天然气作为一种的清洁能源，在改善大气污染中起到非常重要的作用。国家也在将天然气发展成为我国主体能源之一。天然气的快速发展也给智慧燃气带来了光明的前途，但同时也带来了一定的挑战。本文探讨了燃气公司建设公共事业专用物联网的步骤和经验，并阐述了公共事业专用物联网提供的直接效益，以及面向未来的发展和技术演进。
天然气产业的前景和挑战
随着勘探技术的不断创新，天然气作为资源的可用性和优势越来越明显，天然气产业的前景非常光明。目前，我国一次能源消费中天然气的占比小于全球水平，与美国、俄罗斯等天然气消费大国相比差距更大(2016年全球 24.1%，美国31.5%，俄罗斯52.2%)。2017年，发改委印发《加快推进天然气利用的意见》指出，逐步将天然气培育成为我国现代清洁能源体系的主体能源之一。到2020年，天然气在一次能源消费结构中的占比力争达到10%左右，地下储气库形成有效工作气量148亿立方米。到2030年，力争将天然气在一次能源消费中的占比提高到15%左右，地下储气库形成有效工作气量350亿立方米以上。
我国与能源消费大国的天然气消费占比对照图
近业内在页岩气勘探和可用性方面取得了重大的进展，加上天然气钻探效率的提升和成本的降低，使天然气产业正在受到更广泛的关注。同时，随着国家在产业结构调整，创造就业机会和节能减排方面的大力投入，天然气在国家清洁能源领域发挥越来越重要的作用。
天然气快速增长的同时也给智慧燃气带来了机遇和挑战，尤其是人才培养和新技术的积累。在天然气产业快速发展过程中，燃气企业在生产安全、简化运营、提率方面等对公用设施的要求日益提高，传统燃气设施已步入技术更新和产业升级的轨道，技术工程师开始新老更替，单纯经营基表的企业面临挑战。因此，新一代智慧燃气产业的驱动力是掌握信息技术的能力。随着科技进步，智能表计的体积更小，功能更丰富，数字化能力更强，这也使下一代智能燃气器具生产的相关企业必将着眼于通信网络的力量，为公司提供竞争优势。
AMI在智慧燃气中的作用
电力企业已经加速了AMI(Advanced Metering Infrastructure)技术的发展，并大力推广基于“智能电网”体系的解决方案。燃气公司和自来水公司通常依赖于人工手抄(Walkby)方案，自动抄表(AMR)系统，或智能卡预付费表方案。随着智慧燃气的快速发展，从早期的AMR方案向AMI演进，已成为主流方向。基于无线通信组网的AMI技术，支持双向的无线通信，满足低成本和低功耗的通信模组要求，通过无线连接智能表计和其他管网设备，提高远程监控和自动化能力，为天然气公司和终端用户提供的商业价值。
无线远传表计的演进过程
AMI系统的进步，积极的案例研究和技术标准的发展，可以帮助天然气公司理清技术投资中的疑问。基于专用物联通信网络方案，部署少的基础设施，提供稳定的、先进的平台，允许在不中断业务的情况下进行系统升级。优化运营成本和人力资本，AMI系统正在创造引人注目的商业案例来证明投资的合理性。
建设下一代智能燃气的五个步骤
步骤1：建立专注运营效率的商业计划
这一步骤需要帮助燃气公司理清建设AMI的目标与核心需求。例如：在建设AMI系统的驱动力方面，电力公司主要关注提高可靠性，水务公司主要关注点在于漏损与产销差。与之相类似的，燃气公司在提高运营安全和运营效率的基础上，建立AMI系统具有广泛的商业价值。
实现燃气设施的数据采集，是智慧燃气的基本目标。因此，智慧燃气系统基于双向通信网络，将数据从智能表计和其他传感器设备发送到公用事业平台，通过智能软件和专业技术人员的分析。这些数据将为燃气公司提供提高运营效率的基础。
保障供气安全，简化运营模式，提高运维效率是智慧燃气的核心目标。基于无线组网的AMI系统支持燃气公司与仪表之间的远程通信，对比传统的每月或双月人工抄表或现场执行日常操作，可以显著降低运营成本，不仅包括工程师工时成本，还包括车辆、手持设备、燃料等成本。在AMI系统部署以后，一年内远程抄表功能可以节省大约28,000个工单，7500个工时。
