劉 晨

（中移物聯(lián)網(wǎng)有限公司，北京 100011）

0 引言

當(dāng)前智能抄表領(lǐng)域存在著眾多的解決方案，早些年，基本是通過電力線載波方式，將數(shù)據(jù)先匯總到集中器上，再通過集中器上搭載的通信模組把數(shù)據(jù)上傳到平臺。后來2G模組開始普及，就出現(xiàn)了在電表里集成2G模組的方式，這樣每臺電表就可以獨立進行數(shù)據(jù)上報了，比有線方式進步了很多。近年來，隨著NBIoT技術(shù)的日趨成熟，出現(xiàn)了一批采用NB-IoT網(wǎng)絡(luò)來進行傳輸?shù)慕鉀Q方案。NB-IoT技術(shù)具有的低功耗、廣覆蓋、大連接的特點，非常適用于抄表領(lǐng)域，本文就是對這種場景作的一個詳細介紹。

1 系統(tǒng)介紹

中移物聯(lián)網(wǎng)公司基于M2M芯片、物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)、OneNET云平臺的云、管、端解決方案，研發(fā)出了遠程智能抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集終端、遠程抄表平臺、手機APP以及客戶管理平臺組成。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

其中數(shù)據(jù)采集終端每天定時喚醒，通過控制終端上的紅外探頭完成與電表的通信，獲取所需的電表數(shù)據(jù)，再通過NB模組將數(shù)據(jù)上傳到云平臺，由云平臺推送到電量管理平臺，客戶可通過電量管理平臺查看所需的電表數(shù)據(jù)。

2 終端介紹

2.1 主控制器

終端采用中移物聯(lián)網(wǎng)公司自研的NB-IoT模組M5311作為主控制器，同時負責(zé)數(shù)據(jù)傳輸。M5311模組支持opencpu模式，方便開發(fā)人員對模組程序進行修改，以控制終端完成數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)娜蝿?wù)。

2.2 紅外光收發(fā)管

通過主控制器生成調(diào)制信號，經(jīng)由紅外發(fā)射管，將調(diào)制在38kHz頻率下的數(shù)據(jù)信號發(fā)送給電表，同時接收管負責(zé)接收電表返回的數(shù)據(jù)信號，并在解調(diào)后，傳給主控制器，從而實現(xiàn)終端與電表的雙向通信。

2.3 終端防拆設(shè)計

當(dāng)終端與電表正常安裝后，會長期處于無人值守狀態(tài)，若終端被人拆卸或晃動，則需將異常狀態(tài)上報平臺。當(dāng)前終端是采用加速度傳感器來實現(xiàn)該功能的。當(dāng)終端正常運行時，傳感器處于待機狀態(tài)，一旦終端被拆卸或被晃動，傳感器立刻產(chǎn)生中斷信號并喚醒主控制器，將異常狀態(tài)上報平臺。

2.4 終端特點

2.4.1 安裝簡單

終端沒有選用當(dāng)前抄表終端大多采用的拍照方式，而是采用紅外通信方式來獲取數(shù)據(jù)，主要是考慮到拍照方式對終端安裝位置要求較高，一旦安裝位置不合適，拍到的相片就容易被誤識別。而紅外通信這種方式，對安裝位置要求較低，只要是紅外光照射范圍內(nèi)，都可以實現(xiàn)準確抄讀，并且紅外光不受光線影響，無論室內(nèi)、室外還是全黑暗環(huán)境下，都可以正常工作。

2.4.2 識別準確

通過拍照方式獲取數(shù)據(jù)，不僅對照片質(zhì)量要求較高，且當(dāng)字輪處于中間態(tài)時，也容易造成誤識別。而紅外通信則是直接讀取電表內(nèi)部計數(shù)值，與字輪無關(guān)，所以任何時刻都可以準確獲取到電表當(dāng)時的數(shù)據(jù)。

