基于NB-loT技術(shù)的在線監(jiān)控在提升計(jì)量資產(chǎn)配送閉環(huán)管控的實(shí)踐研究

潘帆

摘要：現(xiàn)有對(duì)計(jì)量資產(chǎn)的采購到貨、驗(yàn)收、檢定檢測(cè)、倉儲(chǔ)配送、安裝、運(yùn)行、拆除、資產(chǎn)報(bào)廢等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的管控，多局限于人工管理或菜單一環(huán)節(jié)的機(jī)械式管理，還未實(shí)現(xiàn)全流程的在線監(jiān)控閉環(huán)管控。本文將以倉儲(chǔ)配送環(huán)節(jié)為切入口，探討了通過NB-IoT技術(shù)將電能表配送智能化、閉環(huán)化的可能性，為解決計(jì)量資產(chǎn)全壽命周期管理提供了一種新的思路，從而規(guī)范計(jì)量資產(chǎn)集約化管理方式和業(yè)務(wù)流程，支撐“大營銷”體系順暢運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：NB-loT;計(jì)量資產(chǎn)全壽命周期管理;電能表配送;在線監(jiān)控

目前各地供電企業(yè)建設(shè)完成的初級(jí)計(jì)量資產(chǎn)配送網(wǎng)絡(luò)，僅能完成電能表等資產(chǎn)在計(jì)量中心庫房入庫和出庫的實(shí)時(shí)監(jiān)控，但在配送的末端，從各地計(jì)量中心將電表配送至縣公司、供電所的過程中，對(duì)配送環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)安全監(jiān)控存在空白。為提升計(jì)量表計(jì)配送環(huán)節(jié)的規(guī)范性與安全性，做到可控可跟蹤，避免表計(jì)的損壞與遺失，考慮引入基于NB-loT的在線電表配送箱的應(yīng)用，從而形成閉環(huán)的電表配送管控體系，吸取經(jīng)驗(yàn)進(jìn)而推廣至計(jì)量資產(chǎn)全壽命周期管理。

一、電表配送箱如何實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控的必要性

（一）可以有效提高電能表配送效率

傳統(tǒng)的配送需要人進(jìn)行大量數(shù)據(jù)交接、簽名確認(rèn)等工作，效率低，導(dǎo)致了人力資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。應(yīng)用智能配送箱不僅可以實(shí)現(xiàn)全過程的在線監(jiān)控，還可以通過主動(dòng)授權(quán)等方式進(jìn)行保密性管理，記錄電表配送的實(shí)時(shí)信息，減少人工提高配送效率。

（二）可以有效提升電表配送安全性以及穩(wěn)定性

電表在線監(jiān)控配送箱的主要作用之一是杜絕配送環(huán)節(jié)可能發(fā)生丟表、人為調(diào)換等資產(chǎn)安全隱患的發(fā)生，提升資產(chǎn)配送環(huán)節(jié)的安全性和穩(wěn)定性。

（三）實(shí)現(xiàn)計(jì)量資產(chǎn)的全壽命周期管控

智能配送箱不僅可用于配送，還可應(yīng)用至設(shè)備安裝、設(shè)備拆除、資產(chǎn)報(bào)廢等全壽命周期關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提升電力企業(yè)資產(chǎn)管理效益。

二、NB-loT模塊及通信技術(shù)在配送箱上的應(yīng)用，如何分步實(shí)現(xiàn)

基于NB-loT的在線監(jiān)控配送箱研發(fā)涉及到的技術(shù)有：NB-loT通信技術(shù)、串行通信技術(shù)、GPS定位尋址技術(shù)等。

（一）NB-loT通信技術(shù)

窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-loT己成為萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支。NB-loT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)。它支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接。NB-loT的四個(gè)優(yōu)勢(shì)：超強(qiáng)覆蓋、超低功耗、超低成本、超大連接。（見圖1）

NB-loT是一個(gè)空中接口標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要是在終端與基站eNB之間的約定，包括物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的一些設(shè)計(jì)規(guī)定?？紤]到與LTE的兼容性，NB-loT標(biāo)準(zhǔn)與LTE的空口標(biāo)準(zhǔn)有很多相似之處。比如NB-loT沿用LTE定義的頻段號(hào)，Release13為NB-IoT指定了14個(gè)頻段。NB-loT的多址技術(shù)，上行采用SC-FDMA，下行采用OFDMA;下行發(fā)射功率為43dBm，上行為23dBm。調(diào)制方式以QPSK和BPSK為主。Release13 NB-loT僅支持FDD半雙工type-B模式，F(xiàn)DD意味著上行和下行在頻率上分開，半雙工意味著UE不會(huì)同時(shí)處理接收和發(fā)送。

（二）串行通信技術(shù)

串行通信是指將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長度，其只需少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息。

在串行通信中，不論是發(fā)送還是接收，都必須有時(shí)鐘信號(hào)對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位。在TTL標(biāo)準(zhǔn)表示的二進(jìn)制數(shù)中，傳輸線上高電平表示二進(jìn)制l，低電平表示二進(jìn)制0，且每一位持續(xù)時(shí)間是固定的，由發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘的頻率決定。

1.發(fā)送時(shí)鐘

發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入移位寄存器，然后在發(fā)送時(shí)鐘的控制下，將該并行數(shù)據(jù)逐位移位輸出。通常是在發(fā)送時(shí)鐘的下降沿將移位寄存器中的數(shù)據(jù)串行輸出，每個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間間隔由發(fā)送時(shí)鐘的周期來劃分。

2.接收時(shí)鐘

在接收串行數(shù)據(jù)時(shí)，接收時(shí)鐘的上升沿對(duì)接收數(shù)據(jù)采樣，進(jìn)行數(shù)據(jù)位檢測(cè)，并將其移入接收器的移位寄存器中，最后組成并行數(shù)據(jù)輸出。

