劉松濤，郭 敏，戴 繪，胡 靜

(1.天津市賽達(dá)燃?xì)庥邢薰?天津 300385；2.天津城建大學(xué) 天津 300384)

1 燃?xì)庵腔鄢硐到y(tǒng)建設(shè)構(gòu)想的提出

目前很多燃?xì)夤镜墓ど虡I(yè)用戶都安裝著各類型燃?xì)赓Q(mào)易計(jì)量表，通常以皮膜表、羅茨流量計(jì)、渦輪流量計(jì)和超聲波流量計(jì)為主，用以計(jì)量作為貿(mào)易結(jié)算依據(jù)，這之中有很多老舊表型因無法安裝數(shù)據(jù)采集終端，故無法進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，需要人工去現(xiàn)場(chǎng)抄表。以天津市賽達(dá)燃?xì)庥邢薰緸槔?，工商業(yè)用氣范圍包括天津市西青經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)微電子工業(yè)區(qū)、天津騰達(dá)工業(yè)園、大寺工業(yè)園及西青經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)區(qū)內(nèi)企業(yè)及周邊飯店等共計(jì)700 余戶[1]，還有相當(dāng)數(shù)量的老、舊表型需要人工抄表，主要存在以下問題：

①人工手動(dòng)抄表勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，已不能適應(yīng)企業(yè)管理現(xiàn)代化的要求。

②抄表員現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)抄表并計(jì)算用氣量，存在用氣量計(jì)算錯(cuò)誤的可能性。

③抄表員現(xiàn)場(chǎng)抄表后，一般都是幾天甚至一直到全部抄表完成后將所有抄表結(jié)算單集中給財(cái)務(wù)，如果每月抄表周期持續(xù)到整月，月底會(huì)導(dǎo)致財(cái)務(wù)工作量劇增，而且燃?xì)庥脩敉膊荒茉诋?dāng)月取到發(fā)票及時(shí)結(jié)算完畢，常常引發(fā)矛盾。

④抄表周期持續(xù)到整月，營(yíng)業(yè)報(bào)表統(tǒng)計(jì)人員工作量也劇增，氣量報(bào)表和營(yíng)業(yè)報(bào)表不能及時(shí)統(tǒng)計(jì)出來，會(huì)直接影響到公司氣量調(diào)配和向行業(yè)主管部門(如燃?xì)馓?或上級(jí)單位的及時(shí)報(bào)送。

⑤每月一些燃?xì)夤ど虡I(yè)用戶常常會(huì)有變動(dòng)，這些變動(dòng)會(huì)直接影響到計(jì)量表數(shù)量、表型、量程的變動(dòng)，如果不能及時(shí)反饋給計(jì)量管理人，常常會(huì)導(dǎo)致計(jì)量誤差及計(jì)量維修不及時(shí)。

針對(duì)以上比較突出的問題，基于成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)[2]，提出建設(shè)一套基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)網(wǎng)絡(luò)的智慧抄表系統(tǒng)，既能減少各部門工作量、提升工作效率，又能實(shí)現(xiàn)利用一套系統(tǒng)將所負(fù)責(zé)部門串聯(lián)起來管理的目標(biāo)。

2 智慧抄表系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)

在公司現(xiàn)有信息化基礎(chǔ)上，以成熟的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為主要手段，采用構(gòu)件化技術(shù)[3]，使應(yīng)用系統(tǒng)具有相應(yīng)的獨(dú)立性，各子系統(tǒng)能具有通用性，能夠適應(yīng)抄表結(jié)算流程中各個(gè)環(huán)節(jié)的個(gè)性化要求。

搭建NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)的智慧抄表系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)如下管理目標(biāo)：

①選擇一款集掃碼、識(shí)別計(jì)量表數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)手動(dòng)錄入、自主計(jì)算本月用氣量、打印氣量結(jié)算單、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到智慧抄表系統(tǒng)的硬件設(shè)備。

②抄表員現(xiàn)場(chǎng)抄表后，用氣量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到智慧抄表系統(tǒng)，智慧抄表系統(tǒng)和開票系統(tǒng)(航天金稅或百旺金稅系統(tǒng))對(duì)接，財(cái)務(wù)人員能實(shí)時(shí)收到數(shù)據(jù)，核實(shí)自動(dòng)生成的發(fā)票，如果無誤，即可實(shí)現(xiàn)批量打印，極大提升實(shí)時(shí)開票效率。

③抄表完成，氣量報(bào)表和營(yíng)業(yè)報(bào)表自動(dòng)生產(chǎn)，即可直接向公司、行業(yè)主管部門(如燃?xì)馓?或上級(jí)單位報(bào)送。

