探讨窄带物联网NB-IoT在智能水表中的应用

冯洁 高立沔

三川智慧科技股份有限公司 江西 鹰潭 335200

引言

窄带物联网NB-IoT在智能水表中应用，能够降低水表安装的难度，水表能够长期保持稳定、高效的状态运行，维护成本大大降低，让智能水表的发展进入全新的发展模式，因而对其进行研究具有现实意义。

1 NB-loT技术的主要特征分析

NB-IoT技术是物联网中的一种较为先进的技术类型，是将传统蜂窝网络作为技术运行的背景环境，然后设置SC-FDMA形式的信道结构用于技术系统运行调节，其技术信号的发射功率值为23dBm，系统构建完善之后可以大面积覆盖需求区域，网络的升级也非常便利，整体技术运行的效率较高。每一条信道的宽带比例为200KHz，信道的部署方式可以采取多样化的设计，根据实际需求进行合理调控，包括独立、带内、边带等几种类型，适用于GSM、UMTS、TLE等网络形式[1]。技术网络运行的安全性良好，覆盖能力较传统模式高，一个基站的终端接入数量可以达到50000个，能够实现室内覆盖链接，终端设备的安装与维护都比较容易。物联网NB-IoT技术具有低功耗的特性，能够顺畅地与广域网蜂窝数据进行关联运行，待机的时间也比较长，性能优质。因而NB-IoT技术自身具备安全可靠、经济性强、功耗低等优势，在智能水表当中的应用能够显著发挥积极改善作用。

2 NB-loT智能水表系统基本组成结构分析

NB-IoT智能水表的系统主要包括由带NB-IoT通信模组的水表、NB—IoT通信基站、物联网云平台、业务服务器、客户端管理软件等构成。将 NB-IoT智能水表设备安装在居住用户的家中，水表设备开启运行时就会自动连接 NB-IoT技术通信站，通过信号传输将水表设备注册到物联网云平台当中进行信息储存认证，这样一来水表设备的运行数据就能够直接传输至云平台，在云平台就可以获取智能水表的运行数据，而云平台的控制指令也可以传输到智能水表设备。客户端软件结构连接业务服务器，对云平台的用户智能水表运行数据进行获取，实现实时抄收，对用户用水情况进行监控，同时还能够对居民用水情况进行分析，然后采取阶梯调价控制操作，将每个月度的用水数据与费用信息发送给用户。相应的基本 NB-IoT智能水表系统组成结构包括终端层、网络层、物联网平台以及应用软件。

3 窄带物联网NB-loT在智能水表中的应用分析

3.1 智能水表的设计

基于窄带物联网NB-IoT技术应用的智能水表设计，是在机械水表的基础上，应用水表的TI微处理器与旋转扫描接口SCANIF衔接结构的MSP430FW42X型号芯片，这种芯片使用的功能消耗比较低，运行测量范围相对较大，并且能够保持良好的精准性和稳定性，不容易受到外界因素的影响。芯片结构当中的金属膜叶轮是在流体当中旋转运行，再通过无磁非接触式的传感器设备转变成电信号，传输到微处理器SCANIF接口，通过计算得到转动流体的具体流量与防卫，信号的检测能够实现自动化运行，信号数据统一由微处理器接收与处理，并进行安全加密保护，储存到数据报文处，最终由NB-IoT通信结构进行发送。另外，水表主控MCU结构运行的功能消耗最低能够达到5uA水平，驱动为LCD集成模式，具备监控和安全保护功能，经济性也良好。

3.2 物联网云平台的应用

NB-IoT技术本身就是物联网技术当中的一种，在智能水表中应用会建设专门的物联网数据信息共享云平台，应用智能水表的地区都建设了相应的通信网络运营结构，能够为云平台的运行提供网络通信支持，实现了物联网的全面覆盖，让云平台物联网的设备终端和用户软件注册能够便捷地实现，网络通信速率较快，能够实现实时的数据发动与接收。

3.3 水表业务服务器与客户端管理软件应用

智能水表的业务服务器主要是负责抄表操作控制、水业管理终端控制和用户应用数据的处理，而客户端管理软件的设计运用的物联网站结构形式为B／S，Microsoft Visual Studio 2015是主要的开发平台，采用面向对象的编程语言C#作为开发语言，前端页面应用HTMLS，java-script和jQuery等主流前端技术[2]。

3.4 系统性能检测

在应用NB-IoT技术设计智能水表时，需要对技术运行系统的实际性能进行检测，保证其通信功能的顺畅与高效性。具体的检测可以在住宅楼开展，在楼道内部空间安装若干个NBIoT智能水表，然后在住宅楼小区外部区域的NB-IoT通信基站对智能水表设备运行数据进行抄收统计，检测时间至少控制在90天，对水表抄收成功率进行统计，达到100%时则证明系统性能优良。还需要对公称流量、分界流量等内容进行检测，其中公称流量检测值为100L，其误差计算公式为误差E=[（现在表读数-初始表读数-1000）÷1000]×100%；分界流量检测值为20L，其误差计算公式为误差E=[（现在表读数-初始表读数-200）÷200]×100%。

4 结束语

现代网络技术发展逐渐成熟，更多智能科技在社会建设领域当中的应用，NB-IoT智能水表的应用，能够使水表设备运行性能的全面提升，用户管理的便捷性也更佳，值得加强推广。