3.波特率因子

接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘與波特率有如下關(guān)系：F=n×B這里F是發(fā)送時(shí)鐘或接收時(shí)鐘的頻率;B是數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈?n稱為波特率因子。設(shè)發(fā)送或接收時(shí)鐘的周期為Te，頻率為F的位傳輸時(shí)間為Td，則：Tc=I/F，Td=1 /B得到：Tc-Td/n。在實(shí)際串行通信中，波特率因子可以設(shè)定。在異步傳送時(shí)，n=l，16，64，實(shí)際常采用n=16，即發(fā)送或接收時(shí)鐘的頻率要比數(shù)據(jù)傳送的波特率高n倍。在同步通信時(shí)，波特率因子n必須等于l。

（三）GPS定位尋址技術(shù)

GPS定位技術(shù)的基本原理是將GPS接收機(jī)接收到的信號(hào)經(jīng)過誤差處理后解算得到位置信息，再將位置信息傳給所連接的設(shè)備，連接設(shè)備對(duì)該信息進(jìn)行一定的計(jì)算和變換后傳遞給移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)定位。

在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，一是基于Cell ID的定位技術(shù);二是基于AFLT、的三角定位法算出具體位置的定位技術(shù);三是基于AGPS（無線網(wǎng)絡(luò)輔助GPS定位技術(shù)）的定位技術(shù)。

廣域GPS衛(wèi)星參考網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)高靈敏度GPS接收機(jī)組成，負(fù)責(zé)全天候監(jiān)測(cè)覆蓋區(qū)域上空所有GPS衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)、多普勒頻移等定位所需信息，動(dòng)態(tài)刷新存儲(chǔ)于定位平臺(tái)中的GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫（衛(wèi)星數(shù)據(jù)與地理位置對(duì)應(yīng)關(guān)系）。終端只有在需要定位時(shí)才通過無線網(wǎng)絡(luò)向定位平臺(tái)通報(bào)大概位置，然后通過定位平臺(tái)獲得GPS衛(wèi)星信息，從而大大縮短衛(wèi)星捕獲時(shí)間，大幅度降低耗電。

三、應(yīng)用后達(dá)成的管理效果

在電力企業(yè)建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的重要背景下，將NB -IoT技術(shù)應(yīng)用到智能電表配送箱符合發(fā)展需求方向。在供電公司的配送箱應(yīng)用中，班員在資產(chǎn)班二級(jí)庫房領(lǐng)取新表，使用配送箱帶到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障表的更換作業(yè);拆回的故障表，同步置換至配送箱中，最后由班組臨時(shí)保存至周轉(zhuǎn)柜;表計(jì)對(duì)應(yīng)明確，不可能發(fā)生換錯(cuò)表的風(fēng)險(xiǎn)。原有的配送方式分則直接將電表領(lǐng)出送到對(duì)應(yīng)供電所的周轉(zhuǎn)柜內(nèi);或從供電所配送拆回的電能表回至二級(jí)庫房，這兩種方式電能表部是直接擺放在裸露表框中運(yùn)輸，不安全。曾為了保障電表的配送過程安全，嘗試過在配送車輛上安裝攝像頭對(duì)電表進(jìn)行監(jiān)控，但效果不理想。一是攝像頭無法避免的有拍攝盲區(qū);二是配送的效率低，往往都需要調(diào)整攝像頭角度來拍攝交接單簽字過程;三是配送過程攝像頭的錄像視頻資料偏多，無人進(jìn)行歸檔存儲(chǔ)管理。

使用了基于NB-IoT的在線監(jiān)控配送箱測(cè)試后，配送員僅需按照規(guī)劃好的路徑行進(jìn)，到達(dá)供電所后，接收人使用自己的賬號(hào)開箱取出電表即可，減少了大量的交接環(huán)節(jié)時(shí)間。整個(gè)配送的過程和配送路徑，資產(chǎn)班或高級(jí)權(quán)限人員都可以隨時(shí)查看路徑及領(lǐng)用記錄。配送箱的實(shí)時(shí)尋址、地理位置核查、開關(guān)時(shí)間、遠(yuǎn)程開箱，這些功能都一定程度上減少了電表遺失或者是被盜的風(fēng)險(xiǎn)。使用配送箱實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控，也因省去中間環(huán)節(jié)提高了效率，有利于資產(chǎn)全壽命周期管理。

四、結(jié)束語

2019年國網(wǎng)公司“兩會(huì)”提出了建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的工作要求，其中電表、計(jì)量終端作為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分，關(guān)系到公司的生產(chǎn)利益。在這種背景下，針對(duì)電表、終端的配送末端環(huán)節(jié)，研發(fā)并應(yīng)用基于NB-IoT的在線監(jiān)控配送箱，不僅保護(hù)了計(jì)量資產(chǎn)，更是與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵高度契合的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

從智能管理、信息物聯(lián)、安全防護(hù)三方面客觀需求著手，研制基于NB-IoT的在線監(jiān)控配送箱并在市公司開展試點(diǎn)應(yīng)用，在總結(jié)試點(diǎn)工作成果的基礎(chǔ)上，形成公司計(jì)量資產(chǎn)末端配送的管理實(shí)施細(xì)則。進(jìn)而可延伸到所有縣公司的電表配送使用，做到統(tǒng)一的監(jiān)控管理，徹底杜絕電表資產(chǎn)遺失或被篡改的可能，以此來推動(dòng)配送與拆回電表及終端的安全穩(wěn)定可控。將來還可將NB -IoT技術(shù)延伸擴(kuò)展至計(jì)量資產(chǎn)全壽命周期管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)在線監(jiān)控的閉環(huán)管控模式。

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