工商业用户计量管理系统在城市燃气的应用

王思雨，田云祥，高强(陕西城市燃气产业发展有限公司，陕西 西安 710000)

0 引言

燃气供销差直接影响燃气企业的经济效益，是反映燃气企业整体管理水平的综合性指标之一。如何加强供销差的控制管理，使其处于合理水平，是每一个燃气企业必须重视和关注的管理难点，控制和降低供销差是每一个燃气企业的重要工作任务之一。在此背景下引入计量管理系统可以快速、有效地降低燃气企业的供销差。

1 供销差

燃气供销差表示销售给终端燃气用户气量与城市燃气公司门站供应量间的差额，其高低会带给燃气企业直接性的经济效益影响，是燃气企业整体素质、经营管理水平的一个主要反映标志。计算方法如式(1)所示：

式中：V1为供应量，即出站的气量总和(Nm3)；V2为销售量，即用户端使用的燃气量总和(Nm3)。

2 系统架构

工商用户计量管理分析系统基于SOA体系架构和分布式多层体系架构，以业务信息管理和资源管理为基础、业务过程控制管理为核心，支持 Web Service、支持管理、支持业务流程重组、支持多数据库系统的统一架构平台。系统可以由使用者根据具体需求定制，满足企业持续改进的管理需求，还可以基于该平台进行开发和服务[1]。主要包括数据在线监测、监控模型管理、数据分析、业务管理等功能。系统总览图如图1所示。

图1 系统总览图

3 在线监测

3.1 实时监控

实时数据是实现计量数据管控分析的基础，实时监控主要对各种变量按照预定义的报警限值进行统计处理，产生相应的报警事项，并统计最大值、最小值及发生时间、平均值等；按不同条件查询单一用户的流量表运行数据，包括用气量、压力、温度、流量等，可筛选出最大值及发生时间、最小值，统计平均值[2]。实施监控的主要监控对象包括温度、压力、瞬时流量、累计流量、设备状态、用气状态等。

3.2 报警阈值设定

数据报警的传统阈值多为最大值或最小值报警，但是单一的最值报警机制已无法满足实际运转需要。因此需要更为多元的报警阈值设定机制，包括固定值报警、预测值报警、混合值报警等。固定值报警即传统的上下限限值报警，例如某压力报警的上限可设置为0.3 MPa，下限为0.2 MPa，当该压力实际运转数值不在0.2～0.3 MPa区间内时，系统则会产生相应的报警信息。

预测值报警是先根据一段时间的历史数据生成当天的预测值，选择的时间段可以根据实际需要来设定如最近三天、最近一周、或者去年同期等，然后根据实际值与预测值偏差率计算得出的报警阈值。偏差率根据实际需要手动设定。

报警阈值(上限)=预测值*(1+偏差率)；

报警阈值(下限)=预测值*(1+偏差率)。

混合值报警是在固定值报警和预测值报警的基础上做分时段的设置，可支持到8个时段，时段可以交差。例如可在夜间0～3点时段设置固定值报警，在正常用气时段17～21点设置预测值报警[3]。根据不同的用户类型确定其用气规律，并配合选用相应的报警阈值设定方式，从而使系统的报警功能更加精准。

4 数据分析

系统全天候扫描用户用气数据，对用户数据进行不同维度(量程匹配分析、用量异常分析、压力异常分析、夜间泄漏分析、报警分析)的大数据分析，将分析结果进行汇总并直观展现，精确定位异常用户；对发生报警的数据进行统计分析，并将异常的类型和事件进行归类分析，为提高采集稳定性及设备稳定性提供数据支持，同时可在气源紧张的环境下对大用户用气限制提供信息反馈。

4.1 流量异常分析

对物联设备数据采集的瞬时流量进行预警分析，包括：数值波动、超过阈值、数值异常、微小流、恒流量等进行告警，通过对异常数据给定时间段最大值、最小值，查询所选区域内表具用气量异常的数据，对异常夜间过气用户进行安检提示。

通过最小流量夜间测漏法，检测各个节点的泄漏情况。给定时间段最大值、最小值，查询所选区域内气表用气量超出最小值的数据，对异常夜间过气用户进行安检提示。

4.2 选型异常分析

流量表适配分析是对其设计参数和运行工况的分析，从而筛查出量程偏小、量程偏大等仪表选型问题。

量程匹配分析：根据显示的流量分析过载、极小量情况，结合表具参数，分拣出大表小用、小表大用等情况，从而建议改用更加适合终端用户用气规律的表具型号规格，使计量数据更加准确。

分析方法：将流量表工况流量百分比分级，计算流量计处于各级段的时间，形成流量表分析表，分析用气规律，结合该流量计下所有用气设备额定流量的信息，得出量程匹配与计量器具选型的最佳结果。

口径匹配分析：通过对流量表的流量监测情况，分析低流量、正常流量、过载流量占流量表运行总时间的百分比，来查看计量器具选型是否合适，从而指导用户选用更加合适的流量计，从而提高计量精度，减小供销差。

4.3 用量异常分析

通过用气规律分析，发现用户私增用气设备、调整计量仪表、私改管路等非法用气，对读数异常变小、逆行倒走进行监控；根据表具的用量分析，分析日用量与关键参数(最低耗气量、日额定用量)的关系，筛选用量异常用户，针对连续5天(可设)以上越限用户，进行安检提示。还包括：日用量与昨日用量对比分析、日用量与前5～20天(可设)用量均值对比分析、月用量与上月用气量对比分析、月用量与去年同期对比分析、月用量超过1万立方米(可设)用户分析。

