物联网智能燃气表实施阶梯气价计费的途径

邵泽华

(成都秦川物联网科技股份有限公司， 四川 成都 610100)

1 概述

阶梯气价的实施在一定程度上改变了当前的燃气定价方式，也对燃气表提出了更高的要求[1]。本文对物联网智能燃气表实施阶梯气价计费的途径进行探讨。

2 物联网智能燃气表结构和功能[2]

按阶梯气价计费的物联网智能燃气表结构见图1。主要包括阶梯气价主控制模块、无线通信模块、时钟芯片、机电转换单元、机械计量单元、显示器等。

图1 按阶梯气价计费的物联网智能燃气表结构

阶梯气价主控制模块包括处理器、存储器、电子计量单元。处理器分别与存储器、电子计量单元、时钟芯片、显示器、无线通信模块连接，接收电子计量信号和来自燃气公司远程管理平台的价格方案指令、用户购买气量信息(储存至存储器中)，并将表端时钟芯片的时钟信息与燃气公司远程管理平台的时间进行同步。电子计量单元用于接收机电转换单元的电子脉冲信号。存储器用于存储信息，包括用气量信息(历史计费周期及当前计费周期的累计用气量等信息)、时间信息、气价方案信息(包括价格方案指令信息、表端阶梯气价历史使用信息及当前阶梯气价生效时间信息)，还储存有充值气量数据(预付金额)，处理器按照当前计费周期用气量及阶梯气价方案进行气费计算，并从预付金额中进行扣除。

无线通信模块用于实现燃气表与燃气公司远程管理平台之间的通信，除可接收燃气公司远程管理平台的价格方案指令等信息，也可向燃气公司远程管理平台发送表端信息。

时钟芯片中存储有表端的时钟信息，是物联网智能燃气表何时执行相关功能的依据。

机械计量单元采集到的燃气流量信号属于机械计量信号，是电子计量的基础数据。机电转换单元将机械计量信号转换为电子脉冲信号后传输给电子计量单元，由电子计量单元转换为电子计量信号，同时记录计费周期内的累计用气量并储存至存储器中。

显示器用于显示物联网智能燃气表状态信息，包括时钟信息、气价信息、用气量信息、阀门状态信息等。

燃气公司远程管理平台用于燃气公司燃气业务的综合管理，能够接收表端信息，也能向表端发送控制信息。

3 阶梯气价方案与计费原则

① 阶梯气价方案

为方便燃气公司按政府部门规定的价格指令进行实时调价，物联网智能燃气表阶梯气价主控制模块的存储器储存了多套阶梯气价方案，并支持阶梯气价周期的开始时间与持续时间的设置。处理器根据每套阶梯气价方案开始时间，与时钟芯片中的当前时间进行比较，判断当前时间是否满足新阶梯气价方案的执行时间。若满足条件，则将当前阶梯气价方案替换为新阶梯气价方案，反之维持当前阶梯气价方案不变。

气量分为三档：一档气量范围[0，V1]，二档气量范围(V1，V2]，三档气量范围(V2，+∞)。各档对应不同气价。V1、V2为气量的分档限值。

② 计费原则

在一个计费周期内，对于预付费燃气表，在处理器读取累计用气量(为判定阶梯气价)的同时，累计用气量每增加1 m3扣费一次。

4 确保实施阶梯气价的措施

① 时钟同步

燃气表与燃气公司远程管理平台时间的一致性是保证阶梯气价方案执行效果的基础，应尽量避免出现偏差，导致计费及调价不统一。

可将燃气公司远程管理平台的时间信息直接集成在阶梯气价方案指令中，每次燃气公司远程管理平台向表端发送阶梯气价方案指令时，即可进行一次时钟同步。

然而在实际应用中，燃气公司远程管理平台与表端的通信频率比较低，存在长期不进行通信的可能，难以进行时钟同步，易造成表端与燃气公司远程管理平台之间的时间出现偏差，有必要定期对表端进行时钟同步。因此，即使在不发送阶梯气价方案指令的情况下，燃气公司远程管理平台也应定期向无线通信模块发送单独的时钟同步指令，确保二者的时钟同步。

② 阶梯气价周期已执行时间的计算

在一些场景下需要知道当前阶梯气价周期的执行时间，这需要处理器能够准确计算截至统计日(统计日在当前阶梯气价周期内)当前阶梯气价周期已执行的时间。

截至统计日当前阶梯气价周期已执行的月m的计算式为：

m=1+mod(mcur+mcyc-ms,mcyc)

(1)

式中m——截至统计日当前阶梯气价周期已执行的月

mod——求余函数

mcur——统计日所在月份

mcyc——当前阶梯气价周期(月)

ms——当前阶梯气价周期的起始月份

以某阶梯气价周期为12个月为例，起始时间为2019年5月1日。统计日为2020年2月15日时，由式(1)可计算得到截至统计日当前阶梯气价周期已执行的月为10个月。

③ 气价判别

对气价的准确判别，是确保阶梯气价环境下计费公平的前提。处理器读取存储器中当前计费周期的累计用气量，判断该累计用气量所处的档。

累计用气量达到某一档气量上限之前，每增加1 m3处理器读取一次数据。当接近某一档气量上限时，按计量分辨力(家用燃气表为0.01 m3，工业燃气表为0.1 m3)为步长读取累计用气量，当累计气量达到该档气量上限+1 m3时，恢复按每增加1 m3读取一个数据的策略。

5 结语

阶梯价格的施行是国家推进天然气价格改革，理顺天然气不同气源之间以及天然气与其他能源产品之间的合理比价关系的一项重要举措，是关系到国计民生的一件大事，也是必然趋势[3]。阶梯气价的实施，不仅保障了基本用气需求，而且能够唤醒用户的节约意识。