馮珊珊

（遼寧建筑職業(yè)學(xué)院，遼寧 遼陽(yáng) 111000）

1 NB-IoT技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的作用與特點(diǎn)梳理

1.1 作用-實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)

NB-IoT技術(shù)屬于窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為最新物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，通過(guò)建立LPWAN，在廣域網(wǎng)中，將低功耗設(shè)備利用蜂窩數(shù)據(jù)連接起來(lái)，利用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的基站來(lái)收發(fā)數(shù)據(jù)，且占據(jù)的頻段很小，能直接在2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)中部署，未來(lái)隨著5G的不斷普及，還能在5G中進(jìn)行部署。NB-IoT技術(shù)因?yàn)橛兄^廣的覆蓋范圍和較強(qiáng)的穿透率，使得網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的連接效率較高，且設(shè)備不用長(zhǎng)時(shí)間在線時(shí)，有著良好的應(yīng)用效果，使得設(shè)備得到有效連接，達(dá)到萬(wàn)物互聯(lián)的目的。

1.2 特點(diǎn)

1.2.1 連接量巨大

采用NB-IoT技術(shù)，能有效的達(dá)到海量連接的目的。比如在一個(gè)小區(qū)中，物聯(lián)網(wǎng)可以同時(shí)為多達(dá)10萬(wàn)個(gè)用戶服務(wù)，而傳統(tǒng)的接入點(diǎn)只有NB-IoT技術(shù)接入數(shù)量的5%到10%，所以連接量巨大是NB-IoT技術(shù)的主要特點(diǎn)之一。

1.2.2 覆蓋深度廣

相較于目前較為主流的4G技術(shù)，NB-IoT技術(shù)的覆蓋深度更廣，增益高達(dá)20dB，而4G的發(fā)射功率只有NB-IoT技術(shù)的1%，所以覆蓋能力是4G的100倍，加上NB-IoT技術(shù)的穿透力較強(qiáng)，有著較強(qiáng)的信號(hào)，不管是暗井房，還是地下室，一些常規(guī)手機(jī)信號(hào)難以到達(dá)的地方，NB-IoT技術(shù)均有著較強(qiáng)的信號(hào)。

1.2.3 節(jié)能性優(yōu)越

在NB-IoT技術(shù)中，采用的是功耗較低的模式，加上拓展性較強(qiáng)的非連續(xù)性接收的節(jié)能技術(shù)，在非傳輸時(shí)段，終端設(shè)備自動(dòng)休眠，終端設(shè)備中內(nèi)置的電池壽命更是達(dá)到數(shù)十年，以確保電池盡可能地滿足運(yùn)行的需求，因此在節(jié)能性上較為優(yōu)越。

1.2.4 穩(wěn)定性較強(qiáng)

NB-IoT技術(shù)中采用了專用的窄帶頻段不會(huì)與語(yǔ)言、數(shù)據(jù)帶寬等網(wǎng)絡(luò)形成沖突，使得物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

1.2.5 經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)

由于NB-IoT技術(shù)在物理層與硬件上較為簡(jiǎn)便，相較于當(dāng)前流行的4G技術(shù)以及正在逐漸普及的5G技術(shù)，由于不需要中間數(shù)據(jù)采集設(shè)備，加上資費(fèi)便宜，所以具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，尤其是在當(dāng)前NB-IoT技術(shù)不斷普及和應(yīng)用的驅(qū)使下，其應(yīng)用成本勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步下降。

而正是NB-IoT技術(shù)具有上述的優(yōu)勢(shì)，使得NB-IoT技術(shù)的萬(wàn)物互聯(lián)的作用更加明顯。因此，NB-IoT技術(shù)的最大特點(diǎn)就是萬(wàn)物互聯(lián)。

2 NB-IoT技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的架構(gòu)與層次分析

NB-IoT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)主要分為三層。加強(qiáng)對(duì)其架構(gòu)與層次的分析，為強(qiáng)化NB-IoT技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用原理的掌握，應(yīng)切實(shí)對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1 感知層