AMI系统可以提前预判终端用户的问题，技术人员会在入户解决问题之前，获得更多解决问题所需的信息。同样的，通过调取用户的详细数据，呼叫中心和客户服务人员，就可以在次接到用户投诉电话时，完成问题的解决，提高一次解决问题的成功率，减少工单和部门间协作。
数据传输的可靠与安全，以及持续推动大数据创新的能力，是智慧燃气的重点目标。公共事业专用物联网系统采用点对多点的星形网络，通过专用的无线频谱进行通信，可以有效避免干扰，实现更远距离的覆盖能力。而且使用专用频谱的基站数量远远少于共享频谱解决方案的基站数量。
步骤2：投资建设可靠安全的通信网络
双向通信网络是智慧燃气系统的基础，是燃气公司与用户之间传递信息的通道。每个燃气公司，在选择网络时都必须考虑其具体需求和优先级。
公共事业专用无线物联网络安装灵活。采用专用频谱的无线通信系统，按照无线电管理规范要求发射无线电信号，通信受到保护减少干扰，这就会比公共频谱具有更强的覆盖能力。因此，专用频谱的无线基站数量大大减少，这样可以支持在系统生命周期内，以较低的基础设施投资，部署连续覆盖的网络。在环境复杂或具有挑战性的密集城市地区，可以更好地控制投资成本，同时获得系统的大可靠性和性能优势。而且，单基站系统的容量也会大幅提高，系统可以连接更多终端来进行业务扩展，以支持更多的客户。
通信网络应该基于开放的标准，保证燃气公司在进行元器件，设备采购过程中的灵活性。公用事业单位需要从一个或多个供应商处选择仪表，智能设备或仪表数据管理软件。因此，通信网络必须支持互联互通，这就可以将上述组成部分无缝集成到统一的智慧燃气系统中。再者，如果公用事业单位使用的系统具有通信互操作能力这也为支持未来创新应用打下基础。
采用开放的，标准化的方式构建物联网系统，是提供智慧燃气方案相关企业的基本原则。因为客户在自动抄表的基础上，具有更长远的产业升级和技术创新需求。网络基础设施的标准化和灵活性为客户后续叠加技术做好准备，实现快速，或者满足更多样，更灵活的智慧燃气的专业需求。
双向通信网络的开放性需要面对来自互联网和企业网络的信息安全威胁，因此数据安全性问题至关重要。水、电、燃气等公共事业单位涉及到国计民生，选择一个能够稳定运营、可靠、可管理的通信网络至关重要。终端用户，监管机构和燃气公司都会密切关注智慧燃气系统的信息安全性，以确保运营和隐私得到保障。
采用基于专用频谱的标准化的无线物联网络，更适合应用在上述智慧燃气、智慧水务等公共事业单位。专用物联通信网络，使用无线电管理委员会授权的专用频谱，有效的控制信号干扰，实现数据通信的物理隔离，并采用专网安全架构和加密方式。
基于专用频谱的标准化的无线物联网络的智慧架构
步骤3：连接先进的自动监控设备入网
燃气公司在专用无线通信网络的基础上，装备现有和新型的智能设备。非机械计量表计集成了新型传感器同时具有监测功能，已大幅推进天然气计量水平的提升，并将继续在促进建设智慧公共事业系统方面发挥重要作用。随着新型计量技术(如超声波)取代了机械计量技术，天然气公司将应用创新的、高度集成的、功能丰富的新型表计，比简单抄表读数具有更显著优势。
超声波工商业燃气表的成功商用，是自皮膜表、涡轮表、罗茨表以来燃气计量技术的重大进步。而且在其紧凑的外壳内，超声波燃气表可以集成温度和压力校正功能，相比传统的外置温压修正仪，节省了大量空间和投资。
每年，燃气公司都会指派数千个工单来关断户用供气，以确保安全，应对欠费等问题。如果技术人员无法远程控制表计，则需要额外的交通、入户、物业等成本。通过使用双向无线通信模组和远程燃气关断设备集成，公用事业单位可以实现远程关断。远程控制还有助于保护员工安全，减少工伤事故的概率，例如宠物攻击、不友好用户、划伤等。
