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摘要：随着物联网技术的发展，人工智能的应用已在各行业全面的应用，燃气行业点多面广的服务形式，对人工智能的需求更为迫切。特别在燃气抄表及管理方面，人工智能的应用更有意义。
关键词：燃气抄表；人工智能；节能降耗
1.引言
1.1国内抄表应用现状
目前国内各燃气公司在民用燃气管理普遍存在抄表难，大量用户用气量无法及时统计，燃气数量及时汇总更难，即使在条件成熟、抄表率比较高的区域，仍存在用户的抄表时差较大，最终统计数据的应用价值不高，更无法应用大数据分析这种先进的手段。这种状况主要还是因为抄表方法落后造成的。目前国内通用的抄表方式主要有以下几种：
（1）人工抄表由抄表员完成抄表任务，这种抄表方式是最传统的方式，由于需要上门抄表，抄表难度非常大，抄表人工成本高，抄表成功率低，全部数值收集的时间更是无法统计，无法完成同步抄表。（2）半智能抄表采用半智能化的气表，气表能够通过一定的技术手段实现有限距离的远程，抄表员通过手持抄表终端在一定范围内唤醒燃气表的无线传输功能，将燃气表的数量传输至手持终端，手持终端再将数值传至系统汇总，这种抄表成本较高，抄表员抄表区域有限，抄表时间很长，无法完成同步抄表，燃气表与手持终端之间只能进行数据传输，燃气表的数模转化存在一定的误差率，一旦数值产生误差无法及时核准，容易造成纠纷。由于数据收集存在时间差异，无法应为大数据分析进行科学合理的统计分析。（3）远程抄表目前远程抄表主要有三种方式：
a通过有线转无线的方式完成抄表
收集器通过有线的方式连接各气表，再通过无线网络传输至平台，需要进行综合布线，施工难度大，维护难度大，系统稳定性差，数值无法及时核对，实际使用过程中连接线缆老化或破损后很难甚至无法及时修复，随着使用时间的增加，抄表成功率越来越低，不得不在此使用人工抄表，远程抄表的及时准确的性能无法充分发挥，甚至随着时间的推移，燃气公司抄表成本还会增加，使用效果很差。
b采用物联网表
最初的物联网表是每户表直接通过无线网络连接平台，单户的通讯成本高，造成单户抄表成本高甚至高于人工抄表成本，另外只能进行数值的无线传输，造成数值无法及时核对，一旦数值产生误差无法及时核准，容易造成纠纷。由于总得抄表费用太高，准确性存在一定的问题，燃气公司无法接受。随着传输技术的发展，物联网表又推出了通过无线方式连接收集器，然后由收集器二次将数据传输至系统的抄表方案。采用物联网表，由于目前无统一的标准，多加用户之间很难融合，燃气公司容易受表厂制约，表与服务分离，后期服务难度大，表的成本高，后期维护费用高，用户需要更换新表，施工难度大，周期长，如果逐步更换，燃气公司很长一段时间内无法实现全用户远程抄表，必须采取多种超表方式共用，很长一段时期内，抄表费用会大幅增加，实施后，燃气公司后期更换气表的费用成倍增加，抄表数值无法及时核对。由于种种局限性的存在，造成推广过程很慢，无法完成快速全面的升级。
c增加专业设备
通过在目前燃气表上曾加专业数据采集终端，由数据采集终端完成燃气表数值的采集，再将采集的数据发送至数据收集装置，由收集收集装置将数据转送至系统。但该方式受传输技术的制约，传输只能是数字，采集终端不但要采集燃气表数值还要进行就地识别，这样造成终端设备成本很高，抄表数值无法及时核对，一旦产生错误后，终端设备与表厂互相推诿，燃气公司很难确定责任，加之改装成本高，燃气公司很难接受此方案。由于受到抄表技术的制约，造成燃气公司很难及时的汇总燃气用户的全部用气信息，更无法全面的进行数据汇总及分析，燃气公司以及燃气用户即使希望科学的调配资源合理的降低能耗苦于无法提供科学的数据支持，无法及时有效的实施改进措施。燃气行业仍处于比较传统的管理模式，如果要更加科学的分配燃气资源有效的利用燃气资源合理的节约燃气资源，燃气行业迫切的需要提升管理手段。
1.2研究的目的
