NB-IoT 技術(shù)以及在智慧水務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用的探討

周振偉

（甘肅金橋水科技(集團)有限公司， 甘肅 蘭州 730000）

NB-IoT 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)信息數(shù)據(jù)的低速遠距離傳播，針對低頻次數(shù)據(jù)信息的傳輸具有非實時性，在水務(wù)系統(tǒng)建設(shè)過程中，應(yīng)用NB-IoT 技術(shù)，實現(xiàn)科學(xué)用水、節(jié)約用水的愿景指日可待。

1 NB-IoT 的關(guān)鍵屬性

1.1 NB-IoT 的部署方式

NB-IoT 始終處于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的工作環(huán)境當中，目前，我國的NB-IoT 在網(wǎng)絡(luò)中的部署方式主要可以分為兩種。第一種部署方式對網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的要求是900M，第二種部署方式對網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的要求是1800M。為了滿足NB-IoT 部署對網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的需求，在實際部署時，應(yīng)對基站進行全面升級，構(gòu)建一個全新的NB-IoT 平臺，設(shè)置核心網(wǎng)設(shè)備，以此實現(xiàn)最快部署NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)的目的。

1.2 NB-IoT 的技術(shù)特點

NB-IoT 與無線技術(shù)相比，具有覆蓋范圍廣、成本低廉、功率消耗低以及強鏈接等優(yōu)勢。

NB-IoT 技術(shù)的覆蓋范圍比無線技術(shù)擴大100 倍，在地下管網(wǎng)、城市構(gòu)造物中的穿透力極強，在針對同一個基站時，應(yīng)用NB-IoT 技術(shù)，接入數(shù)遠遠超過無線技術(shù)的接入數(shù)，僅僅一個扇區(qū)就能夠支持十萬個NB-IoT 的終端連接，這種超強鏈接的優(yōu)勢是其它技術(shù)所無法比擬的[1]。而且NB-IoT 的功率消耗較小，終端模塊的待機時間可以達到十年以上，在這期間所消耗的功率僅為2G 的十分之一。此外，NB-IoT 技術(shù)對天線以及射頻等基站的基礎(chǔ)設(shè)施能夠重復(fù)利用，資源利用率高，這就大幅減少了投入成本。

2 NB-IoT 技術(shù)在智慧水務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 NB-IoT 技術(shù)在智慧水務(wù)系統(tǒng)中的部署方案

NB-IoT 技術(shù)在智慧水務(wù)系統(tǒng)中的部署框架一般包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層以及應(yīng)用層（如圖1 所示）。如果對部署框架進一步劃分，則包括NB-IoT 基站、NB-IoT 核心網(wǎng)、IoT 平臺、水務(wù)行業(yè)應(yīng)用中心以及NB-IoT 終端。

1.NB-IoT 基站

NB-IoT 基站能夠為NB-IoT 終端提供無線接入服務(wù)，通過NB-IoT 基站，接收傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)及時上報至網(wǎng)關(guān)，目前，NB-IoT 基站的構(gòu)建形態(tài)以LTE基站為主，可以劃分為保護帶部署、獨立部署以及帶內(nèi)部署三種部署方式。

2.水務(wù)行業(yè)應(yīng)用中心

水務(wù)行業(yè)應(yīng)用中心屬于總控制中心，它可以根據(jù)市場運作實際以及水務(wù)行業(yè)的需求，適時開發(fā)出智能型的APP 以及實用的應(yīng)用平臺，通過開發(fā)出的應(yīng)用平臺接收的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息，對NB-IoT 終端進行有效控制。

3.NB-IoT 終端

NB-IoT 終端與NB-IoT 基站相連，主要包括智能水表、壓力表、流量計、水質(zhì)儀表、智能消火栓、智能井蓋等各種監(jiān)測傳感器，NB-IoT 終端借助于基站將數(shù)據(jù)信息傳導(dǎo)至IoT 平臺，進而確保整個NB-IoT 系統(tǒng)的正常運行。

