物联网技术在燃气抄表应用中的选择
- 2019/8/28 8:55:00 12375
- 来源：环球表计
【仪表网 行业应用】本文从实际应用出发，在阐述实施智能燃气现实意义的基础上，对物联网市场的特点进行了深度分析，同时，描述了LoRa技术及其优势、燃气应用场景、智能燃气表的主要功能，并就贵州全省LoRa网络部署情况和贵燃集团智能燃气应用实例进行了分享。
随着通讯技术和窄带物联网技术的发展，使用基于窄带物联网技术的远程智能表具也得到广泛应用。积极推进物联网远程智能表具的应用，并在LoRa技术与NB-IoT技术狼烟四起的竞争环境中，深入分析研究燃气抄表应用场景，进而胸有成竹，准确把握技术方向，正确决策，对管理决策者而言是极其重要的。
实施智能燃气表的现实意义
产业政策，促进住宅建筑节能产业进程
国家建设部在《2000 年小康型城乡住宅科技产业工程城市示范小区规划设计导则(修改稿)》中明确提出“推广应用户外计量(含水、电、暖、燃气表)技术”，提出在二十一世纪住宅小区规划要“统一实现三表远传”、“实现方便查表、不干扰住户、使人工查表工作逐步过渡到数字化传送”的要求，进而推进住宅产业现代化。
住宅智能抄表系统的推广应用，将进一步推动公共能源的计量与抄收自动化，逐步实现能源供应的实时动态监控，推动我国自来水、燃(煤)气、热力、电力公司的管理升级，提高职能部门城市能源管理能力，进而提高住宅的科技含量，推动我国智能化住宅的建设，促进我国住宅建筑节能产业化进程。
社会进步和服务文明的具体体现
一方面，对燃气、电力公司而言，抄表、收费是永恒的话题，为贯彻“以人为本、用户至上”“充分尊重用户隐私”的服务理念，提高公司的服务品质，有必要在现代建筑中，推广安装住宅智能抄表系统，从而逐步实现国家建设部提出的二十一世纪住宅小区规划要“方便查表、不干扰住户、使人工查表工作逐步过渡到数字化传送”的要求。
另一方面，从使用安全需要出发，燃气与水电不同，计量表具安装的特点是入户安装，传统方式均为入户抄表。因此，推广安装远传抄表系统，可以避免因入户抄表而对用户产生的不必要的打扰，也有利于避免因不法分子假借入户抄表而引发的治安问题，有利于和谐社会的构建，是小区物业服务和公益性行业公司服务文明上台阶的具体体现，也是社会进步和家居文明的象征。
社会老龄化的智慧化服务需求
根据全国老龄委公布的《中国人口老龄化发展趋势预测研究报告》，本世纪中国人口老龄化可划分为三个阶段：快速老龄化阶段、加速老龄化阶段、重度老龄化阶段。“从2001年到2020年是我国快速老龄化阶段。到2020年，老年人口将达到2.48亿，老龄化水平将达到17.17%”。
因此，随着我国社会老龄化程度不断上升，房屋空置和空巢现象不断涌现，对物业管理等公共服务的化和个性化、完整化、便捷化、主动化、智慧化，提出了新的要求。智慧小区、智慧社区、智慧城市是历史趋势，特别是加上生活方式的变化，工作压力的增加，客户个性化需求在不断提高，在小区服务方面，需求更加丰富，而智能抄表形成的真实的大数据基础，可以为智慧小区的温馨服务，提供更多的决策依据，以满足社会老龄化的智慧化服务需求。
住房品牌提升和小区物业管理升级
一方面，进一步提高住宅的科技含量，推动我国智能化住宅的建设，有助于促进我国住宅建筑节能产业化进程，是房开企业担负的历史使命。
另一方面，各地实践经验证明，智能抄表系统已得到燃气用户和房屋开发公司的广泛认同，在新建住宅小区中，安装智能抄表系统，是住宅小区智能化的重要标志，市场经济下的，能极大地提升住宅小区的住房品味，提高同业销售竞争力，提升住宅销售价格，促进住宅销售，还能为日后的物业管理打下良好基础，用户和物业可就近查询用气情况，做到心中有数。
提高燃气企业的经营、管理效益
燃气企业具有公益事业与社会产业双重属性，其核心业务本身关系国计民生，公共性、公益性、基础性特征突出。服务民生，是燃气企业公益性的核心体现，做好客户服务工作，在提供社会公益服务的同时，创造利润，是燃气企业生存和发展的根本。
推动远传抄表系统在新型智能化住宅的应用，将极大地推动燃气行业的企业信息化建设，帮助企业解决抄表难、收费难，抄表工作条件差、效率低、劳动强度大、不可控等普遍问题，帮助企业创新客户服务管理模式和信息传输模式，降低沟通成本，提高资源利用率和顾客忠诚度，增强公司竞争优势，突出企业公共性、公益性、基础性特征，提高燃气企业的经营、管理效益，进而帮助燃气企业实现公益事业与社会产业的双重属性。
同时，轻松实现“预付费”、“阶梯气价”、“顺价销售”、供气安全，提升燃气费回收率 、有效降低运营成本。同时，使燃气公司坐拥燃气客户端大数据，为公司开展衍生业务方便搭建得天独厚的大平台。特别是，在对基础数据的分类、清洗、收集的基础上，通过客户用气大数据分析与应用开发，能提供与用户高度关联的、跨行业的、特异性服务。