随着“互联网+”、信息采集技术、通讯技术及数据识别技术的发展，全面实现燃气远程抄表有了强有力的技术保障。用户燃气数量的及时汇总与统计可变为现实。结合大数据分析技术，全面的分析掌握用气情况及科学调配燃气资源有了可靠的技术支持。本项目的研究目的就是通过先进的信息采集手段、科学的数据分析方法的综合应用，全面的评定用户用气情况，为燃气公司科学的分配燃气资源、用户提高用气效率、行业管理部门制定科学合理的燃气阶梯价格管理提供充分的数据支持，推进政府、燃气企业及用户节能降耗工作更加科学有效的实施。
1.3研究的意义
燃气智能能效管理系统通过先进技术的应用与现在化的服务体系的运行，着力打造以“互联网+”技术的应用为基础，以基础服务加增值服务为目标的综合性应用系统。通过系统的应用从而达到提高燃气公司的管理效率，降低燃气公司的运维成本，提高燃气公司的服务质量，增强燃气公司运维的安全，完善燃气公司合理科学的调配燃气资源的能力；增强用户对燃气消耗的掌控，完善用户对燃气消耗比的自评价能力，促进用户科学合理的使用燃气，为政府指定科学合理的节能降耗措施提供更加充分的依据。通过系统的应用，能够在以下几个方面取得显著的经济和社会效益。同一时间内取得燃气公司各级气表的数值，燃气公司可方便的汇总各级气表的数值，方便的汇总经营参数，燃气公司能够准确的汇总经营成本，解决了长期困扰燃气公司无法及时核对用气量的问题，为燃气公司的成本核算提供准确及时的数据支撑。通过“互联网+”技术的综合应用更方便的将先进的服务模式及理念延伸至燃气领域，为燃气用户提供更便捷高效的服务，不仅能够大幅提高燃气公司的服务能力，而且会大幅提高燃气用户的使用体验，真正将“互联网+”技术的便捷性用于改善民生的环节中。能够将大数据技术方便的引入燃气行业，通过对系统收集数据的专业化分析，能够为燃气公司提供更全面的数据支撑，为燃气公司有效的实施供给侧改革提供充分的数据支持，做到同样的投入不一样的收入的投资效果，提高燃气公司的投资收益率。通过多种统计分析技术的应用，能够及时发现用气的异常现象及时处理异常情况，确保了燃气系统运行更安全更可靠。用先进的技术为用户提供更可靠更安全的服务，有效的提高了燃气用户的用气安全性，大幅降级燃气危险事故发生的可能性。用户能够及时的掌握每一阶段的用气数量，同时可利用大数据分析方法分析地区同性质用户的综合平均能耗，用户可以方便及时的将自身用气数量与综合平均用气量进行对比，便于用户及时掌握自身用气量与平均用气量的差异，为用户及时改进用气方式或方法，提高燃气的使用效率，合理的降低能耗比提供充分的数据支持及科学的评价。促进用户形成科学的节能应用体系。
大幅提高燃气公司外勤服务人员的服务效率，降低外勤服务人员的劳动强度，燃气公司在不增加人员的情况下大幅提高公司的服务效率及服务能力。燃气公司在不增加管理成本的情况下，能够服务更广泛的区域，大幅度的提高燃气公司的盈利能力。系统采用通用技术架构，具有强大的拓展能力，在公共服务领域不仅具备纵向拓展能力而且还具备横向发展空间。为公共服务领域提供更全面的服务平台打下良好的基础。采用独立燃气表外的数据采集方式，便于燃气公司短期能及时的全面提升区域的技术能力，降低燃气公司全面升级系统的成本，特别是对旧小区的改造升级成本。
独立于表外的采集设备可降低燃气公司日后的运维成本，由于采集终端的使用频率较低，使用寿命可能远大于燃气表的使用寿命，燃气公司在日后的运维过程中可以有效降低更换燃气表的成本，节约燃气公司的运维成本。
采用独立采集集中服务的框架设计方案，降低单户改造成本，提高后台的利用效率，大幅节约燃气公司的升级改造成本。为行业主管部门指定更加合理完善细致的燃气阶梯消费价格提供充分的数据支撑，为用户有效的评价节能降耗措施实施的效果提供客观充分的数据支持，促进有效的节能降耗措施的快速实施。
2项目主要内容
2.1研究内容
2.1.1燃气表数值智能采集终端
通过对各种数据采集方式的分析，综合燃气应用现状，最终方案确定应用图片采集的方式，实现燃气数值的采集。
具体应用就是在燃气表终端添加图像采集设备，通过图像采集设备的采集将燃气表有效的信息拍照，并传输至服务器。燃气表终端的图片采集设备只进行数据采集并不识别，这样可以降低燃气表信息采集终端的硬件成本也可实现客户真实数据的存储。
2.1.2抗干扰能力强的大容量传输方案
