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物联网推动燃气行业数字化转型

2018年01月27日 文/王喆

燃气行业面临的挑战

近年来,政府大力推动清洁能源应用,城市燃气行业取得了巨大的发展。但是,燃气业务涉及城市安全、市民满意度、企业自身盈利、区域能源供需平衡等多方利益,燃气企业运营也一直存在诸多管理难题。

抄表难、缴费难

燃气企业通过管网输送商品,通过表具进行计量和贸易结算,完成供气、销气和服务,在这一过程中,燃气抄表的精准度、频度和用户缴费的及时率,直接影响到企业的效益和资金回笼率。传统通过人工抄表后月末计费出账,纸质账单需二次送达客户,消费者在次月初才能到达指定营业厅进行缴费,费时费力,导致消费满意度不高。

供气和用气安全

管网供销差、输配漏损是影响燃气企业效益的另一大天敌。管网的物理漏损、表具的计量误差,以及用户偷盗气行为不能及时有效监控带来的输差损失,是燃气企业的心头之患。

燃气管网又同时关乎燃气安全,管网腐蚀、漏气、压力过大、温度过高及用户的不安全用气行为,需通过实时远程监控及时解决,才能预防与消除危险。

阶梯价和节能减排

为充分利用价格杠杆调节区域供需平衡,引导用户节能减排,近年来全国许多城市已开始实施居民用气阶梯价。随着计费价格日益复杂,价格调整也越来越频繁,燃气企业需要精准的计量依据,传统管理模式已经不再适用。

面对挑战,不少燃气企业引入传统技术的“智能燃气表”,包括IC卡预付费表、有线远传表等,但前者需要卡片作为介质进行储值购气,燃气企业无法监控用户的用气行为,后者需要提前布线,部署成本高昂。还有一些企业引入短距离无线表,通过非授权频段的“小无线”方式进行集中抄表,但存在数据传输稳定性差、数据安全无法保证、表具功耗大、无线网络覆盖能力弱等问题。

此外,不同供应商生产的智能气表通讯方式不统一,通信协议一般均为私有,每家厂商都提供不同的后台软件,为燃气企业智能抄表应用带来更大的隐患。燃气企业在大规模使用智能气表时,需耗费大量精力解决互联互通问题。

NB-IoT为智慧燃气带来新活力

NB-IoT即基于蜂窝的窄带物联网,作为远距离无线通讯技术中的佼佼者,NB-IoT具备高安全、广覆盖、低功耗、大连接和低成本等优势,能够解决传统智能表的各种问题,特别适合燃气领域智能抄表、智慧运营的需求。

为了探索NB-IoT在燃气行业的应用场景,公用事业端到端解决方案的服务商金卡智能集团与华为开展紧密合作,重点基于华为NB-IoT连接技术、OceanConnect物联网平台、金卡智能燃气软件,共同孵化面向燃气行业的智慧燃气联合解决方案。

金卡智能集团是国内智能燃气表领域第一家上市企业,拥有2000家燃气客户。近年来,金卡大力推动燃气物联网端到端解决方案的应用,通过GPRS或NB-IoT网络,实现终端智能表计自动计量、云端自动计费和客户自助缴费充值服务。目前,金卡公用事业云已经成功连接了上百万智能表具终端,服务燃气企业超过300家,覆盖终端燃气用户超过3000万户。

2017年9月,金卡与华为联合发布《NB-IoT智慧燃气解决方案白皮书》,并与中国电信和深圳燃气一起,启动全球首个智慧燃气抄表应用的商用。

物联网智慧燃气解决方案依照云、管、端架构,通过智能物联网表具实现用户用气的精准计量,并将气表读数和设备数据通过NB-IoT等新型物联网络,安全地传送到云端。云端应用系统基于分布式计算、大数据分析等平台,连接海量的表具设备,做到实时计费和高效的数据分析判断,并可根据业务规则实现云端控制中心和终端表具的智能联动,如远程关阀报警等操作,同时通过社交媒体,将设备和业务信息与燃气服务人员和用户智能互动。

