NB-IoT 技術以及在智慧水務系統應用的探討

周振偉

（甘肅金橋水科技(集團)有限公司， 甘肅 蘭州 730000）

NB-IoT 系統能夠實現信息數據的低速遠距離傳播，針對低頻次數據信息的傳輸具有非實時性，在水務系統建設過程中，應用NB-IoT 技術，實現科學用水、節約用水的愿景指日可待。

1 NB-IoT 的關鍵屬性

1.1 NB-IoT 的部署方式

NB-IoT 始終處于互聯網網絡的工作環境當中，目前，我國的NB-IoT 在網絡中的部署方式主要可以分為兩種。第一種部署方式對網絡傳輸速度的要求是900M，第二種部署方式對網絡傳輸速度的要求是1800M。為了滿足NB-IoT 部署對網絡傳輸速度的需求，在實際部署時，應對基站進行全面升級，構建一個全新的NB-IoT 平臺，設置核心網設備，以此實現最快部署NB-IoT 網絡的目的。

1.2 NB-IoT 的技術特點

NB-IoT 與無線技術相比，具有覆蓋范圍廣、成本低廉、功率消耗低以及強鏈接等優勢。

NB-IoT 技術的覆蓋范圍比無線技術擴大100 倍，在地下管網、城市構造物中的穿透力極強，在針對同一個基站時，應用NB-IoT 技術，接入數遠遠超過無線技術的接入數，僅僅一個扇區就能夠支持十萬個NB-IoT 的終端連接，這種超強鏈接的優勢是其它技術所無法比擬的[1]。而且NB-IoT 的功率消耗較小，終端模塊的待機時間可以達到十年以上，在這期間所消耗的功率僅為2G 的十分之一。此外，NB-IoT 技術對天線以及射頻等基站的基礎設施能夠重復利用，資源利用率高，這就大幅減少了投入成本。

2 NB-IoT 技術在智慧水務系統中的應用

2.1 NB-IoT 技術在智慧水務系統中的部署方案

NB-IoT 技術在智慧水務系統中的部署框架一般包括感知層、網絡層、平臺層以及應用層（如圖1 所示）。如果對部署框架進一步劃分，則包括NB-IoT 基站、NB-IoT 核心網、IoT 平臺、水務行業應用中心以及NB-IoT 終端。

1.NB-IoT 基站

NB-IoT 基站能夠為NB-IoT 終端提供無線接入服務，通過NB-IoT 基站，接收傳輸的數據信息，并將數據及時上報至網關，目前，NB-IoT 基站的構建形態以LTE基站為主，可以劃分為保護帶部署、獨立部署以及帶內部署三種部署方式。

2.水務行業應用中心

水務行業應用中心屬于總控制中心，它可以根據市場運作實際以及水務行業的需求，適時開發出智能型的APP 以及實用的應用平臺，通過開發出的應用平臺接收的業務數據信息，對NB-IoT 終端進行有效控制。

3.NB-IoT 終端

NB-IoT 終端與NB-IoT 基站相連，主要包括智能水表、壓力表、流量計、水質儀表、智能消火栓、智能井蓋等各種監測傳感器，NB-IoT 終端借助于基站將數據信息傳導至IoT 平臺，進而確保整個NB-IoT 系統的正常運行。

2.2 NB-IoT 技術的智慧水務系統

基于NB-IoT 技術的智慧水務系統必須配備智慧水表、智慧水泵、智慧水質監控系統以及智慧測漏。過去，無線技術在水務系統中得到廣泛應用，但是這種技術無法實現遠程抄表工作，這就給水務集團帶來諸多困擾，在實際工作中，需要投入大量人力資源，負責抄表工作，不但加大了投入成本，而且耗時耗力，得不償失。而應用NB-IoT 技術，配備智慧型水表，工作人員可以直接借助于NB-IoT終端，實現遠程操控，進而在極短時間內完成抄表工作，節省了人力，降低了企業投入成本。[2]

智慧水泵與智慧測漏能夠對居民的用水量進行實時控制，如果用水量嚴重超標，智慧水泵系統就會科學合理的對整個水務系統進行控制，對用水量參數進行自動調節，在保證居民正常用水的情況下，實現節約用水的目的。

智慧水質監控系統能夠對供水的水質進行實時監控，隨著生活水平的提高，人們對日常健康用水的關注度逐年提升，因此，對于水務企業而言，在保證居民正常用水的同時，必須兼顧用水安全，充分發揮智慧水質監控系統的強大監控功能，保障人們的身體健康安全。

2.3 NB-IoT 技術在智慧水務系統中的應用案例

目前，NB-IoT 技術在北京、上海、深圳等地的智慧水務系統中得到廣泛應用，以上海某小區為例，安裝了近500 只NB-IoT 智能水表，智能水表實時收集的居民用水數據能夠及時傳輸到NB-IoT 終端平臺，數據采集頻率達到三十分鐘一次，每天匯總數據的傳輸量達到100byte。借助于NB-IoT 技術，實現了水表計量數據精確、傳輸及時、傳輸容量大的愿景。尤其在居民用水高峰期，能夠提高數據采集頻次，不僅提升了工作效率，降低了水資源消耗量，而且也提高了水務企業的綜合服務質量。

再比如深圳市管轄的西鄉鎮、福永鎮、沙井鎮、松崗鎮、公明鎮、新安鎮、光明鎮、龍崗鎮、龍城鎮、東湖鎮、桂園鎮、南澳鎮等鄉鎮的污水處理站相繼安裝了遠程智能監控系統。該系統應用NB-IoT 無線技術，充分發揮NB-IoT 無線技術覆蓋面廣、穿透力強的優勢，使遠程監控系統的信號接收與傳輸具有高效性與穩定性。而系統中的NB-IoT 遠程傳輸子系統主要功能是建立控制中心與數據采集子系統的遠程通信連接，借助于NB-IoT 無線網絡，能夠將遠程監控的數據信息發送至工作人員的手機上，工作人員可以通過手機APP 對污水處理站的運行情況進行實時監控。如果發現設備運轉異常，工作人員能夠第一時間根據故障信息，確定故障位置，并派出檢修人員負責維修，確保污水處理站的正常運轉。

3 結語

NB-IoT 是信息技術高速發展的產物，雖然NB-IoT 技術在智慧水務系統中的實際應用尚處于初級階段，但是隨著NB-IoT 技術優勢的逐步突顯，這項技術必將在智慧水務系統中開花結果，推進智慧水務系統的建設進程，為人們提供更加優質和便捷的服務。