毫无疑问，使用智能抄表系统，可以形成一个用户、房开、燃气公司、社会、政府多赢的良好局面。
物联网市场特点深度分析
(图1 物联网市场特点分析)
LoRa与NB_IoT的技术比较
LoRa技术及其特点
超远距离无线传输
LoRa 是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。
特别适用电池供电终端
LoRa技术具有远距离、可双向通讯、低成本且低功耗，LoRa信号对建筑的穿透力很强，针对电池电力运作的终端(如燃气抄表应用环境)，具有不可替代的核心优势。
端到端的安全加密
在网络安全性上，LoRa具有端到端的安全网络 (AES128安全加密)，而LoRaWAN的端到端加密架构中，终端有多个会话密钥。采用LoRaWAN的网络层密钥和应用层密钥分离，网络无法知悉应用层的数据格式和内容：
(1)网络层密钥用于终端 -- 网络间的接入认证；
(2)应用层密钥用于终端 -- 应用间的数据加解密，应用层密钥由应用自主控制；
图2 应用层端到端的加密AppKey架构图
图3 LoRa技术应用拓扑图
LoRa与NB-IoT技术比较
图4 LoRa与NB-IoT技术比较图
智能燃气表发展方向和通讯选择
智能燃气表应用的大致历程
IC > 有线远传IC+远传 > 无线(自主网无线)> 2G物联网 > LoRa(小扩频)> IoT表。
有线远传的缺陷
现有有线出户产品，其可靠性并不高，复杂的安装施工和高维护成本，集中器对市电的依赖以及不能解决预付费欠费的关断问题，注定将断送其发展前景。
技术选择的三重境界
①喜欢某种技术
其实是“被喜欢”，基于技术水平局限或技术经历惯性思维，也可能是一己私利或行政暗示。
②技术崇拜
崇拜迷恋新技术，不思进取，缺乏全面的适应性研判。
③综合研究
以应用为驱动，深入研究应用场景的真实需求和对技术的敏感性，有效进行技术的前瞻性研判，对应用项目的可持续性、特异性进行深入研究，在行业内(业主、设备商)广泛交流，通过成果分享，有更多的行业共识。
燃气应用场景的需求特点
图5 燃气应用场景的需求特点
LoRa与NB-IoT谁主沉浮
总体研判原则
(1)没有一种技术可以满足IoT所有的需求；
(2)业界焦点是NB-IoT 和 LoRa。但它们具有不同 的技术和商业特性，应用场景自然有别；
(3)更重要的是，不同的应用场景，对不同的通讯技术具有完全不同的敏感度。技术选择，需认真研究、仔细考量。
NB-IoT的适应性分析
(1)NB-IoT由原有基站升级而来，升级成本高；
(2)原有基站的覆盖，以“人迹可到”为基础，终端移动性很强，没有反向适应性；
(3)功耗问题存疑。
结论
毫无疑问，使用基于窄带物联网通讯技术的物联网燃气表，是燃气远程抄表系统的发展方向，而基于燃气应用场景，在具体通讯技术的选择上，LoRa技术是“情投意合的婚姻伴侣”，无疑是选择。
案例分析
项目背景
中安云网是在贵州省政府的大力支持下，由贵州燃气集团股份有限公司发起，贵州广电网络股份有限公司，中兴克拉科技(苏州)有限公司，贵州华芯集成电路产业投资有限公司等八家大型企业合资，于2017年7月24日正式成立。公司聚焦LoRa物联网端到端解决方案的研发与交付，提供专业的网络规划咨询及运维等服务，具有巨大的产业带动能力。
贵州全省LoRa网络部署情况
目前，部署网关880台，已成为全国大的LoRa网络，基本实现贵州全省省、地市两级覆盖，已启动县级覆盖的网关部署工作，未来，全省将实现省、地市、县、区(乡)、镇(村)五级覆盖，预计部署网关6,000台，投资1.2亿。
图6 贵州全省LoRa网络部署情况
传统有线智能燃气表应用
(1)智能化率65%以上；
(2)2005-2018年期间，安装使用有线方式：60万户，以贵阳地区为主。
LoRa智能燃气表应用
(1)出台了贵州燃气集团《居民用户LoRa技术智能燃气表具技术要求》；为先进、、安全的抄表方式，标准化应用提供保障条件；
(2)从2018年4月开始，贵州燃气启动智能燃气表的升级工作，目前已安装并投用8万户，抄表成功率远远高于其它通讯技术；
(3)新安装用户使用LoRa(无线)方式，每年新增使用量为20万户；
(4)贵州全省推广应用。
总体研判原则
(1)没有一种技术可以满足IoT所有的需求；
(2)业界焦点是NB-IoT 和 LoRa。但它们具有不同 的技术和商业特性，应用场景自然有别；
(3)更重要的是，不同的应用场景，对不同的通讯技术具有完全不同的敏感度。技术选择，需认真研究、仔细考量。
(原文标题：物联网技术在燃气抄表应用中的选择)
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