由于目前大部分燃气表采用分户式安装，方案采取图像传输的方式，图像准确及时的传输是此方案的关键技术点。通过对各种传输技术的对比及应用环境的分析，最终确定采用433模块与中间收集器组网传输的方案。
433模块具有抗干扰能力强，穿透力强的特点，可以很好的满足燃气分户式安装的传输要求，而且433模块技术成熟，价格便宜，应用的可靠性高，同时可有效的降低终端的成本。但433模块的最大局限就是传输容量小，传输图片的能力非常弱，为了满足图片传输的要求，必须对图片进行前端和后端的处理，达到图片准确无误的传输。为此采用前端图片压缩、分割，后端组合复原的方式，传输过程中通过代码比对的方式确保传输信息的完整性。各节点采用自组网的方式，确保信息能够自动寻找最优的传输通道，采用多点最优自动组合的方式，网络自动选择最优路线，确保传输的速度及质量。
2.1.3图像智能压缩引擎
根据433模块的特性，必须将图像压缩至最小状态，同时要保证解压后图像可用，同时根据燃气应用的特点，实现燃气终端压缩，但燃气终端的运算能力很弱，图像压缩引擎要满足压缩效果强同时对硬件要求低的特点。
2.1.4智能全环境智能光线补偿系统
用户燃气表的安装方式多种多样，燃气表的光线情况很难控制，为了达到图片采集的要求，方案设计了智能补光措施，补光措施要求既要保证图像采集对光线的要求，同时也要控制燃气表面板反光对图片的影响，对光源的强度及安装位置都要进行合理的选择与布置，通过大量的实验最终选择补光罩的方案，光源采用二极管光源，通过补光罩对光源进行分散布置的方式，实现燃气表的智能补光。
2.1.5远程自维护系统
方案根据燃气用户点多面广的特点，燃气公司人员紧张的状况，在终端设备上设计了自动监测功能，能够定期的对系统的各种部件进行远程监测及故障报警，同时可根据燃气公司的要求进行远程的升级，确保系统能够按照燃气公司的要求及时准确的采集所需的信息。
2.1.6多功能便捷调整安装结构
方案考虑燃气表现在多种多样，为了适应各种燃气表的安装要求，设计了适配于各种燃气表的支架，能够符合图片采集终端安装要求的同时可适配通用的各种燃气表，同时安装便捷、牢靠，结构简单，制造成本低。
2.1.7高效图像识别服务系统
方案采用远端采集，服务器识别的技术路线，将识别的工作交给服务器进行，这样既可以降低信息采集终端的设计难度也可以降低制造成本。服务器根据终端采集的信息实现图片的自适应调整方案，可根据各个终端采集的图片进行自动调整，确保图片能够准确的识别，同时针对不能识别的图片实现自动补拍功能，确保信息采集时间的一致性，保障燃气公司售气量统计的准确性。
2.1.8用气量智能统计系统
方案将大数据分析与燃气终端用气量统计结合，可根据用气量的情况对用户进行智能的分类，实现用户分类管理，自动筛选重点客户，同时可根据用户的用气量情况及地区平均用气量进行对比，为用户的用气情况进行科学的引导，促进用户更加合理、科学的用气，节约能源。
2.1.9用气量异常智能预警系统
方案将大数据分析技术与燃气安全使用情况结合，根据用户的平均用气量与某一时段的用气量进行对比，当某一时段的用气量突然大幅变化时，自动提醒用户或燃气维护人员及时检查，用科技的手段为用户提供安全的保障。
2.1.10智能网损预警系统
方案根据燃气应用的特点，在网络传输架构中采用多级监测的设计，网络中的各个节点可自动监测传输的状况，将监测到的传输异常情况及时发送至服务器，服务器及时发送预警信息给维护人员，确保传输系统的稳定可靠。
2.2关键技术
根据燃气应用的特点以及燃气超标的要求，系统在设计时考虑超表的准确性、及时性，降低系统维护人员的工作量，提高工作效率，同时根据燃气数量准确统计后的应用加入统计分析功能，系统设计中采用的关键技术有：(1)数据同时同步获取(2)图像压缩(3)断网自连（自动更换链路）(4)硬件自动在线升级(5)快速、准确的智能识别(6)同步、异步多地存储备份(7)自动任务系统(8)自动分析、统计(9)分布式传感网络
3.项目研究的技术路线
系统设计总体采用总分总的设计思路，先总体确定技术方案，然后分布完成各项设计，分布测试，最后总体测试。系统划分为2部分4点进行设计：
