宁水集团陈富光:NB-IoT水表的适应性应用研究

   日期:2020-09-24     来源:中国水网     作者:毛茂乔     浏览:1002     评论:0    
核心提示:  NB-IoT技术作为5G技术的一部分,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...

  NB-IoT技术作为5G技术的一部分,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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  陈富光

  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技术的应用研发。到2016年5月,宁水集团与深圳水务、华为、电信启动NB-loT智慧水表项目。真正的使用是在2017年3月,深圳正式商用1200只,也是全球第一个正式的规模商用项目,拉开了整个水表界NB-loT使用的大幕。

  NB-loT的传输方式比较直观,整体的架构与我们手机2G、4G的网络架构形式类似。通过NB-IoT通讯网络,水表将数据发送到IoT核心网,再将数据推送到智慧水务应用平台,实现无需接收数据设备抄收数据,特点是安装方便,无需布线,也无需组网。

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  NB-IoT的传输方式示意图

  适应性一:

  NB-IoT系列产品发展思路 (民用)

  陈富光介绍,最开始做NB-loT的时候是一种比较新兴的技术,认为它必须与传统的水表形成较大的区别。第一,要实现机电分离、电池可更换,延长它的使用周期。

  第二,要把NB-IoT做成一种智慧型的水表,为智慧水务的大数据服务。当时,智慧水务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务?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。智慧水务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)适合的流量数据信息,如正向计量、反向计量、瞬时流量等;2)适合的机电转换精度,转换精度太低对小区域性的漏损统计不实用,精度越高统计分析越准确;3)合理的数据上传周期,周期越短实时性越好,但是功耗也会增加,合理的周期很重要。举例来说,民用NB-IoT表可以实现机电转化精度达到1L,每半小时上传一次数据,为用户的用水习惯分析、区域的产销差分析提供数据支持。

  第三,需要强化报警功能,即针对突发事件的报警功能,如电池电压过低报警、网络信号不良报警、外界干扰报警、模块与基表分离报警、大流量自动识别报警等,提升整个体系的安全性。

  第四,数据传输网络采用公共网络,有专业的维护,更加稳定可靠。

  陈富光补充到,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:给智慧水务带来的改变

  有了丰富的数据量作为基础之后,数据的分析将更加精细化和精准化。例如下图所示的漏水分析。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,因为一个月传一次数据的周期不够。现在的NB-IoT水表每24小时上传,精度到1升。从图中可以看出,这家在24小时的周期中会有持续性的漏水,而且用水相对比较恒定,可以判断出它是存在漏水情况的。因此,我们可以跟用户进行沟通,让用户及时处理,从而提升用户的体验,同时也在节水方面达到较好的效果。

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  再比如,倒装分析。下图所示的流量有正有负,通过现场跟踪就能发现,其实不是表有问题,而是用户在人为性的对水表进行正表安装和反表安装,逃避部分水费。如果没有数据量的精准分析,就发现不了这个过程。

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  还有,房屋空置率的分析。这对营收管理系统来说,能够带来很好的助益作用。此外,还有用水习惯的分析,24小时的大量数据可以分析每家每户的用水习惯,包括家里的人员情况、结构等。还有产销差分析、网络环境分析、温度环境分析等,都能因为数据更加丰富和精准得以更好地实现。

  适应性三:在各类环境中的表现

  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、全球统一标准等,基本上都已经实现了。

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  陈富光还介绍了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水表放到地下井后,雨天积水对网络信号的影响。从图中可以看出,在十公分水深的情况下影响不大,而在0.5米水深的时候影响是很大的,也就是说网络信号在水淹的情况下其实对它的影响是很大的,给我们在使用时提供了详细的参考。

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  还有不同材料的井盖、不同的表箱对网络信号的影响。整体来说,不同材料的表盖对网络的影响并不是太大,但是铁表箱对信号的传输还是有一定的影响。

  综合来看,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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  陈富光谈到,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务的需求;二是NB-loT智慧水表经过三年真正的实际使用证明,它满足了当下的市场需求,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。


 
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