④每月一些燃?xì)夤ど虡I(yè)用戶燃?xì)庥?jì)量表的故障，會(huì)直接反饋到計(jì)量管理人員，以便及時(shí)跟進(jìn)維修；對(duì)表型的數(shù)量、量程的變動(dòng)，客服人員會(huì)及時(shí)反饋到計(jì)量管理人員，因此計(jì)量表的維修、檢定、更改等信息計(jì)量管理會(huì)及時(shí)在系統(tǒng)更新，隨時(shí)掌握計(jì)量情況。

綜上可知，智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)主要由兩大板塊組成：基于andorid 系統(tǒng)的移動(dòng)端抄表系統(tǒng)、電腦端業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

移動(dòng)端抄表系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)真正意義的移動(dòng)抄表，利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸、自動(dòng)同步與存儲(chǔ)、未抄表信息的自動(dòng)派發(fā)等功能。主要包括操作用戶身份認(rèn)證、待抄表數(shù)據(jù)查詢、抄表數(shù)據(jù)錄入、抄表數(shù)據(jù)查詢、抄表數(shù)據(jù)修改、掃碼及打印。

電腦端主要功能包括抄表管理、統(tǒng)計(jì)分析、繳費(fèi)管理、系統(tǒng)管理、權(quán)限管理和控制面板等。

3 智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)流程設(shè)計(jì)

根據(jù)智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)建設(shè)目標(biāo)及公司相關(guān)部門職責(zé)、權(quán)限、抄表流程，設(shè)計(jì)抄表過程中信息的傳遞、處理流程，強(qiáng)化計(jì)算機(jī)在抄表過程中的作用，降低人員的不必要?jiǎng)趧?dòng)，把人員工作重心從信息傳遞、整理、計(jì)算等向節(jié)點(diǎn)把控、流程監(jiān)管方面轉(zhuǎn)移，簡(jiǎn)化工作流程，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。

智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)主要針對(duì)工商業(yè)用戶的抄表流程管理，涉及到的業(yè)務(wù)部室有管網(wǎng)運(yùn)行部、客戶服務(wù)中心、財(cái)務(wù)部、技術(shù)設(shè)備部，抄表流程及各部室職責(zé)如圖1 所示。

圖1 抄表流程及各部室職責(zé)Fig.1 Meter reading process and responsibilities of each department

工業(yè)用戶抄表流程主要為抄表、結(jié)算、開票收費(fèi)、表具管理4 個(gè)環(huán)節(jié)，其中管網(wǎng)運(yùn)行部負(fù)責(zé)抄表管理與表具巡檢工作，負(fù)責(zé)收集表具計(jì)量數(shù)據(jù)及表具異常信息，將計(jì)量數(shù)據(jù)移交至客戶服務(wù)中心，將表具異常信息移交至技術(shù)設(shè)備部。客戶服務(wù)中心主要負(fù)責(zé)用戶管理，包括企業(yè)開戶、注銷、氣量核算(企業(yè)用氣量、氣量報(bào)表、燃?xì)鈨r(jià)格)等數(shù)據(jù)管理，并將核算后的企業(yè)用氣量移交至財(cái)務(wù)部。財(cái)務(wù)部在收到氣量數(shù)據(jù)后進(jìn)行費(fèi)用核算和開票工作，具體包括收費(fèi)管理和發(fā)票管理。技術(shù)設(shè)備部負(fù)責(zé)表具管理，主要包括表具維修、表具檢定、計(jì)量糾紛處理等工作。

4 智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)平臺(tái)搭建

智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)總體按照3 層架構(gòu)搭建，包括數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)資源平臺(tái)、數(shù)據(jù)應(yīng)用3 部分。數(shù)據(jù)來源層提供采集抄表系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)，提交至數(shù)據(jù)資源平臺(tái)層進(jìn)行解析、計(jì)算、轉(zhuǎn)儲(chǔ)等一系列操作[4]，最終由數(shù)據(jù)應(yīng)用層對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)展示、統(tǒng)計(jì)。整個(gè)流程所需的硬件設(shè)備包括移動(dòng)抄表終端、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器以及交換機(jī)。其中移動(dòng)抄表終端由抄表人持有，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器以及交換機(jī)均設(shè)置于公司機(jī)房?jī)?nèi)。智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)圖Fig.2 Architecture diagram of intelligent gas meter reading system platform

4.1 數(shù)據(jù)來源

智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取主要有用戶數(shù)據(jù)、表具數(shù)據(jù)與氣價(jià)數(shù)據(jù)3 部分組成。

用戶數(shù)據(jù)主要包括企業(yè)信息、表具型號(hào)、表具狀態(tài)、檢表周期、開票信息6 項(xiàng)內(nèi)容，在系統(tǒng)建立初期錄入到智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)中。其中表具狀態(tài)有正常、禁用2 種狀態(tài)，由管網(wǎng)運(yùn)行部現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后轉(zhuǎn)至技術(shù)設(shè)備部進(jìn)行實(shí)時(shí)更正，檢表周期由技術(shù)設(shè)備部根據(jù)表具類型設(shè)置周期進(jìn)行檢定信息錄入。

