浅谈窄带物联网（NB-IoT）及应用

李得荣

摘要：本文通过对物联网业务未来发展趋势的分析及预测，阐述了窄带物联网技术在万物互连方面的优势，同时从行业背景、解决方案、行业客户、效益分析等方面对智能照明、智能抄表、智能烟感、智慧停车、智能井盖业务进行了介绍。

关键词：窄带物联网

一、窄带物联网技术简介

1.技术背景

窄带物联网是万物互联网络的一个重要分支，是由3GPP标准化组织定义的一种技术标准，是一种专为物联网设计的窄带射频技术，因此得名。以广覆盖、低成本、低功耗和广连接为特点。这种技术可应用于GSM网络和LTE网络。2015年9月，国际电联正式对外公布了物联网标准，将LTE-M更名为NB-IoT（窄带物联网）。2016年6月，窄带物联网标准NB-IoT获得3GPP会议通过，标志着NB-IoT标准核心协议研究全部完成，由标准化研究阶段进入规模商用阶段。

2.技术特性

一是广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力;二是具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;三是更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;四是更低的模块成本，企业预期的单个接连模块不超过5美元。

二、窄带物联网重点应用行业

1.智能照明

1.1行业背景

目前市政道路照明主要面临管理难、监控难、浪费高三方面的问题，市政部门无法及时获取路灯状态信息、了解路灯能耗信息，需要通过人工方式现场排查故障，也不能动态管理路灯的開关，造成能源的极大浪费。

1.2解决方案

在每个路灯上安装具有NB通信模组的路灯控制器，通过NB无线网络实时将路灯使用状态上传平台，同时平台可以根据需要自动或手动下发控制信息，及时调整路灯开关策略。路灯管理者可以通过电脑或者手机APP随时交接路灯使用情况，同时可灵活制定开关策略，及时开关路灯，大大节省了能源消耗。

1.3行业客户

适用于政府市政路灯管理部门、大型企业园区后勤管理部门、大型住宅小区开发商及物业管理。

1.4效益分析

1）社会效益：解决政府路灯管理难、效率低下问题，同时提高了故障处理及时性。

2）经济效益：根据路段忙闲及光线变化设置动态开关策略，可节约电源能耗20%-40%，有效降低能源消耗，节省政府开支。

2.智能抄表

2.1行业背景

随着社会的发展以及我国能源结构转型，水表和气表已经走进了千家万户，但是传统的机械式的水气表要靠人工上门进行抄表，难免会存在效率低、人工成本高、记录数据容易出错、维护管理困难、缴费不方便等弊端。

2.2解决方案

传统的2G无线抄表技术目前主要应用在电力抄表上，水表和燃气表由于电源供电问题目前较少采用，而且传统的2G抄表技术也存在一些问题，容量比较小，功耗高，信号差，利用NBIOT技术的抄表终端有效解决了以上问题，在电力、自来水、燃气计量表上安装nbiot通信模块，根据管理部门要求，定时上传计量数据，同时也可远程开关使用功能。

2.3行业客户

主要面向电力公司、自来水公司、燃气公司各类数据采集客户。

2.4效益分析

1）社会效益

通过计量数据的实时上传，有效提高了数据的准确性和及时性，帮助电力、自来水、燃气等企业为客户提供更好的服务质量，提高公众对政府公共服务的满意度。

2）经济效益

可实现费用实时计取、扣除、充值，有利于运营企业资金实时收取，同时节省了人力抄表工作，极大的降低了企业运营成本。

3.智能烟感

3.1行业背景

近年来，火灾频发，造成很大的人员及财产损失，国家高度重视，陆续出台相关文件，明确相关要求，落实消防安全责任。2017年10月10日，公安部消防局发布了《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》，要求在新建高层住宅应用城市物联网消防远程监控系统，在老旧高层住宅建筑加装应用独立式火灾探测报警器等设施。但是传统的报警系统存在报警处理不及时、设备管理维护难、报警设备部署不到位等问题，无法实现“智慧消防”的效果。

3.2解决方案

在传统的烟感终端内嵌NB-IoT通信模组，后端搭建智慧消防监控平台，通过运营商NB-IoT无线网络将前端监控信息回传到监控平台，平台数据分析后及时向相关人员告警提醒。

3.3行业客户

主要面向消防监管部门、大型企业、学校、养老院、福利院、幼儿园、社区居民活动场所、老旧居民住宅、宿舍、小旅馆等场所

3.4效益分析

1）社会效益：通过NB-IoT智能烟感系统可有效提高火灾报警及时性，降低火灾伤亡及损失。

2）经济效益：有效减少系统维护人员配置，节省维护成本，降低施工难度，便于旧楼施工改造，快速扩大消防监控范围。

4.智慧停车

4.1行业背景

随着我国经济不断增长，人民生活水平不断提高，城市汽车拥有量急剧上升，城市开放式的路边停车管理难度也越来越大。依靠人工管理停车，经常会遇到许多问题，例如，收费管理混乱、运营管理效率低收费、运营管理人力成本高、收费员工作时间长，工资待遇低，吸引力不足，人员流动快。

4.2解决方案

在每个停车泊位上安装一个车位检测器来检测泊位的占用状态，每当泊位状态有更新时，可以通过NB-IoT网络实时上传到后台。其作用有两点：一是可以根据车辆的进出时间生成计费订单，作为缴费依据;二是通过平台将泊位占用信息发布出去，便于车主寻找空闲车位。车主还可以通过手机APP方式进行反向寻车，解决车主快速找到停放车辆的问题。

4.4.3行业客户

主要面向城市公共停车区域管理部门，以及大型医院、城市商业综合体、学校、宾馆酒店、餐饮场所等。

4.4.4效益分析

1、社会效益

通过实时查询停车位实时占用情况，方便市民提前规划行程安排，避免现场交通拥堵，同时通过车位预约等功能提高公共资源利用率，提高公众对政府公共服务能力的满意度。

2、经济效益

停车场通过物联网实时计费结算，避免费用错结及偷逃费用等损失，同时也可避免收费员私下收费现象的存在，有效提高了收费部门的经济效益。

4.5智能井盖

4.5.1行业背景

我们的城市正在快速的建设中，市政公共基础设置的地下工程增多，井盖的增加是不可避免的，井盖的作用巨大，如无法及时获取井盖状态信息，将有可能对人们的生命和财产造成极大的损失。目前大部分城市都是人工巡检来管理，但是井盖数量庞大，人工巡检效率有限，往往无法及时准确的获取井盖状态信息，从而导致各类安全隐患，井盖被盗或者破坏不仅会直接造成公共财产的损失，而且还可能会对附近的行人和车辆造成不可挽回的人身伤害和经济损失。

4.5.2解决方案

针对目前井盖管理存在的问题，可利用NB-IoTT窄带物联网技术，在井盖前端安装智能井盖报警器，通过检测井盖重力变化或者倾角变化判断井盖状态，并实时回传管理平台，管理平台收到告警信息后及时下发附近管理人员进行现场检查处理。

4.5.3行业客户

主要面向市政路灯部门、自来水公司、电力公司、通信运营商、燃气公司等公用设施单位，解决巡维管理、资产防盗问题。

4.5.4效益分析

1、社会效益

极大改善管理部门对井盖的管理能力，不仅可以解决井盖的异常、丢失等问题，同时也能对井盖进行统一管理，在保护公共财产的同时，更保护了出行车辆和行人的安全，有利于社会稳定和谐发展。

2、经济效益

近期看需要对井盖有设备投入，但是长远来看，一方面节省了巡维人员成本，降低偷盗损失，同时避免了因“井吃人”事件造成的巨额赔偿。