第一部分是系统平台研发，分为两点，其一是平台总体框架的设计，其二是服务软件的设计；
第二部分是智能终端研发，分为两点，其一是采集终端硬件设计，其二是采集终端嵌入式软件的设计。各分布设计完成后先进行分布测试，最后整体测试。
4.项目的工作基础和主要设备条件
a山东城市建设职业学院
项目总负责，负责编制项目调研报告、开发计划，调配各方资源，协调各方可发及配套环境的需求计划，联络各方信息，协调使用环境，协调测试环境搭建，负责项目总体评估
b济南思漫设备科技有限公司
具体负责系统开发费用的落实，负责整体设计研发、测试任务。包括系统平台及服务软件的研发，采集终端设备的研发。
基础条件：笔记本电脑两台、台式电脑三台、服务器一台、云服务器一台、示波器一、3D打印机一台、万用表3台、白光焊机一台。
c山东省燃气热力协会
具体负责收集政府、燃气公司及燃气客户的需求信息，负责协调测试地点及测试环境的搭建。
d中国电信集团系统集成有限责任公司山东分公司
具体负责提供服务器运行环境及3G/4G网络服务。
5.成果内容、表达方式、名称
5.1成果内容
通过燃气智能能效管理系统的研发预计取得三个方面的成果：a形成高效高容量的燃气远程管理平台，通过平台的运行能够方便的为各燃气公司方便及时的汇总所有用户的燃气使用量、发现并及时预警异常燃气使用情况；为用户提供及时的用气信息。b高效低廉的智能采集终端及信息传输设备，根据燃气行业的现状，研发成功性能全，成本低，可推广性前的燃气信息智能采集终端及信息传输设备。c形成燃气信息大数据分析模式，通过利用大数据分析的服务模式，能够为行业主管部门提供详实的区域燃气消耗情况及合理燃气消耗数值、为燃气公司提供区域性燃气消耗汇总及变化趋势分析，为燃气客户提供合理燃气用量参考值及自身用气情况。
5.2成果的名称及表达方式
a燃气智能能效管理平台综合性网络平台，通过互联网及移动互联网能方便的接入
b燃气信息智能采集终端硬件设备，样机完成。
c燃气信息智能传输终端硬件设备，样机完成。
d燃气综合使用信息发布平台综合性网络服务，能够通过互联网及移动互联网方便的为客户提供所需信息。
6应用前景、效益
通过系统应用能够为行业主管部门、燃气公司、燃气用户三方面提供良好的经济效益和社会效益。a行业主管部门通过及时的收集各类用户的用气信息及汇总，通过应用大数据分析手段为行业主管部门提供各类用户合理经济的用气量参数，方便行业主管部门在制定阶梯用气价格时，可根据不同用气类型指定更详细更合理的价格体系，通过更加有效的经济手段推动节能降耗工作全面的实施。b燃气公司燃气公司通过系统的应用能够在公司管理，服务模式得到全面的提升。首先是公司管理方面，系统能够在同一时间完成对所有气表信息的同步采集，燃气公司可以方便及时的得到所有总分表的用气统计，这样可以便于燃气公司进行及时的成本核算，避免了过去由于无法及时完成汇总用气量，无法完成精准成本核算的管理漏洞。其次，燃气公司能够及时的发现漏气偷气现象，有效控制了过去无法控制的损失。再次，通过大数据分析，燃气公司能够及时的掌握各类用户用气量的变化趋势，合理的调配燃气资源，有效提升燃气公司的经营效率。第四，燃气公司管理智能化水平全面提升，有效的节约了人工及管理成本，提高服务质量，为用户提供更加方便快捷的服务。c燃气用户燃气用户能够的方便的记录各阶段的用气量统计信息，通过自身情况的对比及时调整用气方案或持续优化节能措施，节约用气成本。通过大数据分析的应用，能够方便的获取同类用户最优用气量或最佳用气量，便于在以后采取更有效的节能措施，从而促进各类用户持续的进行节能技术的提示提供可靠的有效的依据。
7结论
由于该项目采用数据采集与计量器具分离的设计原则，项目完全可以复制推广至水、电、暖等公共服务的计量取费中应用，完成四表合一的整合性服务。
总之，通过燃气智能能效管理系统的综合应用，能够更好的为各类用户在成本管理，节能措施的改进，节能技术的提升提供更有效的数据支撑和及时的监控手段，为节能降耗工作的开展提供科学合理的管理依据。
参考文献：
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