寧水集團陳富光：NB-IoT水表的適應性應用研究

　　NB-IoT技術作為5G技術的一部分，近幾年的發(fā)展突飛猛進、日趨成熟，備受各行各業(yè)關注。在“2020（第五屆）供水高峰論壇”上，寧波水表（集團）股份有限公司（以下簡稱“寧水集團”） 、浙江省水表研究院副院長陳富光，以“NB-IoT水表的適應性應用研究”為題，與大家分享了寧水集團對于NB-IoT水表的探索歷程與應用實踐。

　　陳富光

　　NB-loT水表發(fā)展的起點源于2015年4月，寧水集團與華為簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，著手開始NB-loT技術的應用研發(fā)。到2016年5月，寧水集團與深圳水務、華為、電信啟動NB-loT智慧水表項目。真正的使用是在2017年3月，深圳正式商用1200只，該項目落地，拉開了整個水表界NB-loT使用的大幕。

　　NB-loT的傳輸方式比較直觀，整體的架構與我們手機2G、4G的網(wǎng)絡架構形式類似。通過NB-IoT通訊網(wǎng)絡，水表將數(shù)據(jù)發(fā)送到IoT核心網(wǎng)，再將數(shù)據(jù)推送到智慧水務應用平臺，實現(xiàn)無需接收數(shù)據(jù)設備抄收數(shù)據(jù)，特點是安裝方便，無需布線，也無需組網(wǎng)。

　　NB-IoT的傳輸方式示意圖

　　適應性一：NB-IoT系列產(chǎn)品發(fā)展思路 （民用）

　　陳富光介紹，最開始做NB-loT的時候是一種比較新興的技術，認為它必須與傳統(tǒng)的水表形成較大的區(qū)別。第一，要實現(xiàn)機電分離、電池可更換，延長它的使用周期。

　　第二，要把NB-IoT做成一種智慧型的水表，為智慧水務的大數(shù)據(jù)服務。當時，智慧水務的發(fā)展進入一個加速期，大家也在不斷探討、思考，究竟什么是真正的智慧水務？在寧水集團看來，智慧就是數(shù)據(jù)的感知、提煉，經(jīng)過分析后再進行處理、反饋，并且通過不斷的學習去優(yōu)化改進，從而形成像人類一樣的處理能力和智慧。智慧水務最核心的就是它的數(shù)據(jù)信息量，對于NB-IoT水表來說，需要有：1）適合的流量數(shù)據(jù)信息，如正向計量、反向計量、瞬時流量等；2）適合的機電轉換精度，轉換精度太低對小區(qū)域性的漏損統(tǒng)計不實用，精度越高統(tǒng)計分析越準確；3）合理的數(shù)據(jù)上傳周期，周期越短實時性越好，但是功耗也會增加，合理的周期很重要。舉例來說，民用NB-IoT表可以實現(xiàn)機電轉化精度達到1L，每半小時上傳一次數(shù)據(jù)，為用戶的用水習慣分析、區(qū)域的產(chǎn)銷差分析提供數(shù)據(jù)支持。

　　第三，需要強化報警功能，即針對突發(fā)事件的報警功能，如電池電壓過低報警、網(wǎng)絡信號不良報警、外界干擾報警、模塊與基表分離報警、大流量自動識別報警等，提升整個體系的安全性。

　　第四，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡采用公共網(wǎng)絡，有專業(yè)的維護，更加穩(wěn)定可靠。

　　陳富光補充到，NB-IoT系列產(chǎn)品的發(fā)展思路就此形成了，從2017年定型之后一直到今天，所做的產(chǎn)品都是延續(xù)這個發(fā)展思路。

　　適應性二：給智慧水務帶來的改變

　　有了豐富的數(shù)據(jù)量作為基礎之后，數(shù)據(jù)的分析將更加精細化和精準化。例如下圖所示的漏水分析。以前大的水表可以做漏水分析，但是小的民用水表不可以的，因為一個月傳一次數(shù)據(jù)的周期不夠?，F(xiàn)在的NB-IoT水表每24小時上傳，精度到1升。從圖中可以看出，這家在24小時的周期中會有持續(xù)性的漏水，而且用水相對比較恒定，可以判斷出它是存在漏水情況的。因此，我們可以跟用戶進行溝通，讓用戶及時處理，從而提升用戶的體驗，同時也在節(jié)水方面達到較好的效果。

　　再比如，倒裝分析。下圖所示的流量有正有負，通過現(xiàn)場跟蹤就能發(fā)現(xiàn)，其實不是表有問題，而是用戶在人為性的對水表進行正表安裝和反表安裝，逃避部分水費。如果沒有數(shù)據(jù)量的精準分析，就發(fā)現(xiàn)不了這個過程。

　　還有，房屋空置率的分析。這對營收管理系統(tǒng)來說，能夠帶來很好的助益作用。此外，還有用水習慣的分析，24小時的大量數(shù)據(jù)可以分析每家每戶的用水習慣，包括家里的人員情況、結構等。還有產(chǎn)銷差分析、網(wǎng)絡環(huán)境分析、溫度環(huán)境分析等，都能因為數(shù)據(jù)更加豐富和精準得以更好地實現(xiàn)。

　　適應性三：在各類環(huán)境中的表現(xiàn)

　　NB-loT的優(yōu)點很多，低功耗、廣覆蓋、低成本模塊、多鏈接、安全性、網(wǎng)絡可靠性、全球統(tǒng)一標準等，基本上都已經(jīng)實現(xiàn)了。

　　陳富光還介紹了NB-IoT在各類環(huán)境中的表現(xiàn)情況。例如下圖是NB-loT水表在現(xiàn)場的一個真實環(huán)境下的數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)是用戶自己統(tǒng)計的。它反映的是NB-IoT水表裝在不同深度對傳輸信號的影響，發(fā)現(xiàn)在2到3米深時影響大一點，在0.5米左右的時候影響是很微弱的。

　　再比如，考察NB-IoT水表放到地下井后，雨天積水對網(wǎng)絡信號的影響。從圖中可以看出，在十公分水深的情況下影響不大，而在0.5米水深的時候影響是很大的，也就是說網(wǎng)絡信號在水淹的情況下其實對它的影響是很大的，給我們在使用時提供了詳細的參考。

　　還有不同材料的井蓋、不同的表箱對網(wǎng)絡信號的影響。整體來說，不同材料的表蓋對網(wǎng)絡的影響并不是太大，但是鐵表箱對信號的傳輸還是有一定的影響。

　　綜合來看，可以用下表概括說明位于地下的NB-IoT水表在環(huán)境中的表現(xiàn)。

　　陳富光談到，在一個地級市，寧水集團在NB-IoT水表方面付出了很多努力，最終形成了很好的應用實踐。該市從2017年到2019年陸續(xù)安裝NB-IoT表，一共11928臺，適應了包括網(wǎng)絡變化、產(chǎn)品發(fā)展變化的過程，月平均上報率達到了99%以上。

　　總的來說，可以歸納為兩點：一是由于NB-loT智慧水表采用NB-loT網(wǎng)絡，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更加豐富，可以更好地滿足未來智慧水務的需求；二是NB-loT智慧水表經(jīng)過三年真正的實際使用證明，它滿足了當下的市場需求，具有網(wǎng)絡可靠性高、抗干擾能力強的優(yōu)點，有非常重要的實際應用價值。

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編輯：王媛媛