智能燃气表技术发展和当前的问题
黄立基
矽翔微机电系统有限公司
纲要
当前智能燃气表的应用问题 智能燃气表技术的发展
全球智能表应用
Source:UK Energy Retail Association Total Installation (M)Electricity Gas Water 60.27.4 1.2Source: UK Energy Retail Association
()% of Total Meters
3.8% 1.9%0.2%
全球智能表应用
据 2007年数据, 全球现有M t di2007
15亿8千3百万台电表
3亿9千6百万台气表
7亿3千6百万台水表
当前智能表占有百分比
电表
电表：3.8%
气表：1.9%
水表：0.2%
北加州（PG&E）智能(电/气）表计划
南加州智能燃气表计划
6百万台，共计$10.5亿(平均$175/台) 2010年4月通过预算
计划收取用户$0.7/每月，共25 年($210) 减少1000个抄表工
加州智能表的推广
任何新技术伊始，总会出现若干问题
当前出现的问题
因收费急剧变化，在加州和德州均出现个人或集体法律诉讼
加州公用事业组织每周收到20～30投诉（目前已超过3000)
3000)
德州已有数百个投诉
加州成立专门委员会调查智能表的收费问题计划
加州成立专门委员会调查智能表的收费问题，计划2010年底形成报告
智能表问题一览当前PG&E 智能表问题览
在安装约4百万台智能表中，约1%出现问题：
23,200 台智能燃气表有安装问题。
PG&E 认为是转换模块的问题，但供应商Aclara 坚决否认.
模块的问题但供应商决否认
12,736台智能表出现软件bug ，造成数据丢失，仪表频繁重启.
9000台智能表出现通讯问题，不能正确开出账单。
智能表推广中问题对其他州的影响
06/2010马里兰州否决了B lti
：马里兰州否决了Baltimore电力燃气公司共8亿3千5百万美金的智能表推广计划预算;
08/2010：夏威夷州否决了1亿1千5百万美金的智能网计划预算;
Dominion电力燃气公司决定推迟在北弗吉尼亚推广智能表的计划
旧金山市政正寻求暂停尚未实施的智能表的安装
加州多个小城镇采取公投等形式试图阻止智能 加州多个小城镇采取公投等形式，试图阻止智能
表的安装；
反对智能表的理由
计费不准确带来安装智能表后账单成倍上涨
消费者买单过于昂贵
黑客可能入侵智能网，安全隐患未有明确解决方案 个人隐私的保护
智能表与某些医疗设备可能造成干扰
与太阳能绿色能源政策冲突
可能与其他电器干扰
RF辐射可能对健康带来危害
某些病人可能对电磁辐射敏感
抄表工人失业问题
对通过智能网的家庭网没有兴趣
技术与金钱的博弈?
刺激经济政策加速智能表的推广
智能表的真正效益?
智能电表
数字电表更为精准
调峰和合理收费的依据
智能网和家庭网将有助于提高生活水准 智能燃气表
唯的
目前的方式唯一的优点是避免人工抄表
目前“智能燃气表”技术目前智能燃气表技术
燃气表本身并不智能，仅添加“智能转换模块”燃气表本身并不智能，仅添加智能转换模块
本身收费按“thermo ”但目前的燃气表并不能按照热值计量(PG&E)()
天然气的供应与调峰无关 智能网或家庭网通过电力实现并不需要附加的“智能燃智能网或家庭网通过电力实现并不需要附加的智能燃气网”
用户为莫须有的效益买单
智能燃气表应有的特征?
