NB-IoT技术在地下管井场景智能水表领域的应用探析

2021-12-27艾鸿儒许洁莹

科学与信息化 2021年18期

艾鸿儒许洁莹

三川智慧科技股份有限公司江西鹰潭 335200

引言

如今，人们对网络技术以及智能技术的接受度越来越高，使得人们生产生活场景的智能化程度不断提升。在此情况之下，传统水表逐渐被智能水表取代，为提高抄表质效提供了极大保障。从智能水表的角度来看，NB-IOT技术的应用将进一步优化系统性能、降低抄表成本，能够为推动动态抄表技术发展提供辅助。

1 NB-lOT技术概述

NB-IOT就是窄带物联网，是互联网领域的新兴技术，它构建于蜂窝网络，能以极小的带宽消耗直接部署GSM、UMTS和LTE网络，不仅可以降低网络部署成本，更能够实现平滑升级。基于NB-IOT技术可实现独立部署、带内部署和保护带部署，可迅速实现网络覆盖。现阶段，NB-IOT技术得到了大规模应用，在网络技术商用领域发挥出极强的应用优势。NB-IOT技术不仅覆盖性强、运行功耗低，还具备运行成本低和资源利用率高的特点，能真正推动终端简化，推动海量部署模式升级[1]。

在实际应用环节，NB-IOT组网主要由五大部分组成。其一是NB-IOT终端，这些终端设备都具备物联网功能，在应用环节需要加入SIM卡来连接NB-IOT网络；其二是基站，NB-IOT应用过程中大多会直接借用LTE基站，不会单独设置基站，若NBIOT部署存在基站建设需要也可单独设站；其三是核心网，这一部分的主要作用是为云平台与基站搭建连接通道；其四是云平台，云平台是NB-IOT部署环节主要用于处理业务的层级，可直接将业务信息传到NB-IOT终端，也可传送至垂直行业中心；其五是垂直行业中心，其基本作用是接收业务信息与控制终端。

2 地下管井场景智能水表中的NB-lOT技术应用要点

布设于地下管井场景当中的智能水表，需要拥有较强的自动化作业能力，这样才能满足水表数据统计以及抄表需要。面对精细化水务管理要求，优化智能水表性能和管理模式已成必然。为此，相关工作人员应该将NB-IOT技术、云计算技术以及大数据技术融入智能水表领域，为推动水务管理模式简化、提高水表信息处理能力和降低抄表误差奠定基础。

2.1 优化智能水表结构框架

NB-IOT是物联网一部分，所以在基于NB-IOT技术的智能水表当中也应该包括物联网平台。通常来说，NB-IOT智能水表的结构框架主要分为四部分，分别是终端层、物联网平台、应用层和网络。

首先，终端层。这一层与用户关系最为紧密，安装在地下管井场景中的智能水表终端都是这一层的组成部分，它们是物联网的基础。在终端运行过程中，将全面采集和传输水压、水质、水流量等水务信息，为制定终端控制决策提供辅助。

其次，网络层。NB-IOT智能水表的网络层主要包括核心网与基站，前者用于接入终端并完成区块管理、信息传输，后者则主要用于开展终端信息交互处理。通常来说，NB-IOT智能水表系统可基于独立方式组网，也可应用网络公用模式组网。

再次，物联网平台。NB-IOT智能水表的物联网平台具有多元化功能，不仅可以完成设备连接管理、应用功能管理和数据管理，更可以用于查询、控制和诊断连接状态。在NB-IOT智能水表当中，物联网平台是最为重要的信息汇总和决策制定层级。

最后，应用层。在NB-IOT智能水表当中，应用层位于最上层，主要用于实现用户需求，具有较强的控制能力。在这一层中，可以对水表进行统一管理，还能开发数据基础。

2.2 保证智能水表功能实现

在NB-IOT智能水表应用过程中，实现数据采集和智能控制是设备的基础功能，为实现这些功能，相关工作人员应该为水表配置SIM卡[2]。水表SIM卡生产前，物联网系统运营方应该提供关键信息，用于保障卡片功能。比如，提供鉴权算法、用户识别码、秘钥等信息，水务部门也应该提出SIM卡使用需求，以便于保障卡片生产质量。

同时，NB-IOT智能水表结构中，应该包括微处理器和芯片，还应该设有旋转扫描接口，可以为水表平稳运行提供保障。比如，选择静态功耗低、测量范围大、稳定性强且精度高的智能水表专用芯片。为保证水表的持续运行，还可以选用锂亚硫酰氯电池。此类型电池的持续供电能力强，容量8.5Ah的锂亚硫酰氯电池的使用寿命高达10年。此外，为了提高NB-IOT智能水表运行质量，降低误差，相关工作人员应做好水表求职计算工作。比如，基于公式计算水表示值误差（E），其中vi和va分别表示水表的示值和实际水量，误差将以百分数表示。