NB-IoT技術(shù)的感知層的形式較多，主要是多種不同的傳感器組合而成，既有紅外線方面的傳感器，又有攝像頭和超聲波、溫濕度傳感器以及干簧管等多種具有傳感器的感知終端，因此，感知層的作用就在于在物聯(lián)網(wǎng)中對(duì)不同設(shè)備的傳感器進(jìn)行識(shí)別與采集，從而捕捉相應(yīng)的信息。

2.2 網(wǎng)絡(luò)層

NB-IoT技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)層的組成主要有窄帶網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)與云平臺(tái)，當(dāng)感知層在獲取信息后，為及時(shí)地傳遞信息，就需要利用網(wǎng)絡(luò)層來(lái)傳遞信息與數(shù)據(jù)。

2.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層的作用就是在物聯(lián)網(wǎng)的載體下，面向用戶窗口來(lái)收發(fā)指令，達(dá)到多元化的智能應(yīng)用，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的分析與處理。

3 NB-IoT技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用-以智慧水務(wù)為例

3.1 應(yīng)用范圍概述

NB-IoT技術(shù)在智慧水務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍主要有三個(gè)方面，一是對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；二是實(shí)現(xiàn)水平衡中應(yīng)用；三是在智能抄表中應(yīng)用。為提升探究的針對(duì)性，本研究主要選取智能抄表作為研究的內(nèi)容。這是因?yàn)樗畡?wù)企業(yè)在抄表管理中的局限性較多，而水資源又與民眾的生活有著十分緊密的聯(lián)系，但是由于水表所在的運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，導(dǎo)致后期抄表工作遇到諸多不便，因此需要在水表抄表技術(shù)上不斷完善，目前的水表抄表技術(shù)在實(shí)踐中也出現(xiàn)很多問(wèn)題，因此，本文主要是將其作為研究的重點(diǎn)。

3.2 擬解決的問(wèn)題

第一，IC卡水表抄表。這一方式主要是采取預(yù)付水費(fèi)的方式，需要在先繳費(fèi)預(yù)存的基礎(chǔ)上才能使用，所以人工抄表的問(wèn)題能有效的減少，但是其不足就在于用戶容易誤操作，導(dǎo)致維護(hù)方面的問(wèn)題較多，需要人工深入現(xiàn)場(chǎng)處理，不僅處理的量較大，而且水務(wù)企業(yè)難以在年底、月底開(kāi)展?fàn)I收核算，對(duì)盈虧的診斷難度較大。

第二，有線遠(yuǎn)傳水表。這一方式是利用信號(hào)線、網(wǎng)線、LET技術(shù)等進(jìn)行有線連接的技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新抄表數(shù)據(jù)的目標(biāo)，但是不足的是，其主要適用于集中在室外安裝的線路，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)路線、數(shù)據(jù)采集設(shè)備等方面的成本較高，且施工較為麻煩，難以在分散用戶和室內(nèi)安裝水表的用戶使用。

第三，GPRS物聯(lián)網(wǎng)水表。該技術(shù)是以2G網(wǎng)絡(luò)為載體開(kāi)展抄表和水表智能化控制，主要是對(duì)分散的用水大戶開(kāi)展抄表管理，其不足就在于成本較大，且無(wú)線信號(hào)弱，內(nèi)置的電池衰弱的情況較為突出，加上2G已經(jīng)逐漸被運(yùn)營(yíng)商關(guān)停，難以適應(yīng)實(shí)際運(yùn)行的需要。

3.3 應(yīng)用要點(diǎn)

3.3.1 基于NB-IoT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)抄表應(yīng)用結(jié)構(gòu)分析

