智能燃气表无线通信技术探讨

史炳鑫

（承德博冠实业集团有限公司，河北 承德 067000）

1GPRS短信通信技术

（1）SMS短信通信技术。①原理。智能燃气表中增加智能手机卡，并集成无线控制单元，燃气表可以定期给管理单位传统短信，标明燃气数据、管路运行状态，用户使用频率等。从而方便管理和远程控制；于网络结构。通过智能表内的SIM片、基站、燃气管理公司形成一个无线网络平台。在该平台内，任何一家燃气表都可以将采集的燃气信息以短信形式传输给基站，基站再通过无线通信技术发送到管理单位，实现用户智能燃气表与管理单位的连接，实现数据传输和控制指令的落实。

（2）GPRS流量通信技术。①原理。GPRS的基本原理就是运用无线流量作为信息传输的介质，智能燃气表内集成有相应的控制单元及无线通信单元，一旦该表接收到信息数据需求的指令，控制单元就会控制数据采集模块采集数据，并将数据通过无线流量通信技术向外转发，最终传输到燃气公司。数据直接采用GPRS格式进行采集与传输，不需要格式转换和数据转型，直接而方便；于网络结构。该类型的网络结构平台与短信网络平台结构有异曲同工之处，都需要建立特有网络平台，需要智能手机卡和通信技术的支持。工作过程也相似，都是信息采集后发送到附近的基站，基站利用所属的通信公司进行二次转发至燃气公司。

（3）效果分析。IMS短信通信技术和GPRS流量通信技术虽然使用方便，能够实现燃气表的智能化操控，大大降低人力投入和人为数据失真的机率。但其应用仍有较多缺点：①表内智能卡集成在电路板上，更换不便，一旦遇到通信公司的卡型升级换代，智能表的更换量大，需要投入较大的人力和物力，造价提高；于燃气表一般安装在楼道内，网络信息号难免会出现无法覆盖的问题，一旦有盲点，将导致燃气表无法完成相应的操作指令，数据采集和传输都失败，仍需人员上门采集数据。

（4）使用安全性大大降低。由于燃气具有易燃性，而火花即被引燃，发生火灾。而智能卡在工作时，功率远远超过安全标准50MW，使燃气使用安全性无形中下降。出现安全性考虑，IMS和GPRS短信通信技术应用于智能燃气表是非常不科学的，因此，这两种通信技术不符合智能燃气表应用。

2 GFSK高斯频移键控技术

（1）原理。FSK技术是频率的变化产生的信号作为信息数据的编码，从而汇成信息数据进行数据传输。而GFSK是调整波段，使输出的波频率在指定范围内，从而有效降低波频的错误率。智能燃气表应用GFSK技术时，需要在电路板上集成相应的波频控制单元和通信单元，用特定的GFSK调制解调器设备来消除波间的谐变，从而有效保护数据的真实性和完整性。燃气表端波频变化产生的数据信息，传输至集中处理器上的通信通道，然后再被集中处理器中的GFSK转化为GPRS短信形式，输送至燃气管理公司系统，实现数据远程采集与监测。

（2）网络结构。GFSK频移技术的网络结构与GPRS和IMS不同，其结构多呈现星形结构，极少数呈现网状结构类型。燃气表上的通信单元需要GFSK解调器来实现波频的控制，使采集的信息转化成模拟波频号，传输至信息集中接收站，在此完成信息的逆向转换，重新生产数字信息，并通过GPRS短信技术输送至燃气公司管理系统，实现信息交互和控制。

（3）效果分析。GFSK频移技术在智能燃气表终端的通信单元上集成了特定的高斯滤波器，使频率变化范围得到有效控制，使得频谙脱离了过宽和变化较大的故障，信息传输更加可靠和安全，解决了GPRS和IMS的使用不安全问题，无论管理还是监测，都可以实现远程控制。另外，GFSK通信技术信息传输比其它通信技术都要快，有效提高了管理水平，并使频率技术应用有了新的方向。其缺点是受距离的影响，导致使用范围有距离限制。而且其频谙的穿墙能力不足，导致在建筑密集区使用会出现信息不完整的问题，需要在密集区加设中继器来将信号放大。这无疑增加了使用成本。

3 LoRa扩频技术

（1）原理。蕴oRa扩频技术是在智能燃气表的通信单元中加装蕴oRa放大器，使控制单元采集的数据被转化成蕴oRa扩频信号，再通过集中器的逆向转换，形成原来的GPRS信息数据，最终传输至燃气公司系统上，供燃气公司管理之用。

（2）网络结构。蕴oRa扩频技术的网络结构类似GFSK频移通信技术，呈现具有代表性的星形。智能表有控制单元和通信单元，通信单元上有蕴oRa扩频单元，功能是将信号转化为蕴oRa扩频模拟信号，输送至集中器，再由集中器转化成GPRS信号，然后输出至基站，再输送至燃气公司系统中。

（3）效果分析。蕴oRa扩频技术是一项综合的通信技术，纠错能力大大提高，特别是突发性状况时，错误率较低而受到欢迎。此外，蕴oRa扩频技术在系统干拢的抵抗能力上均优于其它通信技术，而且传输距离较大，节省了多余设备的投入。特别是在密集区使用效果良好，是建筑密集区GFSK最佳的升级替代品。但是，蕴oRa技术也差非完美到无可挑剔，这种技术的通信速度一般，也缺乏时时在线监测的条件，因此，需要不断进行技术突破来提升其品质。

［1］ 邵泽华.智能燃气表的无线通信技术［J］.煤气与热力，2016，（3）.