智能燃气表除了上述简单的关断功能外，还可以从指定的表计中读取压力，在线查看供气水平，避免断气等。为了提高用气安全，如果采集到的数据出现一些异常，例如压力达到预定的门限值(过高压、过低压)或者温度升高(可能指示火警)等等，燃气公司可以根据以往的经验提前定制告警，进行自动关断供气，减少事故的发生。智能燃气表还具有倾斜报警和篡改警报功能以防止盗气行为，内置的数据日志记录各种告警、事件和时间戳信息。如果检测到振动(例如地震活动)，将实时通知燃气公司，同时对表计自动关断。未来，还可以连接户内的一氧化碳，烟感或煤气探测器，以增加室内安全。
目前天然气在各领域使用的占比
在不久的将来，超声波燃气表将继续把通信和其他新功能集成于一体。届时超声波燃气具有完整通信、远程阀控、供气压力监、燃气泄漏检测、内置智能应用以及报警功能的智能燃气表，将在提高公用事业的运营效率和安全性方面发挥重要作用。
展望未来，燃气公司可以将AMI网络与阴极保护监控系统集成于一体。进一步提高管网维护的集中度。中国每年腐蚀成本达到2万亿元人民币。腐蚀也是世界各国面临的共同问题，每年腐蚀成本约占各国国内生产总值的3%—5%，大于自然灾害、各类事故损失的总和，其中25%~40%的腐蚀成本可以避免。据估算，全球管道腐蚀成本为2.2万亿美元。
步骤4：提供可执行性的智能数据分析
智慧燃气系统将为燃气公司提供比以往更多的数据，洞察的商业机会。从提高抄表频率到整个管网监控，智能应用正在推动更高标准的运营效率，客户服务和系统安全。
自然的天然气管道图
户用燃气表通常每月或每两个月抄表一次。对于每两个月抄表一次的用户，未抄收月份的计费，通常是根据用户用气习惯人工估算的，人为错误影响计费准确性，这会增加用户投诉并降低满意度。安装AMI系统后，可以按小时级读取数据，为公共事业单位提供完整的数据和其他相关的详细信息。展望未来，超声波等新型计量仪表，可以提供更为详实的用气数据。
例如，智慧燃气的使用客户目前每天从其AMI系统中读取每小时读数，并将其每日发送至客户信息系统中，每天的抄表成功率超过99.5%。每小时读取提供的数据对于判断异常情况(如使用率峰值)和完善各种后台功能(如审计和计费)非常有价值。
不同的公用事业单位将这些数据应用于多种领域。运营人员可以深入的了解系统的性能，优化资源的分配；包括客服和计费人员，这样就可以收集更详细的账户信息，提高客服质量。
步骤5：执行积极的用户交互策略
从智慧燃气系统收集的数据可帮助燃气公司改善客户服务，并为客户提供访问信息的渠道，使他们能够在能源使用方面进行合理的选择。燃气公司主动向客户推广有关智能表计和无线抄表的优势和知识，解决终端用户的疑问。
燃气公司已经开始为客户提供更多更详细的用气信息，这同样会激发出更多的商业机会，其中在线门户网站，手机APP是常见的方式。相比而言，一些公共事业单位则更快一步，他们通过家庭能源管理设备推送这些信息。这些信息使客户能够尽可能多地了解他们的能源使用情况以及更清晰的了解账单。随着时间的推移，通过优化账单、引导消费的方式，有助于培养客户的节能行为，提高节能减排的社会效益。
智能电网计划已经在AMI领域里进行了广泛宣传和用户引导，这对燃气公司的改造具有帮助和参考意义。同样燃气公司也应该采取积极主动的方式，通过网站、新闻、广告等方式与客户沟通有关部署AMI系统的优点和变化，与当地政府和媒体合力进行宣传。
用户互动水平的提高以及计费数据更加透明化，还有助于公共事业单位识别用户的行为，并提供节能的建议。随着时间推移和用户趋势的积累，公用事业单位可以提供环保建议或向用户推出新的服务。
小结和展望
目前，天然气企业正处在业务快速发展时期，技术创新不仅帮助燃气企业应对优化运营效率的挑战，而且为长期的产业升级带来机遇。在提高整个运营效率的基础上，天然气企业将发掘出投资AMI系统，建立安全可靠的通信网络的优势和潜力。城域规模专用通信网络，将各种监测和控制设备连接到网络中，通过专业的数据分析，提高运维效率和客户满意度。
(原标题：只要五个步骤，完成下一代智慧燃气的建设)
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