NB-IoT技術在地下管井場景智能水表領域的應用探析

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，人們對網絡技術以及智能技術的接受度越來越高，使得人們生產生活場景的智能化程度不斷提升。在此情況之下，傳統水表逐漸被智能水表取代，為提高抄表質效提供了極大保障。從智能水表的角度來看，NB-IOT技術的應用將進一步優化系統性能、降低抄表成本，能夠為推動動態抄表技術發展提供輔助。

1 NB-lOT技術概述

NB-IOT就是窄帶物聯網，是互聯網領域的新興技術，它構建于蜂窩網絡，能以極小的帶寬消耗直接部署GSM、UMTS和LTE網絡，不僅可以降低網絡部署成本，更能夠實現平滑升級。基于NB-IOT技術可實現獨立部署、帶內部署和保護帶部署，可迅速實現網絡覆蓋。現階段，NB-IOT技術得到了大規模應用，在網絡技術商用領域發揮出極強的應用優勢。NB-IOT技術不僅覆蓋性強、運行功耗低，還具備運行成本低和資源利用率高的特點，能真正推動終端簡化，推動海量部署模式升級[1]。

在實際應用環節，NB-IOT組網主要由五大部分組成。其一是NB-IOT終端，這些終端設備都具備物聯網功能，在應用環節需要加入SIM卡來連接NB-IOT網絡；其二是基站，NB-IOT應用過程中大多會直接借用LTE基站，不會單獨設置基站，若NBIOT部署存在基站建設需要也可單獨設站；其三是核心網，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部署環節主要用于處理業務的層級，可直接將業務信息傳到NB-IOT終端，也可傳送至垂直行業中心；其五是垂直行業中心，其基本作用是接收業務信息與控制終端。

2 地下管井場景智能水表中的NB-lOT技術應用要點

布設于地下管井場景當中的智能水表，需要擁有較強的自動化作業能力，這樣才能滿足水表數據統計以及抄表需要。面對精細化水務管理要求，優化智能水表性能和管理模式已成必然。為此，相關工作人員應該將NB-IOT技術、云計算技術以及大數據技術融入智能水表領域，為推動水務管理模式簡化、提高水表信息處理能力和降低抄表誤差奠定基礎。

2.1 優化智能水表結構框架

NB-IOT是物聯網一部分，所以在基于NB-IOT技術的智能水表當中也應該包括物聯網平臺。通常來說，NB-IOT智能水表的結構框架主要分為四部分，分別是終端層、物聯網平臺、應用層和網絡。

首先，終端層。這一層與用戶關系最為緊密，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，它們是物聯網的基礎。在終端運行過程中，將全面采集和傳輸水壓、水質、水流量等水務信息，為制定終端控制決策提供輔助。

其次，網絡層。NB-IOT智能水表的網絡層主要包括核心網與基站，前者用于接入終端并完成區塊管理、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智能水表系統可基于獨立方式組網，也可應用網絡公用模式組網。

再次，物聯網平臺。NB-IOT智能水表的物聯網平臺具有多元化功能，不僅可以完成設備連接管理、應用功能管理和數據管理，更可以用于查詢、控制和診斷連接狀態。在NB-IOT智能水表當中，物聯網平臺是最為重要的信息匯總和決策制定層級。

最后，應用層。在NB-IOT智能水表當中，應用層位于最上層，主要用于實現用戶需求，具有較強的控制能力。在這一層中，可以對水表進行統一管理，還能開發數據基礎。

2.2 保證智能水表功能實現

在NB-IOT智能水表應用過程中，實現數據采集和智能控制是設備的基礎功能，為實現這些功能，相關工作人員應該為水表配置SIM卡[2]。水表SIM卡生產前，物聯網系統運營方應該提供關鍵信息，用于保障卡片功能。比如，提供鑒權算法、用戶識別碼、秘鑰等信息，水務部門也應該提出SIM卡使用需求，以便于保障卡片生產質量。

同時，NB-IOT智能水表結構中，應該包括微處理器和芯片，還應該設有旋轉掃描接口，可以為水表平穩運行提供保障。比如，選擇靜態功耗低、測量范圍大、穩定性強且精度高的智能水表專用芯片。為保證水表的持續運行，還可以選用鋰亞硫酰氯電池。此類型電池的持續供電能力強，容量8.5Ah的鋰亞硫酰氯電池的使用壽命高達10年。此外，為了提高NB-IOT智能水表運行質量，降低誤差，相關工作人員應做好水表求職計算工作。比如，基于公式計算水表示值誤差（E），其中vi和va分別表示水表的示值和實際水量，誤差將以百分數表示。

3 結束語

綜上所述，將NB-IOT技術應用在地下管井場景智能水表領域，有助于優化水表讀數技術，更有利于提高抄表工作質量和效率。在實踐中，相關工作人員應該明確NB-IOT技術的特點與組網形式，合理設計基于NB-IOT技術的智能水表系統框架，并借助于性能測試分析降低抄表誤差。