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NB-IoT智能水表的技術優勢
時間:2021-05-17 18:20 點擊次數:

 

隨著經濟社會的發展,人們的居住條件獲得了極大的改善,住宅變得越來越智能化,而傳統水表在使用中存在著監控困難、成本過高、穩定性差等缺點,NB-IoT智能水表的出現將能從根本上解決上述問題。NB-IoT智能水表具有覆蓋范圍廣、可靠性高、成本低廉等優點,不僅可以實現水表管理的智能化,更能為未來智慧城市的發展提供技術上的支持。
 
一、NB-IoT智能水表的實現
智能水表是在傳統水表的技術基礎上,應用TI的微處理器、旋轉掃描接口SCANIF的一體化芯片MSP430FW42X,該芯片具有很多方面的應用優勢,包括功耗較低、覆蓋范圍寬、準確度高、運行穩定等,在小流量的情況下能夠維持極高的探測精度,而且長時間使用也不會受到水銹的影響,應用加裝金屬膜的葉輪在其中旋轉,通過傳感裝置將其轉化為可傳輸的電信號,并送至微處理器的SACNIF接口,從而計算得到相應流體的流量以及方向,內部安裝的定時狀態機能夠自動的進行信號探測,微處理器對獲得的信號進一步的處理,并加密后根據通信協議封裝到報文當中,最終經過NBIoT通信模組向外發送。供電采用的是鋰亞硫酰氯電池,8.5Ah的容量可持續運行10年以上。水表主控MCU的最低功耗為5uA,匯集了LCD驅動、掉電保護以及電源電壓監控裝置,具有豐富的接口資源,可用性高。NB-IoT模組的硬件方面選用BC95,休眠、待機功耗分別為5uA、6mA。發射功率為23dBm,接收靈敏度為-129dBm。利用串口和使用標準AT命令集能夠非常方便的進行控制,及時的向云平臺傳送各種采樣數據信息。
云平臺的實現:通信運營商針對NB-IoT網絡技術構建了專門的物聯網云平臺,所有的應用終端都能夠在該平臺上進行注冊,而且可以通過MQTT、HTTP,CoAP等協議來完成信息數據的及時傳送。
服務器和客戶端的實現:NB-IoT智能水表各類功能的實現需要在水務管理中心設置相應的服務器,以用于終端控制和信息數據的處理,客戶端則選用基于B/S架構的web網頁系統,此外,選用MicrosoftVisualStudio2015開發平臺,選用面向對象的C#開發語言,選用HTMLS,javascript和jquery等技術開發前端頁面,數據庫的實現則選用關系型數據庫Oracle。
性能測試與分析:最后,我們還要對NB-IoT技術的通信功能進行測試,選擇福州市倉山區三盛巴黎島社區的397戶住戶水表進行測試,對原有機械水表更換NB-IoT智能水表。利用小區外部的一個NB-IoT通信基站進行信息的查收,連續運行三個月的時間后,對得到的數據進行分析,結果表明抄收成功率達到了98%,定時上報抄收成功率也達到了98%。
二、NB-IoT智能水表的技術優勢
NB-IoT技術在智能水表領域的應用,能夠實現數據信息的實時獲取、系統狀態檢測、指令下發等功能,能夠分時分段設計采集頻率,在用水高峰期適當的提高頻率。將得到的用水數據信息進行及時的整理和分析,對用水狀況進行更加科學、合理的動態化管理,提升運行效率,改善服務質量,不斷提高服務品質。NB-IoT智能水表,應用的是端到端的安全管理方案,其抗干擾功能、數據可靠性等方面有著更高的保障。具體來說:
(1)針對當前水表普遍存在的問題,智能水表能夠有效地減少抄表成本,實現實時的數據傳輸,及時的故障排查與解決,以及運營效率的提升等。
(2)針對當前水表的安全問題,通過應用端到端的安全解決方案,可以更加可靠的對數據進行保障。基于授權頻譜構建的系統網絡,不管是抗干擾能力,還是數據安全性等都有著更加可靠的保障,而且便于推廣運行。
(3)針對當前水表的功耗問題,通過使用低功耗的采集單元,NB-IoT技術能夠顯著的減少能耗,實踐表明,在正常運行環境下NB-IoT水表的功耗能夠滿足持續使用10年的規格要求。
(4)針對當前水表的信號覆蓋問題,NB-IoT技術,具有覆蓋范圍廣,數據容量大,可靠性高等特點,可有效的解決水表的安裝過于密集或是過于分散,安裝環境復雜等實際問題。
(5)針對當前水表的連接問題,構建統一的NB-IoT平臺,能夠接受多種不同的物聯網應用。可有效解決協議的兼容性問題,不同供應商設備的集成問題等。同時,還能滿足水表終端對便捷性的需求,以及未來的大規模連接需要。
三、福州市智能水務項目進展
由福州市政府與省經信委、華為公司和智潤公司共同簽署《NB-IoT項目四方合作備忘錄》,計劃部署覆蓋全福州市的30萬臺水表。國內首個NB-IoT規模商用的承接項目已落地福州,由市自來水公司與智潤公司簽訂福州市城市供水漏損治理合同、節水管理合同,共同打造福州市城市供水漏損治理項目,即將進入實施階段。與此同時,福建省三大電信運營商也積極參與了NB-IoT網絡基站建設,分別與福州市政府簽訂了戰略合作協議,致力于網絡基站改造升級和NB-IoT產業化發展,現已在NB-IoT試點應用區域完成基站部署,初步形成了滿足NB-IoT規模商用的通信網絡。
(1)NB-IoT芯片模組情況
鑒于NB-IoT芯片首次投入大規模商用,華為公司要求適當放緩大批量商用步伐,延長測試時間,增加正式商用測試案例后,采用升級后版本的芯片模組投入正式大規模商用,導致NB-IoT芯片模組的大規模供貨時間延后。7月7日華為公司正式發布NB-IoT芯片規模商用版本(Boudica120芯片B657版本),并提供給NB-IoT模組廠家上海移運公司進行測試生產。此版本芯片完全適應水表抄表等固定場景的B-IoT業務,可滿足我市NB-IoT智能水表項目需求。目前,上海移遠公司經過嚴格測試后已啟動模組生產。預計8月9日可提供第一批6000片NB-IoT模組給智潤科技公司,在8月15日左右可提供2萬個NB模組。
(2)NB-IoT智能水表試點情況
目前,智潤科技公司已完成金色家園小區(移動網絡)、三盛巴厘島小區(聯通網絡)、冬馨苑小區(電信網絡)三個試點小區的第一批無線NB-lot物聯網水表的換裝任務。三個試點小區共1459臺NB-IoT智能遠傳水表數據已全部傳回市自來水公司內網,可直接在線查看用戶每天24個時點用水時時在內的相關數據信息。
四、結語
NB-IoT智能水表的應用,結合了NB-IoT技術的覆蓋范圍廣、功耗低、安全性高等技術特點,有效的解決了當前水表計量的數據準確性、實時性、便捷性等問題。未來隨著水表、流量計、壓力計等更多水務設備的接入,如何才能更好的利用這些設備產生的數據來進行管理將是水務部門必須解決的難題,而云計算、大數據技術的應用恰能很好的解決上述問題。而NB-IoT技術、大數據、云計算的進一步融合,可以更加有效的運用水務信息,在很大程度上提升管理效率,從而能夠更加智能的管理城市的供水、用水問題,為智慧城市的建設發展提供技術上的支持。
 

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