為著力解決上述問(wèn)題，切實(shí)強(qiáng)化NB-IoT技術(shù)的應(yīng)用成效，首先就要解決抄表管理中的諸多局限性較強(qiáng)的問(wèn)題，切實(shí)注重抄表管理模式的優(yōu)化，在抄表智能終端上加大對(duì)其的創(chuàng)新，提升水表的智能化程度。而這就需要依賴于不斷成熟和穩(wěn)定的NB-IoT技術(shù)，基于NB-IoT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)智能水表中，其包含的組件主要有NB-IoT模組、運(yùn)營(yíng)商信號(hào)接受模塊、NB-IoT核心網(wǎng)、NB-IoT管理服務(wù)平臺(tái)與第三方應(yīng)用服務(wù)器、水表抄收管理軟件平臺(tái)等組合而成。其中，水表直接在應(yīng)用層服務(wù)器中，且不用設(shè)置采集設(shè)備與線路，能滿足不同類型用戶的需要，具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖1所示。因?yàn)镹B-IoT技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在物聯(lián)網(wǎng)智能水表中得到了應(yīng)用，使得智慧水務(wù)得到了快速發(fā)展，并因此延伸App、微信、支付等繳費(fèi)平臺(tái)，達(dá)到智能水表互聯(lián)互通的效果，加上能實(shí)現(xiàn)全面感知，在達(dá)到共享數(shù)據(jù)的同時(shí)，還能避免傳統(tǒng)距離問(wèn)題和用戶類型等方面的問(wèn)題。

圖1 智能水表抄表拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.3.2 基于NB-IoT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)抄表應(yīng)用過(guò)程分析

在明確應(yīng)用結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還要對(duì)其應(yīng)用過(guò)程不斷完善。在利用基于NB-IoT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)智能水表進(jìn)行抄表時(shí)，由水務(wù)企業(yè)利用第三方應(yīng)用管理平臺(tái)設(shè)置水表的抄表時(shí)段，當(dāng)大都預(yù)定時(shí)段后，就能利用基站達(dá)到無(wú)線聯(lián)網(wǎng)并自動(dòng)抄表，直到所有水表的抄取的數(shù)據(jù)回傳完成之后，水表自動(dòng)進(jìn)入智能待機(jī)狀態(tài)，減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)和電池的使用。而就數(shù)據(jù)回傳的過(guò)程而言，首先是將數(shù)據(jù)回傳到平臺(tái)，再通過(guò)平臺(tái)向云平臺(tái)傳輸，服務(wù)器從自身的云平臺(tái)中收到用戶的用水?dāng)?shù)據(jù)，使得用戶用水情況得到有效監(jiān)控且沒(méi)有時(shí)空的限制。同時(shí)水務(wù)企業(yè)也能結(jié)合實(shí)際需要來(lái)分析用戶用水形成的大數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)用戶用水情況進(jìn)行診斷，及時(shí)地找到用水問(wèn)題。而且用戶自主繳費(fèi)選擇渠道多元化，為用水信息自助查詢提供了便利。

3.3.3 基于NB-IoT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)抄表應(yīng)用效果分析

就應(yīng)用效果而言，不僅有效的解決了傳統(tǒng)水務(wù)企業(yè)所面臨的問(wèn)題，而且使得水務(wù)管理的成本下降，提升智慧水務(wù)的智能化程度，促進(jìn)抄表與收費(fèi)問(wèn)題的解決和優(yōu)化。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，NB-IoT技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，對(duì)于促進(jìn)萬(wàn)物互聯(lián)實(shí)現(xiàn)了有效的保障，在實(shí)踐應(yīng)用中，應(yīng)用的范圍較廣，所以已成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的核心技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展和5G技術(shù)逐漸普及的今天，物聯(lián)網(wǎng)將隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、AI技術(shù)等的應(yīng)用變得更加緊密，在新時(shí)代背景下，我們只有不忘初心的強(qiáng)化科研技術(shù)研究，才能更好地履行自身的使命。