NB-IoT技術(shù)在地下管井場景智能水表領(lǐng)域的應(yīng)用探析

艾鴻儒 許潔瑩

三川智慧科技股份有限公司 江西 鷹潭 335200

引言

如今，人們對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及智能技術(shù)的接受度越來越高，使得人們生產(chǎn)生活場景的智能化程度不斷提升。在此情況之下，傳統(tǒng)水表逐漸被智能水表取代，為提高抄表質(zhì)效提供了極大保障。從智能水表的角度來看，NB-IOT技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能、降低抄表成本，能夠?yàn)橥苿觿討B(tài)抄表技術(shù)發(fā)展提供輔助。

1 NB-lOT技術(shù)概述

NB-IOT就是窄帶物聯(lián)網(wǎng)，是互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的新興技術(shù)，它構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，能以極小的帶寬消耗直接部署GSM、UMTS和LTE網(wǎng)絡(luò)，不僅可以降低網(wǎng)絡(luò)部署成本，更能夠?qū)崿F(xiàn)平滑升級。基于NB-IOT技術(shù)可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立部署、帶內(nèi)部署和保護(hù)帶部署，可迅速實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋?，F(xiàn)階段，NB-IOT技術(shù)得到了大規(guī)模應(yīng)用，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)商用領(lǐng)域發(fā)揮出極強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢。NB-IOT技術(shù)不僅覆蓋性強(qiáng)、運(yùn)行功耗低，還具備運(yùn)行成本低和資源利用率高的特點(diǎn)，能真正推動終端簡化，推動海量部署模式升級[1]。

在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，NB-IOT組網(wǎng)主要由五大部分組成。其一是NB-IOT終端，這些終端設(shè)備都具備物聯(lián)網(wǎng)功能，在應(yīng)用環(huán)節(jié)需要加入SIM卡來連接NB-IOT網(wǎng)絡(luò)；其二是基站，NB-IOT應(yīng)用過程中大多會直接借用LTE基站，不會單獨(dú)設(shè)置基站，若NBIOT部署存在基站建設(shè)需要也可單獨(dú)設(shè)站；其三是核心網(wǎng)，這一部分的主要作用是為云平臺與基站搭建連接通道；其四是云平臺，云平臺是NB-IOT部署環(huán)節(jié)主要用于處理業(yè)務(wù)的層級，可直接將業(yè)務(wù)信息傳到NB-IOT終端，也可傳送至垂直行業(yè)中心；其五是垂直行業(yè)中心，其基本作用是接收業(yè)務(wù)信息與控制終端。

2 地下管井場景智能水表中的NB-lOT技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

布設(shè)于地下管井場景當(dāng)中的智能水表，需要擁有較強(qiáng)的自動化作業(yè)能力，這樣才能滿足水表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及抄表需要。面對精細(xì)化水務(wù)管理要求，優(yōu)化智能水表性能和管理模式已成必然。為此，相關(guān)工作人員應(yīng)該將NB-IOT技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)融入智能水表領(lǐng)域，為推動水務(wù)管理模式簡化、提高水表信息處理能力和降低抄表誤差奠定基礎(chǔ)。

2.1 優(yōu)化智能水表結(jié)構(gòu)框架

NB-IOT是物聯(lián)網(wǎng)一部分，所以在基于NB-IOT技術(shù)的智能水表當(dāng)中也應(yīng)該包括物聯(lián)網(wǎng)平臺。通常來說，NB-IOT智能水表的結(jié)構(gòu)框架主要分為四部分，分別是終端層、物聯(lián)網(wǎng)平臺、應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)。

首先，終端層。這一層與用戶關(guān)系最為緊密，安裝在地下管井場景中的智能水表終端都是這一層的組成部分，它們是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。在終端運(yùn)行過程中，將全面采集和傳輸水壓、水質(zhì)、水流量等水務(wù)信息，為制定終端控制決策提供輔助。

其次，網(wǎng)絡(luò)層。NB-IOT智能水表的網(wǎng)絡(luò)層主要包括核心網(wǎng)與基站，前者用于接入終端并完成區(qū)塊管理、信息傳輸，后者則主要用于開展終端信息交互處理。通常來說，NB-IOT智能水表系統(tǒng)可基于獨(dú)立方式組網(wǎng)，也可應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)公用模式組網(wǎng)。

再次，物聯(lián)網(wǎng)平臺。NB-IOT智能水表的物聯(lián)網(wǎng)平臺具有多元化功能，不僅可以完成設(shè)備連接管理、應(yīng)用功能管理和數(shù)據(jù)管理，更可以用于查詢、控制和診斷連接狀態(tài)。在NB-IOT智能水表當(dāng)中，物聯(lián)網(wǎng)平臺是最為重要的信息匯總和決策制定層級。

最后，應(yīng)用層。在NB-IOT智能水表當(dāng)中，應(yīng)用層位于最上層，主要用于實(shí)現(xiàn)用戶需求，具有較強(qiáng)的控制能力。在這一層中，可以對水表進(jìn)行統(tǒng)一管理，還能開發(fā)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.2 保證智能水表功能實(shí)現(xiàn)

在NB-IOT智能水表應(yīng)用過程中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和智能控制是設(shè)備的基礎(chǔ)功能，為實(shí)現(xiàn)這些功能，相關(guān)工作人員應(yīng)該為水表配置SIM卡[2]。水表SIM卡生產(chǎn)前，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營方應(yīng)該提供關(guān)鍵信息，用于保障卡片功能。比如，提供鑒權(quán)算法、用戶識別碼、秘鑰等信息，水務(wù)部門也應(yīng)該提出SIM卡使用需求，以便于保障卡片生產(chǎn)質(zhì)量。

同時(shí)，NB-IOT智能水表結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該包括微處理器和芯片，還應(yīng)該設(shè)有旋轉(zhuǎn)掃描接口，可以為水表平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。比如，選擇靜態(tài)功耗低、測量范圍大、穩(wěn)定性強(qiáng)且精度高的智能水表專用芯片。為保證水表的持續(xù)運(yùn)行，還可以選用鋰亞硫酰氯電池。此類型電池的持續(xù)供電能力強(qiáng)，容量8.5Ah的鋰亞硫酰氯電池的使用壽命高達(dá)10年。此外，為了提高NB-IOT智能水表運(yùn)行質(zhì)量，降低誤差，相關(guān)工作人員應(yīng)做好水表求職計(jì)算工作。比如，基于公式計(jì)算水表示值誤差（E），其中vi和va分別表示水表的示值和實(shí)際水量，誤差將以百分?jǐn)?shù)表示。

3 結(jié)束語

綜上所述，將NB-IOT技術(shù)應(yīng)用在地下管井場景智能水表領(lǐng)域，有助于優(yōu)化水表讀數(shù)技術(shù)，更有利于提高抄表工作質(zhì)量和效率。在實(shí)踐中，相關(guān)工作人員應(yīng)該明確NB-IOT技術(shù)的特點(diǎn)與組網(wǎng)形式，合理設(shè)計(jì)基于NB-IOT技術(shù)的智能水表系統(tǒng)框架，并借助于性能測試分析降低抄表誤差。