表具數(shù)據(jù)主要包括負(fù)荷數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)，即表具正常計(jì)量數(shù)據(jù)及表具異常計(jì)量數(shù)據(jù)2 種。表具計(jì)量數(shù)據(jù)是費(fèi)用結(jié)算的依據(jù)，通過移動(dòng)抄表機(jī)與智能遠(yuǎn)傳抄表終端獲取。表具異常數(shù)據(jù)來源有2 種，一是巡線人員或企業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)抄表或巡檢過程中發(fā)現(xiàn)表具或計(jì)量數(shù)據(jù)異常，二是由技術(shù)設(shè)備部后臺(tái)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析得到。

氣價(jià)數(shù)據(jù)主要是指燃?xì)鈨r(jià)格及價(jià)格調(diào)整、調(diào)整時(shí)間，近幾年北方地區(qū)每年采暖期燃?xì)鈨r(jià)格都會(huì)上調(diào)，非采暖期下調(diào)。

4.2 數(shù)據(jù)資源平臺(tái)

智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)數(shù)據(jù)資源平臺(tái)主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)服務(wù)3 部分構(gòu)成。

4.2.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集部分?jǐn)?shù)據(jù)來自抄表員持有的移動(dòng)抄表機(jī)，數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)上傳，燃?xì)庥脩粜陆?、注銷申請(qǐng)，共3 種渠道。

抄表員手持的移動(dòng)抄表機(jī)與數(shù)據(jù)采集終端都是用于采集表具計(jì)量數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中移動(dòng)抄表機(jī)采集數(shù)據(jù)后通過4G 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)匠砉芾砥脚_(tái)，數(shù)據(jù)采集終端通過NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到抄表管理平臺(tái)，燃?xì)庥脩粜陆ā⒆N申請(qǐng)表為用戶信息數(shù)據(jù)采集渠道，由客戶服務(wù)中心負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集整理，并同步更新至智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)。

4.2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)匠砉芾砥脚_(tái)的數(shù)據(jù)通過光纖和核心交換機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理服務(wù)器，完成對(duì)數(shù)據(jù)的解析，并根據(jù)功能需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、計(jì)算后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)至6 大數(shù)據(jù)集市：抄表數(shù)據(jù)分析、表具檢定周期、企業(yè)開票收費(fèi)、異常數(shù)據(jù)報(bào)警、表具狀態(tài)、供銷差分析，為相應(yīng)的功能分區(qū)提供數(shù)據(jù)支撐。以異常數(shù)據(jù)報(bào)警集市為例，異常數(shù)據(jù)報(bào)警分為用氣異常數(shù)據(jù)報(bào)警、表具校正儀電池電量不足報(bào)警2 部分。氣量異常數(shù)據(jù)報(bào)警以企業(yè)用氣負(fù)荷、用氣壓力、用氣溫度等歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，當(dāng)有一定幅度偏離歷史規(guī)律曲線時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷或報(bào)警，管理人員通過電腦、手機(jī)APP 或綜合大屏等方式查看數(shù)據(jù)，并根據(jù)報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處置。智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)報(bào)警界面如圖3所示。

圖3 智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)報(bào)警界面Fig.3 Alarm interface of intelligent gas meter reading system

4.2.3 數(shù)據(jù)服務(wù)

數(shù)據(jù)服務(wù)層主要為數(shù)據(jù)應(yīng)用及展示提供技術(shù)服務(wù)，通過移動(dòng)服務(wù)端接口、系統(tǒng)服務(wù)端接口進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)可視化分析工具將所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

智慧燃?xì)獬硐到y(tǒng)的數(shù)據(jù)來源主要包括PC 端用戶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及移動(dòng)端表具基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源特點(diǎn)，數(shù)據(jù)服務(wù)層建立移動(dòng)服務(wù)端接口、系統(tǒng)服務(wù)端接口，完成移動(dòng)端與PC 端的數(shù)據(jù)訪問、交互，并通過數(shù)據(jù)可視化分析工具繪制各類報(bào)表、圖形，完成數(shù)據(jù)的展示功能。

4.3 數(shù)據(jù)應(yīng)用

應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)業(yè)務(wù)需求從數(shù)據(jù)資源平臺(tái)中調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)服務(wù)層的可視化分析工具完成數(shù)據(jù)層的應(yīng)用功能。智慧抄表燃?xì)庀到y(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用分為PC 端和移動(dòng)端2 部分。

4.3.1 PC 端業(yè)務(wù)系統(tǒng)

PC 端業(yè)務(wù)系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用功能包括：控制面板、抄表管理、開票繳費(fèi)、統(tǒng)計(jì)分析、表具管理、系統(tǒng)管理、權(quán)限管理。