4.4 温度压力异常分析

通过实时上传的表具端温度、压力数值，及时发现计量器具异常，同时通过测量值不变、激增、陡降、跳变、异常波动等仪表故障或人为破坏，避免由于计量数据关键因素有误而导致的计量失准。

4.5 其他维度分析

时段用量异常：时段用量异常，支持用户根据自身用气规律，在不同时段设置不同的报警限值，从而大大提高了系统监测的灵敏度。

行业特征分析：根据用户标注的行业属性统计用气数据，并用曲线绘制出特征，支持不同行业或同行业用户用气特征对比。根据每个行业的当月用量和往年同期用量分析行业的用气峰值时段，了解行业特征，针对不同行业统计用气的用量，辅助用气计划填报。

月用量对比分析：对各燃气用户的当月用气量与上月用气量，去年同期用气量进行对比，分析同比变化率及环比变化率，使燃气公司对该用户的用气规律有更好的了解。

月连续未用分析：对连续N(可自定义)月未用气的用户进行统计，从而使操作人员对大型用户的用气情况有更好的掌握，以便合理填报用气计划。

月用量连续下降分析：对用气量连续N(可自定义)天下降的燃气用户进行统计分析，使操作人员及时掌握用户动态，提醒操作人员与燃气用户沟通了解用气计划，从而更加合理地进行燃气调度管理，同时提示是否需要现场查看该用户是否存在用气异常现象。

季节特性分析：按季节分析用户用气特征，四季同比、跨年同季节同比，帮助判断用气规律；筛选出最大值及发生时间，分析不均匀性，采暖季用气分析等对各燃气用户的月用气量、上月用气量与季度用量，去年同期用气量进行对比，分析同比变化率及环比变化率，使燃气公司对用户的用气规律有更好的了解。可根据各个用户节点用气的历史数据、季节、天气等情况进行用气预测，对峰谷用气情况进行预测预警，提供削峰填谷的供气方案。

5 业务管理

报警监控：异常报警趋势监控及新增用户报警提醒。

异常处理：可与工单维修系统联动，形成对异常报警的闭环处理流程，并且返回处理结果。系统对异常报警筛查结果进行维修工单派单，派单结果发送到工单维修系统，待处理完成后，工单系统结果反馈至本系统，并完成统计结果。

用户监控：针对一户多流量表的情况，系统支持合并计算，可自定义公式完成各种运算，计算周期可选择设定，满足不同的应用要求。

主备表监控：当同时存在主备表或并行表时可进行对比监控，对比分析，通过用气分析发现异常计量，辅助选择最优表计进行计量。

采集缺漏查询：系统通过不同条件查询各类采集数据，如有缺漏能发现和筛选，对缺漏数据可进行手工补录或系统自动召测(需现场硬件支持)。

6 工商户燃气供销差原因与解决方法

6.1 原因

一是用户燃气表具精度差异。相比居民用户而言，工商户用气量明显更大，相关设备热负荷具备较明显的区别，且会有较大范围的波动情况存在于用气量中，多数商业用户为提前完成天然气的安装，在燃烧器具尚未确定时便提出安装申请，此时可能会有偏离实际情况的设计参数存在，燃烧器具最终会形成额定流量或用气压力不符合计量表型号的问题，导致计量精度受影响；小流量时或许不计量或精确性不足，功效产率更高。二是安装工程质量。如果工作人员施工中未能严格参照相关规范进行，稍有不慎就会有焊渣进入表内，或是试压和吹扫中造成杂物、泥水进入表内的情况，此时表具出现丢量或不走字的问题。同时，如果涡轮表前后直管段未满足规定的要求，也会影响后续计量的准确性。

6.2 解决方法

首先，在设计初期应当到达现场认真落实勘查工作，以用户资料、用气设备参数为中心，在全面把握用气规律、规模等信息的基础上，合理摆放用气设备与勘查计量表，并联系用户做好表具位置的确定，尽量在单独的表房或有维修通道的室外安装表具，以免过于恶劣的使用环境或可能被破坏的空间位置影响后续燃气表具的维修保养。其次，设计方案确定中，相同单位生活、采暖和空调、工业生产等性质不同的用气，此时应当分表计量，以免有误差出现在计量结果中。煲仔炉等多台性质一致的用气设备，出现不低于40 m3/h的用气量时，计量中也有必要引入分表分流，以单块表下用气设备消耗的总共气量乘以同时工作系数后即可获取计量表额定流量，25%～85%的计量表量程范围可确定为用气量。最后，面向各个领出的工商业流量计贯彻落实封装处理工序，在确保轻拿轻放的前提下搬运、运输。在监理公司现场监督的前提下进行表具拆封、安装施工、吹扫等，且安装中需要密切关注表内是否进入杂物，消除安装单位施工中不规范施工的情况，从源头上严格控制燃气供销差率。

7 结语

供销差问题直接影响着城燃企业的经济指标，借助信息化手段可以高效降低供销差，提高城燃企业的管理水平与经济效益，提高资源利用率，助力国家实现双碳战略。