[发明专利]基于光照振动互补环境能收集技术的直读式无线燃气表

说明书

技术领域

本发明属燃气表自动抄表的技术范畴，特别是指基于光照振动互补环境能收集技术的直读式无线燃气表。

背景技术

随着城市化进程的持续推进和住房条件的不断改善，高层住宅大量涌现、日渐成为居住的主流业态；伴随高层住宅如影相随的水、电、燃气表的抄表难度亦倍增加剧。通过业界数十年的不懈努力，水电抄表问题相当程度上得到了解决或缓解。杭州推行一户一表之日，就是水表抄表难题不复存在之时，此外一户一表有利供水品质的改善，因此居民乐意为“一户一表”付费买单；在杭的新建高层住宅中标配集中式电表屏，电表的抄表难题迎刃而解；唯独燃气表的抄表举步维艰，不见起色！杭州管道天然气发展迅速，2012年管道天然气用户逾57万户，较2011年增长8.95％；但是时至今日杭州管道天然气公司的抄表模式依旧：抄表员定时入户实地抄表。燃气作为国家公共事业的重要组成部分，是居民日常生活中必不可少的能源；燃气表与水电表不同，从使用的安全视角考量，现有技术条件下不允许将其移到户外；換言之，燃气表无法复制水电表的成功之路--变更计量表安装地点。入户人工抄表模式存在诸多缺陷：企业承担高昂的人力成本压力，苦不堪言；抄表员劳动强度大、效率低，漏抄误抄率高、抄表数据的质量欠佳；用户体验差，居民不认同。

1986年，美国建立了自动抄表研究协会，旨在发展和推广自动抄表技术。2000年，国家科委和建设部在《2000年小康型城市住宅科技产业工程示范小区规划设计导则》中提出解决入户抄表问题；2004年6月1日，建设部正式颁布行业标准：《JG/T 162—2004住宅远传抄表系统》和《CJ/T 188—2004户用计量仪表数据传输技术条件》；2009年10月19日，再次颁布融合各方意见的行业标准《JG/T162—2009住宅远传抄表系统》。一系列标准的颁布对规范自动抄表行业，推动行业技术进步具有积极的意义。遗撼的是燃气抄表却与标准的要求大相径庭，有必要在分析、评估燃气自动抄表领域各种解决方案和技术的基础上，否定落伍的技术、汲取合理的成份，设计燃气自动抄表的基本体系框架。

·IC充值卡解决方案。IC卡易受高压攻击损坏，不支持燃气售价随行就市的企业需求；电池更换烦人，欠费充值麻烦。固有的技术缺陷和用户体验差，风糜一时的IC充值卡解决方案终成弃儿。江苏扬州市曾是首批吃螃蟹者，2003年该市全面停用長达6年时间跨度的燃气IC充值卡系统。

·有/无线抄表解决方案。有(专)线抄表的投资不菲、抄表专线常因人为破坏影响正常使用，布线和维护的工作量巨大，而且系统的可扩展性有限；围绕有线抄表解决方案的质疑声从未停息，有线抄表方案处于不断边缘化的进程中。无线抄表系统技术可靠、系统的伸缩性上佳，无需布线、运维工作量适中，无线解决方案在燃气抄表业务方面优势明显。

·脉冲/直读式测量。燃气表基表(表具内置机械计量)属一次测量，脉冲式测量为二次测量；理论上两者应一致、工程中两者呈差异(误差)；必须指出，脉冲式测量造成的误差属累计误差，累计误差对燃气表计量精度的损害是灾难性的。严格的学术研究范畴中，所谓的直读式测量与测量无关、本质上是一种位置识别技术和方法；因为其完全遊离测量技术和测量方法，称其为机械计量表具的“显示方式”倒也实至名归。2005年以前，使用较多的是脉冲式测量。脉冲数采技术落后、易受电磁干扰、数据稳定性和准确性不高；运行时需一直通电、功耗大，配设必需的后备电源又增加了技术的复杂度；渐行渐远的脉冲式测量逐步淡出了业界的视线。

综上所述，燃气自动抄表解决方案应聚焦直读式无线燃气表体系框架的搭建。鉴于燃气自动抄表差強人意的现状，本发明从直读式无线燃气表的不足切入，分析“不足”的源由，立足主流膜式燃气表的工况和抄表需求，设计消除“不足”的应对之策，提出可行的燃气自动抄表解决方案。

1、无线通信的室内传输性能亟待提高。国内燃气表无线抄表主要基于2.4GHz频率的ZigBee；由于ZigBee是标准协议，能得到成熟的软硬件套件支持、以及可供借鉴模仿的众多成功案例的协助；故技术门槛相对较低，自然成为业界的首选。频率与绕射能力成反比，高频ZigBee的绕射指标数据偏低、承担燃气表的室内传输力不从心。业界意识到问题的症结所在，如上海大众燃气有限公司曾尝试433MHz无线通信；433MHz无线通信需自行设计从底层到上层的协议、低功耗模式，技术门槛高、无疾而终。消除“问题症结”的应对之策是：移植有成熟软硬件套件支持的、低无线通信频率的EnOcean标准协议。