①控制面板。用戶登錄業(yè)務(wù)系統(tǒng)可自定義“我的桌面”顯示內(nèi)容，方便查看。

②抄表管理。分為表具基礎(chǔ)信息管理、抄表記錄和進(jìn)銷差管理3 部分，其中表具基礎(chǔ)信息管理包括設(shè)備類別管理、抄表區(qū)域管理、企業(yè)用戶管理。

③開票繳費(fèi)。包括發(fā)票管理、一鍵式發(fā)票打印及繳費(fèi)管理，當(dāng)繳費(fèi)周期涉及到燃?xì)鈨r(jià)格調(diào)整時(shí)，可通過設(shè)置調(diào)價(jià)日期、調(diào)整價(jià)格自動(dòng)計(jì)算應(yīng)交燃?xì)赓M(fèi)用。

④統(tǒng)計(jì)分析。年、月用氣報(bào)表及進(jìn)銷差統(tǒng)計(jì)。

⑤表具管理。包括表具檢定記錄、表具維修記錄、表具檢定提醒、表具臺(tái)賬；抄表記錄業(yè)務(wù)包括表具初始化功能和抄表記錄管理。

⑥系統(tǒng)管理。包括基本信息和數(shù)據(jù)字典，基本信息包括系統(tǒng)配置、系統(tǒng)日志、系統(tǒng)異常；數(shù)據(jù)字典包括公司組織架構(gòu)、行政區(qū)域管理、公司職位設(shè)置。

⑦權(quán)限管理。包括用戶角色的錄入、查詢、管理權(quán)限的設(shè)置。

4.3.2 移動(dòng)端抄表系統(tǒng)

移動(dòng)端抄表系統(tǒng)主要應(yīng)用功能有移動(dòng)端登錄、待抄表查詢、移動(dòng)抄表、查閱抄表數(shù)據(jù)、修改抄表數(shù)據(jù)、掃碼、打印、自動(dòng)升級(jí)、注銷登錄。

①移動(dòng)端登錄。抄表人員打開手機(jī)移動(dòng)抄表APP，輸入用戶名、密碼登錄，進(jìn)行用戶名密碼驗(yàn)證。

②待抄表數(shù)據(jù)查詢?？刹榭幢驹麓頂?shù)據(jù)。

③移動(dòng)抄表。進(jìn)入數(shù)據(jù)展示頁面，并點(diǎn)擊“執(zhí)行抄表”，跳轉(zhuǎn)至數(shù)據(jù)錄入頁面錄入表數(shù)。

④查閱抄表數(shù)據(jù)。可查看本月抄表數(shù)據(jù)。

⑤修改抄表數(shù)據(jù)。進(jìn)入數(shù)據(jù)查詢頁面，可查詢抄表歷史記錄，抄表員可修改未審核的抄表數(shù)據(jù)。

⑥掃碼、打印。掃碼是給每臺(tái)表具編碼，用戶通過手持移動(dòng)端掃碼直接調(diào)取該表信息；抄表員完成并確認(rèn)無誤后，用戶通過手持移動(dòng)端自帶的藍(lán)牙打印機(jī)，點(diǎn)擊“打印”按鈕打印抄表數(shù)據(jù)小票給用戶。

⑦自動(dòng)升級(jí)。系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)APP 是否需要升級(jí)，如需升級(jí)，則自動(dòng)下載安裝包并安裝應(yīng)用程序，如不需要升級(jí)，則進(jìn)入登陸頁面。用戶也可以登錄APP 之后前往個(gè)人中心手動(dòng)檢查更新并升級(jí)應(yīng)用程序。

⑧注銷登錄。系統(tǒng)注銷之后，需重新登錄才能使用系統(tǒng)功能。

5 建設(shè)意義

抄表結(jié)算作為燃?xì)夤具\(yùn)營(yíng)最為重要的流程之一，智慧化抄表系統(tǒng)也是燃?xì)夤窘⒅腔廴細(xì)庀到y(tǒng)的重要組成部分，其主要建設(shè)意義如下：

①規(guī)范抄表流程，通過電子化辦公流程降低人員工作強(qiáng)度，提高人員工作效率，減少人工抄表誤差，縮短抄表結(jié)算周期的同時(shí)，提高數(shù)據(jù)獲取、傳遞的準(zhǔn)確性。

②基于NB-Iot 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)表具數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳采集，周期性采集表具計(jì)量數(shù)據(jù)，結(jié)合燃?xì)鈨r(jià)格信息、企業(yè)開票信息實(shí)現(xiàn)智慧化繳費(fèi)管理，解決因燃?xì)鈨r(jià)格波動(dòng)造成的結(jié)算困難。