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甯水集團陳富光:NB-IoT水表的適應性應用研究

时间:2020-09-24 14:27

來源:中國水網

作者:毛茂喬

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  NB-IoT技術作为5G技術的一部分,近几年的发展突飞猛进、日趋成熟,备受各行各业关注。在“2020(第五届)供水高峰论坛”上,宁波水表(集团)股份有限公司(以下简称“宁水集团”) 、浙江省水表研究院副院长陈富光,以“NB-IoT水表的适应性应用研究”为题,与大家分享了宁水集团对于NB-IoT水表的探索历程与应用实践。

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  陳富光

  NB-loT水表发展的起点源于2015年4月,宁水集团与华为签订战略合作协议,着手开始NB-loT技術的应用研发。到2016年5月,宁水集团与深圳水务、华为、电信启动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,该項目落地,拉开了整个水表界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的網絡架構形式類似。通過NB-IoT通訊網絡,水表將數據發送到IoT核心網,再將數據推送到智慧水務应用平台,实现无需接收数据設備抄收数据,特点是安装方便,无需布线,也无需组网。

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  NB-IoT的傳輸方式示意圖

  適應性一:NB-IoT系列産品發展思路 (民用)

  陳富光介绍,最开始做NB-loT的时候是一种比较新兴的技術,认为它必须与传统的水表形成较大的区别。第一,要實現機電分離、電池可更換,延長它的使用周期。

  第二,要把NB-IoT做成一种智慧型的水表,为智慧水務的大数据服务。当时,智慧水務的发展进入一个加速期,大家也在不断探讨、思考,究竟什么是真正的智慧水務?在宁水集团看来,智慧就是数据的感知、提炼,经过分析后再进行处理、反馈,并且通过不断的学习去优化改进,从而形成像人类一样的处理能力和智慧。智慧水務最核心的就是它的数据信息量,对于NB-IoT水表来说,需要有:1)適合的流量數據信息,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域性的漏損統計不實用,精度越高統計分析越准確;3)合理的數據上傳周期,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表可以實現機電轉化精度達到1L,每半小時上傳一次數據,爲用戶的用水習慣分析、區域的産銷差分析提供數據支持。

  第三,需要強化報警功能,即針對突發事件的報警功能,如電池電壓過低報警、網絡信號不良報警、外界幹擾報警、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,數據傳輸網絡采用公共網絡,有專業的維護,更加穩定可靠。

  陳富光补充到,NB-IoT系列产品的发展思路就此形成了,从2017年定型之后一直到今天,所做的产品都是延续这个发展思路。

  适应性二:给智慧水務带来的改变

  有了豐富的數據量作爲基礎之後,數據的分析將更加精細化和精准化。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,因爲一個月傳一次數據的周期不夠。現在的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,同時也在節水方面達到較好的效果。

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  再比如,倒裝分析。下圖所示的流量有正有負,通過現場跟蹤就能發現,其實不是表有問題,而是用戶在人爲性的對水表進行正表安裝和反表安裝,逃避部分水費。如果沒有數據量的精准分析,就發現不了這個過程。

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  還有,房屋空置率的分析。這對營收管理系統來說,能夠帶來很好的助益作用。此外,還有用水習慣的分析,24小時的大量數據可以分析每家每戶的用水習慣,包括家裏的人員情況、結構等。還有産銷差分析、網絡環境分析、溫度環境分析等,都能因爲數據更加豐富和精准得以更好地實現。

  適應性三:在各類環境中的表現

  NB-loT的优点很多,低功耗、广覆盖、低成本模块、多链接、安全性、网络可靠性、全球统一標准等,基本上都已经实现了。

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  陳富光还介绍了NB-IoT在各类环境中的表现情况。例如下图是NB-loT水表在现场的一个真实环境下的数据,这个数据是用户自己统计的。它反映的是NB-IoT水表装在不同深度对传输信号的影响,发现在2到3米深时影响大一点,在0.5米左右的时候影响是很微弱的。

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  再比如,考察NB-IoT水表放到地下井後,雨天積水對網絡信號的影響。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。

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

  綜合来看,可以用下表概括说明位于地下的NB-IoT水表在环境中的表现。

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  陳富光谈到,在一个地级市,宁水集团在NB-IoT水表方面付出了很多努力,最终形成了很好的应用实践。该市从2017年到2019年陆续安装NB-IoT表,一共11928台,适应了包括网络变化、产品发展变化的过程,月平均上报率达到了99%以上。

  总的来说,可以归纳为两点:一是由于NB-loT智慧水表采用NB-loT网络,传输的数据更加丰富,可以更好地满足未来智慧水務的需求;二是NB-loT智慧水表经过三年真正的实际使用证明,它满足了当下的市場需求,具有网络可靠性高、抗干扰能力强的优点,有非常重要的实际应用价值。

更多精彩内容详见專題:2020(第五屆)供水高峰論壇

編輯:王媛媛

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