在终端层,融合各种物联网感知终端,在燃气表、流量计、管网DTU以及智能家居设备上集成NB-IoT标准模组,通过NB-IoT基站将信息上传给OceanConnect物联网平台。

网络层通过现有蜂窝网络简单升级即可实现全国覆盖,与其他的LPWA技术相比,NB-IoT具有建网成本低、部署速度快、覆盖范围广等优势,已成为全球主流运营商的共同选择。

在云端平台层,华为OceanConnect物联网平台支撑各类面向燃气场景的业务应用。针对燃气行业的特定场景,金卡和华为联合制定燃气标准化设备模型,通过插件南向对接多种燃气设备,同时通过燃气业务微服务套件,实现计费客服业务操作和远程设备采集控制无缝对接。

同时,智慧燃气解决方案面向中小燃气企业提供全套的燃气SaaS应用,包括客户管理、表具计量、计费服务等燃气需求侧的管理,以及管网建设、生产运营、设备运维等供给侧精细化管理,燃气企业可以按需选购。

在构建安全体系方面,金卡与华为优化了通用的端到端安全防护体系,引入DTLS安全机制,即轻量级的安全协议和算法,既保障计量数据安全,又最大限度降低终端功耗。其中,气表与EPC之间基于3GPP AKA认证,保证合法设备接入合法网络;气表到核心网之间基于3GPP建立NAS、AS安全通道;无线侧到EPC之间基于IPSec建立网络安全通道;数据传输层从智慧燃气表到OceanConnect物联网平台之间,基于DTLS/DTLS+建立数据安全通道;OceanConnect物联网平台到燃气行业应用之间采用公网HTTPS,构建安全传输通道。

推动燃气行业数字化转型

智慧燃气与物联网技术的结合,改变了用户感知燃气服务的方式。通过OceanConnect物联网平台,结合微信、支付宝、网上营业厅、ATM等服务渠道,用户可获取燃气用量、账单等相关信息,足不出户实现快速缴费。

物联网智慧燃气解决方案颠覆了传统燃气企业人工抄表、月末计费出账、消费者营业厅排队缴费的模式,大大降低了燃气企业运营服务成本,杜绝用气和供气安全隐患,扩展用户增值服务,增加了企业收益。同时,通过精准用气监控和供需分析,也为政府提供了量化的节能减排依据,支持清洁能源战略的推进。

节省上门抄表成本

广东某城市某区2016年开始实施物联网智慧燃气方案,将传统机械表升级为物联网表具,1年完成20万户改造,每日自动远程抄表,控制中心自动计费,支持用户通过互联网渠道预付费。系统运行后,燃气抄表率由原来的93%提升到100%,释放抄表工人135名,减少营业厅1个,节省人力成本每年超过1000万元。

降低气损,增加收益

2015年,河北省某城市对使用天然气壁挂炉取暖的三个小区2000台气表进行物联网改造,经过一个采暖季(4个月)后,相比2014年增加用气量22.5万方,供气收益增加15%。通过物联网自动抄表,抄收率从原来的96%提高到100%,通过用户用气在线监控、异常排查等措施,降低气损5%。通过云端精准计量阶梯气价,代替普通气表使用估抄方式,精准计量直接提升计费收入6%。

随着国家对燃气管网和服务分离等开放政策进一步推进,未来天然气市场将全网实时竞价,按需配货、市场定价,现货和期货整合,物联网智慧燃气实时计量、实时计费、实时结算、实时阀控的优势将彰显无限价值。

金卡深厚的燃气业务和云服务经验,配合华为提供的高效稳定的NB-IoT技术和OceanConnect物联网平台,可以快速帮助燃气企业实现智能抄表、高级计量、智能管网调度、智能家居延展服务等多种应用场景,提供万物互联的创新燃气运营。

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