2.2 NB-IoT 技術(shù)的智慧水務(wù)系統(tǒng)

基于NB-IoT 技術(shù)的智慧水務(wù)系統(tǒng)必須配備智慧水表、智慧水泵、智慧水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)以及智慧測漏。過去，無線技術(shù)在水務(wù)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，但是這種技術(shù)無法實現(xiàn)遠程抄表工作，這就給水務(wù)集團帶來諸多困擾，在實際工作中，需要投入大量人力資源，負責(zé)抄表工作，不但加大了投入成本，而且耗時耗力，得不償失。而應(yīng)用NB-IoT 技術(shù)，配備智慧型水表，工作人員可以直接借助于NB-IoT終端，實現(xiàn)遠程操控，進而在極短時間內(nèi)完成抄表工作，節(jié)省了人力，降低了企業(yè)投入成本。[2]

智慧水泵與智慧測漏能夠?qū)用竦挠盟窟M行實時控制，如果用水量嚴重超標，智慧水泵系統(tǒng)就會科學(xué)合理的對整個水務(wù)系統(tǒng)進行控制，對用水量參數(shù)進行自動調(diào)節(jié)，在保證居民正常用水的情況下，實現(xiàn)節(jié)約用水的目的。

智慧水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)┧乃|(zhì)進行實時監(jiān)控，隨著生活水平的提高，人們對日常健康用水的關(guān)注度逐年提升，因此，對于水務(wù)企業(yè)而言，在保證居民正常用水的同時，必須兼顧用水安全，充分發(fā)揮智慧水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的強大監(jiān)控功能，保障人們的身體健康安全。

2.3 NB-IoT 技術(shù)在智慧水務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用案例

目前，NB-IoT 技術(shù)在北京、上海、深圳等地的智慧水務(wù)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，以上海某小區(qū)為例，安裝了近500 只NB-IoT 智能水表，智能水表實時收集的居民用水數(shù)據(jù)能夠及時傳輸?shù)絅B-IoT 終端平臺，數(shù)據(jù)采集頻率達到三十分鐘一次，每天匯總數(shù)據(jù)的傳輸量達到100byte。借助于NB-IoT 技術(shù)，實現(xiàn)了水表計量數(shù)據(jù)精確、傳輸及時、傳輸容量大的愿景。尤其在居民用水高峰期，能夠提高數(shù)據(jù)采集頻次，不僅提升了工作效率，降低了水資源消耗量，而且也提高了水務(wù)企業(yè)的綜合服務(wù)質(zhì)量。

再比如深圳市管轄的西鄉(xiāng)鎮(zhèn)、福永鎮(zhèn)、沙井鎮(zhèn)、松崗鎮(zhèn)、公明鎮(zhèn)、新安鎮(zhèn)、光明鎮(zhèn)、龍崗鎮(zhèn)、龍城鎮(zhèn)、東湖鎮(zhèn)、桂園鎮(zhèn)、南澳鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水處理站相繼安裝了遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用NB-IoT 無線技術(shù)，充分發(fā)揮NB-IoT 無線技術(shù)覆蓋面廣、穿透力強的優(yōu)勢，使遠程監(jiān)控系統(tǒng)的信號接收與傳輸具有高效性與穩(wěn)定性。而系統(tǒng)中的NB-IoT 遠程傳輸子系統(tǒng)主要功能是建立控制中心與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的遠程通信連接，借助于NB-IoT 無線網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⑦h程監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息發(fā)送至工作人員的手機上，工作人員可以通過手機APP 對污水處理站的運行情況進行實時監(jiān)控。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備運轉(zhuǎn)異常，工作人員能夠第一時間根據(jù)故障信息，確定故障位置，并派出檢修人員負責(zé)維修，確保污水處理站的正常運轉(zhuǎn)。

3 結(jié)語

NB-IoT 是信息技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物，雖然NB-IoT 技術(shù)在智慧水務(wù)系統(tǒng)中的實際應(yīng)用尚處于初級階段，但是隨著NB-IoT 技術(shù)優(yōu)勢的逐步突顯，這項技術(shù)必將在智慧水務(wù)系統(tǒng)中開花結(jié)果，推進智慧水務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)進程，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)和便捷的服務(wù)。