2.4.3 數(shù)據(jù)豐富

拍照方式只能獲取到電表表盤所顯示的數(shù)值，雖然這已可滿足大部分客戶對用電量統(tǒng)計的需求，但從市場調(diào)研情況看，有一部分用戶還想獲取到更為豐富的用電數(shù)據(jù)。針對這些特殊需求，拍照方式就難以滿足客戶了。而紅外通信這種方式，則可以通過發(fā)送不同的指令，獲取到電表不同的信息值，為客戶提供更豐富的數(shù)據(jù)。

2.4.4 耗電量小

由于紅外通信這種方式，獲取到的就是最終數(shù)據(jù)，因此與拍照方式取得的照片相比，數(shù)據(jù)量差了至少一個數(shù)量級。數(shù)據(jù)量小，傳輸時間就短。據(jù)實驗，采用同樣的NB-IoT模組，拍照方式傳輸一張10kb大小左右的照片，工作時間大概是60～80秒，而通過紅外通信方式，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量只有1kb左右，工作時間只有3～5秒。更短的工作時間，使得終端可以采用容量更小的電池。據(jù)實驗，按照一天工作一次計算，1500mAh的電池，就可以滿足終端5年的工作時間。而若要獲得同樣的工作年限，拍照方式的終端則要7000mAh的電池容量。

3 OneNET平臺

3.1 平臺介紹

中國移動物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是中移物聯(lián)網(wǎng)有限公司基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)特點打造的開放平臺和生態(tài)環(huán)境，適配各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和協(xié)議類型，支持各類傳感器和智能硬件的快速接入和大數(shù)據(jù)服務(wù)，提供豐富的API和應(yīng)用模板以支持各類行業(yè)應(yīng)用和智能硬件的開發(fā)，能夠有效降低物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)和部署成本，滿足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域設(shè)備連接、協(xié)議適配、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)安全、大數(shù)據(jù)分析等平臺級服務(wù)需求。

3.2 設(shè)備接入

整套系統(tǒng)由三部分組成：設(shè)備層、OneNET接入層、中國移動電量管理平臺。終端數(shù)據(jù)先發(fā)送給OneNET平臺，再由OneNET平臺將數(shù)據(jù)推送給中國移動電量管理平臺做后續(xù)處理。反之，中國移動電量管理平臺發(fā)送數(shù)據(jù)至OneNET，再由OneNET推送至終端設(shè)備。

4 電量管理平臺

為方便最終用戶查看其管理的電表的各項信息，中移物聯(lián)網(wǎng)公司特開發(fā)了終端管理平臺。在該平臺上，用戶可以方便的對各電表狀態(tài)進行查看、管理，平臺還可以統(tǒng)計和分析不同時間跨度下的用電情況，并以圖形方式展示，方便客戶查閱。

圖2 平臺主界面

在主界面上可以看到用戶名下所有電表的基本情況，包括正常、異常運行的電表數(shù)，本月總耗電量，以及每日用電量信息等。如果客戶要查看某臺電表的詳細數(shù)據(jù)，可以通過電表管理項進入下一級菜單，通過點擊“詳細”按鈕，就可以看到該電表抄讀的所有詳細數(shù)據(jù)。包括日耗電量，月耗電量等。通過這個界面，用戶就可以掌握該終端每一次喚醒后抄讀到的電表數(shù)據(jù)，方便客戶作進一步的分析。

5 結(jié)束語

中移物聯(lián)網(wǎng)公司基于紅外抄表終端、OneNET 云平臺和電量管理平臺打造的云、管、端一體化解決方案，給電表的智能化改造提供了一種全新的方式?；旧鲜忻嫔暇邆浼t外通信功能的電表，都可以與該終端進行適配。這套基于紅外通信與NB-IoT技術(shù)的智能抄表系統(tǒng)，以低價格、高可靠性、高適配性等優(yōu)點，幫助客戶實現(xiàn)用電的精細化管理。是節(jié)能減排，萬物智聯(lián)的全新選擇。