統一。

可將燃氣公司遠程管理平臺的時間信息直接集成在階梯氣價方案指令中，每次燃氣公司遠程管理平臺向表端發送階梯氣價方案指令時，即可進行一次時鐘同步。

然而在實際應用中，燃氣公司遠程管理平臺與表端的通信頻率比較低，存在長期不進行通信的可能，難以進行時鐘同步，易造成表端與燃氣公司遠程管理平臺之間的時間出現偏差，有必要定期對表端進行時鐘同步。因此，即使在不發送階梯氣價方案指令的情況下，燃氣公司遠程管理平臺也應定期向無線通信模塊發送單獨的時鐘同步指令，確保二者的時鐘同步。

② 階梯氣價周期已執行時間的計算

在一些場景下需要知道當前階梯氣價周期的執行時間，這需要處理器能夠準確計算截至統計日(統計日在當前階梯氣價周期內)當前階梯氣價周期已執行的時間。

截至統計日當前階梯氣價周期已執行的月m的計算式為：

m=1+mod(mcur+mcyc-ms,mcyc)

(1)

式中m——截至統計日當前階梯氣價周期已執行的月

mod——求余函數

mcur——統計日所在月份

mcyc——當前階梯氣價周期(月)

ms——當前階梯氣價周期的起始月份

以某階梯氣價周期為12個月為例，起始時間為2019年5月1日。統計日為2020年2月15日時，由式(1)可計算得到截至統計日當前階梯氣價周期已執行的月為10個月。

③ 氣價判別

對氣價的準確判別，是確保階梯氣價環境下計費公平的前提。處理器讀取存儲器中當前計費周期的累計用氣量，判斷該累計用氣量所處的檔。

累計用氣量達到某一檔氣量上限之前，每增加1 m3處理器讀取一次數據。當接近某一檔氣量上限時，按計量分辨力(家用燃氣表為0.01 m3，工業燃氣表為0.1 m3)為步長讀取累計用氣量，當累計氣量達到該檔氣量上限+1 m3時，恢復按每增加1 m3讀取一個數據的策略。

5 結語

階梯價格的施行是國家推進天然氣價格改革，理順天然氣不同氣源之間以及天然氣與其他能源產品之間的合理比價關系的一項重要舉措，是關系到國計民生的一件大事，也是必然趨勢[3]。階梯氣價的實施，不僅保障了基本用氣需求，而且能夠喚醒用戶的節約意識。