应当解决目前燃气计量
/收费的问题
技术应为消费者和燃气公司提供公平交易的平台
数据安全和可靠的数据传输
燃气泄漏检测增加燃气使用安全
综合成本的节约（包括材料储备安装运 综合成本的节约（包括材料，储备，安装，运
输等)
能与智能（电）网无缝连接
智能燃气表的市场动力
目前城市燃气计量技术中存在的问题
涡轮
精度高易于溯源但量程小脉动流易损坏在组分变
精度高，易于溯源；但量程小，脉动流易损坏；在组分变
化的环境中不确定性增加，受颗粒冲击易于损坏；细粉尘
影响轴承运转；附加积算仪增加系统误差。
罗茨
精度高，量程较大，受组分影响小；但小流量负偏差，需
定时维护，磨损后小流量漏气，实际量程减少；受颗粒冲
定时维护磨损后小流量漏气实际量程减少受颗粒冲
击易于损坏；可能堵塞气道；附加积算仪增加系统误差。
皮膜
精度中等，量程大，可靠性较高；但难以实现温压补偿。
体积随流量增加；信息化成本高昂。
智能燃气表的市场动力膜式燃气表(1843 Thomas Glover)
数据安全不能保证：目前有数1910
据表明约为燃气公司带来1~4% 的损失(Invensys)
机械故障或阀门的损坏带来计量损失2010
家用燃气表的维护非常困难1920的问题现在依然存
在!
全电子城市燃气表的发展历史
1989：美国New Hampshire 能源研究所全电子热式燃气表美国p 能源研究所电子热式燃气表,未能商业化；
1995：德国西门子/日本松下全电子超声波燃气表；未能商业化；
2000：日本山武全电子MEMS 热式燃气表，并在东京、大阪等地应用，交流电供电，成本昂贵，使用有限；2003:民用超声波燃气表开始进入市场价格昂贵
2003: 美国Invensys 民用超声波燃气表开始进入市场，价格昂贵，尚未大规模使用；ABB/MEMSAG MEMS
2003：瑞士ABB/MEMSAG MEMS 全电子式热式燃气表，未能商业化；
2006: 矽翔（Siargo ）系列全电子MEMS 微功耗热式燃气表商业化，用于城市燃气计量，受到客户欢迎；
2007: 日本山武微功耗全电子热式燃气表，成本昂贵。
2010：Metersit 公布MEMS 燃气表样机
智能燃气表的技术发展
仍然需要更多
的改进
1985
技术和应用尚在
初始阶段
温度/压力补偿需要不需要
可测量范围100:1>> 100:1
泄漏探测压力低时困难各压力段均可体积相对较大相对较小抗污染能力相对较差相对较好成本相对较高相对较低
MEMS 流量芯片原理
无流体流动时，围绕微热源 无流体流动时 围绕微热源 的温度分布是均匀的 流体带走的热量取决于流体 的流速 比热和质量 的流速、比热和质量 边界层封装使得流体流过传 感器时较好地保持层流状
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流量芯片扫描电子显微照片
Omron
Honeywell
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目前代表产品
Japan Yamatake 2000 up to 160m3/hr (DN50)
Swiss MEMSAG 2000 Prototype up to 10m3/hr
Italy MeterSit 2010 Preliminary up to t 10 10m3/hr /h
US Siargo 2006 All series for city gas applications
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MEMS智能燃气表的结构
Control electronics Sensor assembly
Meter head cover Battery pack Meter head Flow conditioner
O ti Optional l connector t Meter body Optional connector
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典型的应用例子
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MEMS燃气表测量燃气的热性能
Tokyo Gas Report on MEMS Gas Meters
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ABB 的现场比对
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MEMS燃气表在中国的应用
Purchased Trial
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结语
对于燃气管理和计量变革的现实迫切需求将 会促进新型MEMS燃气流量计的不断完善， 逐步扩大其市场份额； 逐步扩大其市场份额 未来全电子燃气表将具有多种功能
更加成熟的数据安全和网络功能； 燃气泄漏检测； 在线自校准的能力； 热值计 的能力； 热值计量的能力； 电池将会是辅助、备用的作用； 成本大大降低，体积进一步减小 成本大大降低，体积进 步减小 …
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Thank you！
Siargo Ltd. Info@ @ g
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