童曦 艾鴻儒

三川智慧科技股份有限公司 江西 鷹潭 335200

引言

自改革開放以來(lái)，城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)住宅調(diào)試提出了更高的要求，在NB-IoT技術(shù)應(yīng)用之前，建筑中所應(yīng)用的水表多以小型無(wú)線儀表為主，此類儀表在穩(wěn)定性方面存在缺陷，而NB-IoT技術(shù)的應(yīng)用，有利于解決智能水表的固有缺陷，因此對(duì)此項(xiàng)課題進(jìn)行研究，具有十分重要的意義。

1 NB-loT技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

NB-IoT技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：

1.1 覆蓋范圍廣

與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，NB-IoT技術(shù)的信號(hào)覆蓋能力非常強(qiáng)，在查閱文獻(xiàn)資料后得知，在頻率不變的條件下，NB-IoT技術(shù)的信號(hào)強(qiáng)度高出網(wǎng)絡(luò)技術(shù)20dB。在信號(hào)增強(qiáng)后，其覆蓋范圍也隨之?dāng)U大，相較于GSM網(wǎng)絡(luò)，NB-IoT技術(shù)的信號(hào)范圍擴(kuò)大了10倍左右，同時(shí)還能覆蓋室內(nèi)、地下室等區(qū)域。

1.2 連接量多

時(shí)延敏感程度低、數(shù)據(jù)流量小、上行資源調(diào)度粒度小，資源利用率高是NB-IoT技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一，僅一個(gè)扇區(qū)所支持的連接數(shù)量就多達(dá)10萬(wàn)個(gè)。

1.3 功耗低

NB-IoT終端的時(shí)延敏感程度低，休眠狀態(tài)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，減少了信令開銷，再加上各種省電手段的運(yùn)用，使NB-IoT終端的功耗下降。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該終端的待機(jī)時(shí)間接近10年。

1.4 成本低

終端成本高低，是衡量一個(gè)終端是否具備實(shí)用價(jià)值的重要指標(biāo)，究其原因，主要是企業(yè)需要布置海量的終端，如果終端成本過(guò)高，會(huì)打消企業(yè)的使用熱情。而NB-IoT技術(shù)的運(yùn)用，則有助于終端成本的降低，具體表現(xiàn)為NB-IoT技術(shù)可以簡(jiǎn)化終端構(gòu)造，從而使終端成本下降[1]。

2 NB-loT技術(shù)在智能水表領(lǐng)域的應(yīng)用

在智能水表領(lǐng)域應(yīng)用NB-IoT技術(shù)，有助于水務(wù)精細(xì)化管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，接下來(lái)，本文會(huì)通過(guò)結(jié)合實(shí)例的方式對(duì)NB-IoT智能水表結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，如下所述：

2.1 應(yīng)用實(shí)例

現(xiàn)階段，NB-IoT技術(shù)在國(guó)內(nèi)各大城市的智慧水務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用較為廣泛，以北京某小區(qū)為例，在統(tǒng)計(jì)后得知，該小區(qū)安裝的NB-IoT智能水表數(shù)量多達(dá)500只，智能水表會(huì)向NB-IoT終端平臺(tái)及時(shí)傳輸水表所收集的居民用水?dāng)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸頻率為1次/30min，每天匯總并傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量多達(dá)100byte。NB-IoT技術(shù)的運(yùn)用，使水表計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、容量和傳輸效率進(jìn)一步提升。尤其是在用水高峰期，NB-IoT智能水表可以及時(shí)采集數(shù)據(jù)，為水務(wù)精細(xì)化管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了有利的條件。NB-IoT智能水表的參數(shù)如下：

15mm口徑：過(guò)載流量3.125m3/h；常用流量2.5m3/h；分界流量0.05m3/h；最小流量0.0313m3/h；最小流量/常用流量≥80；最大水壓1MPa；壓力損失等級(jí)ΔP63；水壓等級(jí)MPa10；工作電壓3.6V；溫度等級(jí)（冷水）T30、（熱水）T90；環(huán)境相對(duì)濕度≤95%；絕緣耐壓強(qiáng)度5000V。

20mm口徑：過(guò)載流量5.1m3/h；常用流量4.2m3/h；分界流量0.078m3/h；最小流量0.049m3/h。

25mm口徑：過(guò)載流量7.86m3/h；常用流量6.3m3/h；分界流量0.131m3/h；最小流量0.0763m3/h。

2.2 NB-IoT智能水表的結(jié)構(gòu)

北京某小區(qū)所應(yīng)用的智能水表，其結(jié)構(gòu)主要由四部分組成，分別為應(yīng)用層、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)層和終端層，其中，網(wǎng)絡(luò)層組成部分包括核心網(wǎng)和基站。這些層級(jí)之間通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所連接，與未來(lái)發(fā)展要求相吻合。

2.2.1 終端層。用戶水表終端是終端層所在的位置，是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，利用傳感器測(cè)量用戶的用水量，水壓和水質(zhì)數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)较到y(tǒng)，是終端層的主要功能。這項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)條件為智能水表中的物聯(lián)網(wǎng)通信組件，該組件可以聯(lián)系物聯(lián)網(wǎng)基站，與傳統(tǒng)水表終端模式相比，NB-IoT智能水表終端模式的可操控性更強(qiáng)[2]。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)層。結(jié)合上文可知，網(wǎng)絡(luò)層的組成部分包括物聯(lián)網(wǎng)基站和核心網(wǎng)，其中前者的作用為終端接入和區(qū)域管理，能夠聯(lián)系核心網(wǎng)絡(luò)，并向其傳遞終端信息。在組網(wǎng)時(shí)可以將實(shí)際情況作為依據(jù)，選擇合適的組網(wǎng)形式，目前，融合組網(wǎng)形式較為常用，而獨(dú)立組網(wǎng)只適用于特定區(qū)域。實(shí)現(xiàn)終端交互和處理，是核心網(wǎng)的主要功能，核心網(wǎng)的組網(wǎng)形式同樣分為兩種，分別為獨(dú)立組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)公用。其結(jié)構(gòu)為多網(wǎng)元結(jié)構(gòu)，出于對(duì)網(wǎng)元數(shù)目進(jìn)行控制的考慮，在部署時(shí)應(yīng)該將統(tǒng)一部署作為主要選擇，簡(jiǎn)言之，就是同時(shí)部署不同的網(wǎng)元，以強(qiáng)化控制效果。

2.2.3 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。在智能水表系統(tǒng)中，由物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)匯集全部的數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)類型和需求進(jìn)行分析，并依據(jù)分析結(jié)果，向應(yīng)用服務(wù)器傳輸指令，最終使水務(wù)數(shù)據(jù)管理的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

2.2.4 應(yīng)用層。應(yīng)用層是智能水表系統(tǒng)的最上層，可以滿足用戶的需求，控制能力也非常強(qiáng)，如有功能需求，利用NB-IoT技術(shù)設(shè)計(jì)和開發(fā)即可。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文以北京市某小區(qū)所應(yīng)用的NB-IoT智能水表為例，對(duì)NB-IoT技術(shù)在智能水表中的應(yīng)用進(jìn)行分析，認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，有利于提升智能水表的工作效率和工作性能，具有非常良好的應(yīng)用前景，建議水務(wù)部門予以重視。