NB-IoT助力安全管理转型升级

文/王明心

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things），即基于蜂窝的窄带物联网。在介绍NB-IoT之前，先要说一说IoT。

众所周知，IoT其实就是物联网（Internet of Things），也就是“万物相连的互联网”。实现IoT的通信技术，在分类上通常包含两大类：其一是短距离通信技术，代表性的有Wi-Fi、蓝牙（Bluetooth）、超宽带（UWB）等技术，其典型的应用场景有智能家居、智慧门店等；其二是远距离的通信技术，包括了GSM、CDMA等较成熟的2G/3G/4G蜂窝通信技术，以及近几年迎来大发展的低功耗广域网络（LPWAN），其中就包括了NBIoT、eMTC、SigFox和LoRa为主的四大技术标准。

因此，NB-IoT实质是IoT的一种技术标准，也是低功耗广域网络技术的一类技术合集。其当前阶段的主要应用场景，包含了环境监控、可穿戴设备、车联网、工业互联网等。

NB-IoT的显著特征使其迎来大发展

要搞清楚NB-IoT为何迎来大发展，离不开行业大环境，以及在商用领域实际的需求。物联网由于其应用场景多集中在工业管理、穿戴设备、交通运输等场景，其核心诉求是设备待机要久、可连接设备要多，设备造价要低，对于速度的要求反而偏低。而满足这一类特性要求的物联网，其实就是低功耗广域网。

如前文所言，低功耗广域网络（LPWAN）目前有四大标准，而NB-IoT在其中是目前发展最为迅速，且应用最为广泛的技术。NBIoT相较其他标准，有四大显著的特点：广覆盖、低功耗、大连接、低成本（见图1）。

图1 NB-IoT的特点

NB-IoT具体的技术特点，简单来说，它构建于蜂窝网络，采用License频段只消耗180～200 kHz左右的带宽，同时可以直接部署于GSM、UMTS或LTE3种网络中，因此它在各个应用场景的适用性都很高。同时，NB-IoT由于频谱的效率高，且具备小包数据的发送特征，可以轻松连接海量的设备。再者，NB-IoT设备的功耗很低，其设备电池的使用寿命普遍可以达到10年，加上NB-IoT部署的模组由于可以简化射频硬件和通信协议，因此其模组的成本也很低。

传统企业部署NB-IoT实现物联网有巨大优势

NB-IoT在四大低功耗广域网络（LPWAN）技术标准中，对比同样作为LPWAN国际标准的eMTC，两者之间最为明显的差别在于NB-IoT的部署成本更低，而eMTC的速率更高。另外的LoRa和Sigfox，因为频谱和连接方式的关系，更多用于私有化部署。

一方面，NB-IoT部署的成本低、效率高。NB-IoT是以3GPP标准作为基础，简言之NB-IoT可以利用已经部署的大量现有基站、网络，直接升级作为传输数据的设备和媒介，从而最大程度地降低部署企业的硬件和网络成本，同时最大程度地提升升级、改造和部署的效率。对于广泛的企业而言，相较其他LPWAN技术来说，NB-IoT有相当大的优势。

另一方面，部署NB-IoT基本没有门槛，适用于大量的传统企业。如前文所言，NB-IoT除了部署低成本外，由于其采用License频段，通道频宽很小，同时又支持带内、保护带或独立载波等3种部署方式，可以与现有网络共存，同时其室内或者固定场所的覆盖率相较于常见的技术，如LTE等要更好，因此NB-IoT的部署相当容易，对于传统企业而言几乎没有门槛。且同等成本前提下，可以连接的设备数、通信距离以及整体的运行功耗等都更低。

加快NB-IoT在工业安全领域广泛应用意义重大

目前，NB-IoT的规模化商用已经屡见不鲜。在工业领域，环境监控和工业场所的安全管理，则是目前最为主流的应用场景。比如北京中电华劳科技有限公司（简称“中电华劳”）推出的气体监测云平台，其核心的通信连接技术就是4G/5G和NB-IoT。

在实际的应用案例中，比如首钢股份公司迁安钢铁公司（简称“迁钢”），其厂区有毒、有害和易燃气体的安全监测，主要应用华劳气体监测云平台，而云平台最底层的连接方式，实际上就是大规模运用NB-IoT技术，将厂区中用于监测气体实时状态的气体传感器、控制器、机器人和管理人员等连接到一起。

依靠NB-IoT技术，迁钢的安全管理人员，可以随时、高效地掌握数万个终端监测设备的实时动态，同时结合云计算、大数据和人工智能等技术，将实时的动态数据传输到云服务器上，安全管理人员得以实现统一的可视化、自动化的管理。

8月19日，应急管理部发布了5起化工安全事故案例，特别是其中“河南“1·14”中毒事故”和“黑龙江“4·21”中毒事故”，是典型的气体中毒安全事故。没有任何监控和防护手段是事故发生和扩大的重要原因。

NB-IoT物联网系统让传统企业可以用极低的成本，解决大部分的安全隐患。比如在上述安全事故中，可以通过在作业现场安装气体监测传感设备，或者部署视频监控设备等，在作业人员进场前即可通过气体监测设备，了解作业环境是否有超标的有害有毒气体，同时在作业人员进场后，实时查看现场情况，出现异常即可迅速展开救援。

以中电华劳气体安全云平台应用为例，只需要在作业环境布置一定数量的有毒有害气体监测设备，对环境气体进行实时的监测，即可预防事故发生。一旦出现缺氧、有毒气体排放超标等情况，报警设备会自动报警，同时华劳云平台也可以即时通知作业人员和安全管理人员，从而避免事故的发生；与此同时，华劳云平台可以接入各类监测和预警设备，比如对作业人员的实时生理反应、作业环境的视频监控等，足以帮助事故中的作业人员，在面临窒息、中毒等异常情况下，将危急情况实时反馈到云平台终端，从而让安全管理人员及时发现险情并迅速施救。

除了大幅提升安全性之外，部署NB-IoT物联网系统，可以连接企业内大量的自动化设备，统一管理和控制，从而减少人员作业的风险，大幅提升管理、生产和现场作业的效率。

比如由NB-IoT作为重要底层通信技术的华劳云气体监测云平台，可以将其应用形态扩展到安全管理的方方面面。不论是气体监测的传感器、控制器、报警器，还是厂区内的机器人、GIS系统、可视化监控设备等安全管理终端，甚至是厂区职工的穿戴设备，都可以通过NB-IoT连接到一起，整合到一个控制系统和云服务器上，从而实现高效的数字化、智能化管理。

NB-IoT解决的是传统企业设备端连接的问题，而非管理的问题，部署NB-IoT物联网只是管理升级和转型的前提，真正要想实现数字化、智能化的转型，还需要依靠云计算、大数据等技术，通过NBIoT连接海量的设备，构建快捷高效的实时管理控制系统，以及企业生产制造海量的动态大数据系统，在此基础上，才能真正实现数字化、智能化的升级或转型。