浅谈无线远传燃气表的现状与发展趋势

廖瑞

内江华润燃气有限公司 四川 内江 641100

随着城市燃气的普及应用和信息通讯技术的不断发展，无线远传通信燃气表在近十余年发展迅速。城市燃气行业为了更好的抄表远程管理，多数已将原有的普通膜式表和IC卡表逐步更换为适应智慧燃气发展和企业需求的无线远传燃气表。下面就我国目前无线远传表的应用现状和发展趋势进行介绍和探讨。

无线远传燃气表是以微处理器和无线通讯模块为核心，通过无线方式与外部设备进行数据交换的燃气表。它在基表上安装了传感器、处理器、液晶屏、通讯设备和阀门等部件，是一种集微电子、通讯和网络技术于一体的新型燃气表，也是燃气企业提高信息化水平和计量管理水平的重要技术手段。

无线远传燃气表大致可以分为以下几类：

1、按数字化转换方式分为：脉冲计数式、光电直读式、数字图像识别式

2、按抄表方式分为：现场点抄、现场集抄、远程集抄

3、按信息流向分为：单向、双向

4、按传输通信技术分为：无线电调制解调通信技术远传表和物联网技术远传表。无线电调制解调通信技术又细分为：FSK、GFSK、LoRa三种技术，物联网技术细分为：GPRS、NB-loT技术。

无线远传燃气表的技术发展和更新换代主要体现在传输通信技术方面，因此以下从该方向探讨我国城市燃气行业无线远传表的现状与发展趋势。

调制解调通信技术是利用无线电技术进行传输，燃气表、采集器、集中器均安装无线射频模块，表、采集器、集中器之间通过无线组网方式进行通信。采集器将燃气表的数据进行收集，由集中器通过GPRS/CDMA进行远距离传输。系统主要由远传表、采集器、无线数据传输模块、后台管理系统等组成。调制解调通信技术从2005年左右开始推广应用，目前已经历了3代技术发展。

第一代FSK调制解调通信技术

FSK技术即频移键控技术，是使用较早的一种传输方式，它用载波的频率变化来传递数字信息。该技术抗衰减、抗噪声相对较差，因此通讯距离较短、容易受环境干扰。它采用人工路由组网，单表顺序连接，采集器定期主动采集燃气表的数据并储存, 工作人员采用手持抄表器与采集器现场通信采集。相较其它调制解调技术耗时费力，且因采用单表顺序组网，抄表效果受挂表率因素影响，是最早开始应用的无线远传表。

第二代GFSK调制解调通信技术

GFSK技术即高斯频移键控技术，是在FSK调制之前加上一个高斯低通滤波器来限制调变后的信号频谱宽度，在通信上能限制频谱宽度的传输并降低功率消耗，具有功率谱集中、频谱较窄等特性。相比FSK技术数据传输更稳定、抗干扰性能提升、传输速率加快。在网络结构上采用自组网，单表相互连接、传导，统一与集中器通信，集中器通过公网远程传输至后台管理系统。该技术具有抄表效率高的特点，节省了人力现场采集。但因燃气表企业的私有协议，各厂家燃气表具之间不具有互换性。

第三代LoRa调制解调通信技术

2015年以后通信技术逐步发展到第三代LoRa技术（即通常所说的扩频通信技术），扩频通信是将频谱扩展后再进行传输，其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。但LoRa技术不仅包含扩频技术，还融合了前向纠错编码技术以及数字信号处理技术。LoRa与FSK、GFSK调制方式相比具有以下优势：第一，通信距离远10倍左右；第二，模块兼容FSK、GFSK模式；第三，低功耗使得电池寿命延长；第四，提供了超过FSK的同步信道间隔抑制改进。LoRa技术无线远传表扩大了无线通讯链路的覆盖范围，实现了远距离无线传输，功耗降低，抗干扰性、抗衰减性和数据保密性都得以提高。目前已成为国内主流的的无线技术，基于LoRa扩频技术的无线远传燃气表近年来也得到迅速发展。

上述三种技术无线远传燃气表从本质上讲都是“小网+大网”的模式，在小范围内人工组网实现数据传输，再通过公共网络与后台管理系统通信。由于存在人工组网、电源解决较难、各厂家协议接口不统一不兼容等问题给后期燃气企业运维带来一定不便。物联网燃气表则摒弃了短距离、低速率无线网络，转而采用移动公共通信网络。物联网燃气表主要通过通信运营商的GSM/GPRS无线公网，实现数据远传及控制，物联网燃气表没有中间传输网络，不用组网，类似于手机，每只表数据直接通过公网传输，主要有2种技术。

GPRS物联网表技术

GPRS是基于GSM系统的无线分组交换技术。物联网表采用的GPRS通信技术有两种：GPRS短信方式和GPRS流量方式。均是以燃气表为基础，增加GPRS通信模块和手机SIM卡，目前多数仍采用移动通信技术2G模块，也可视需求采用4G模块。它采用电信运营商的授权频段通信，只要在公网覆盖范围均可实现数据通信，网络成熟、信号稳定，具有传输距离远、数据传输稳定性强、安装方便的优点。可实现不同厂家表具的互换，既可以集中使用也可以零散单独使用，燃气表直接与后台管理系统通信。但存在功耗较大、信号覆盖盲区、SIM卡管理繁琐、2G通信技术更替的风险和不足。

NB-loT物联网表技术

NB-IoT是基于蜂窝的窄带物联网的技术。是近两年非常火爆的新兴技术，NB-IoT支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少、架构优等特点。它由华为公司主导制定，2016年6月由3GPP正式发布的标准。相比传统GSM，它一个基站可以提供10倍的面积覆盖且室内穿透力强。一个200KHz频率扇区能支持10万个海量连接。因其低功耗的特点，电池使用寿命得以延长。目前单个连接模块不超过5美元，随着普及应用模块价格会得到进一步下降。近年智慧城市逐步兴起，物联网技术得到广泛应用，部分燃气表企业已经实现NB-loT物联网表的商业化应用，少数燃气企业已开始探索试用。预计未来几年该技术物联网表会快速推广普及。

综上所述，无线远传燃气表的发展和更新换代主要是表现为通信技术的发展。伴随电子、网路、通信技术的进步，燃气表的智能化和远程管理服务将作为一条主线贯穿始终，传输通信技术的发展水平将决定燃气表智能化和远程管理服务的实现效果。随着智慧城市的兴起、物联网、大数据、云计算的应用，基于LoRa调制解调通信技术的无线远传表和基于NB-loT技术的物联网表将会是未来几年城市燃气企业无线远传表发展应用的主流。