淺談窄帶物聯網（NB-IoT）及應用

李得榮

摘要：本文通過對物聯網業務未來發展趨勢的分析及預測，闡述了窄帶物聯網技術在萬物互連方面的優勢，同時從行業背景、解決方案、行業客戶、效益分析等方面對智能照明、智能抄表、智能煙感、智慧停車、智能井蓋業務進行了介紹。

關鍵詞：窄帶物聯網

一、窄帶物聯網技術簡介

1.技術背景

窄帶物聯網是萬物互聯網絡的一個重要分支，是由3GPP標準化組織定義的一種技術標準，是一種專為物聯網設計的窄帶射頻技術，因此得名。以廣覆蓋、低成本、低功耗和廣連接為特點。這種技術可應用于GSM網絡和LTE網絡。2015年9月，國際電聯正式對外公布了物聯網標準，將LTE-M更名為NB-IoT（窄帶物聯網）。2016年6月，窄帶物聯網標準NB-IoT獲得3GPP會議通過，標志著NB-IoT標準核心協議研究全部完成，由標準化研究階段進入規模商用階段。

2.技術特性

一是廣覆蓋，將提供改進的室內覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現有的網絡增益20dB，相當于提升了100倍覆蓋區域的能力;二是具備支撐海量連接的能力，NB-IoT一個扇區能夠支持10萬個連接，支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗和優化的網絡架構;三是更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機時間可長達10年;四是更低的模塊成本，企業預期的單個接連模塊不超過5美元。

二、窄帶物聯網重點應用行業

1.智能照明

1.1行業背景

目前市政道路照明主要面臨管理難、監控難、浪費高三方面的問題，市政部門無法及時獲取路燈狀態信息、了解路燈能耗信息，需要通過人工方式現場排查故障，也不能動態管理路燈的開關，造成能源的極大浪費。

1.2解決方案

在每個路燈上安裝具有NB通信模組的路燈控制器，通過NB無線網絡實時將路燈使用狀態上傳平臺，同時平臺可以根據需要自動或手動下發控制信息，及時調整路燈開關策略。路燈管理者可以通過電腦或者手機APP隨時交接路燈使用情況，同時可靈活制定開關策略，及時開關路燈，大大節省了能源消耗。

1.3行業客戶

適用于政府市政路燈管理部門、大型企業園區后勤管理部門、大型住宅小區開發商及物業管理。

1.4效益分析

1）社會效益：解決政府路燈管理難、效率低下問題，同時提高了故障處理及時性。

2）經濟效益：根據路段忙閑及光線變化設置動態開關策略，可節約電源能耗20%-40%，有效降低能源消耗，節省政府開支。

2.智能抄表

2.1行業背景

隨著社會的發展以及我國能源結構轉型，水表和氣表已經走進了千家萬戶，但是傳統的機械式的水氣表要靠人工上門進行抄表，難免會存在效率低、人工成本高、記錄數據容易出錯、維護管理困難、繳費不方便等弊端。

2.2解決方案

傳統的2G無線抄表技術目前主要應用在電力抄表上，水表和燃氣表由于電源供電問題目前較少采用，而且傳統的2G抄表技術也存在一些問題，容量比較小，功耗高，信號差，利用NBIOT技術的抄表終端有效解決了以上問題，在電力、自來水、燃氣計量表上安裝nbiot通信模塊，根據管理部門要求，定時上傳計量數據，同時也可遠程開關使用功能。

2.3行業客戶

主要面向電力公司、自來水公司、燃氣公司各類數據采集客戶。

2.4效益分析

1）社會效益

通過計量數據的實時上傳，有效提高了數據的準確性和及時性，幫助電力、自來水、燃氣等企業為客戶提供更好的服務質量，提高公眾對政府公共服務的滿意度。

2）經濟效益

可實現費用實時計取、扣除、充值，有利于運營企業資金實時收取，同時節省了人力抄表工作，極大的降低了企業運營成本。

3.智能煙感

3.1行業背景

近年來，火災頻發，造成很大的人員及財產損失，國家高度重視，陸續出臺相關文件，明確相關要求，落實消防安全責任。2017年10月10日，公安部消防局發布了《關于全面推進“智慧消防”建設的指導意見》，要求在新建高層住宅應用城市物聯網消防遠程監控系統，在老舊高層住宅建筑加裝應用獨立式火災探測報警器等設施。但是傳統的報警系統存在報警處理不及時、設備管理維護難、報警設備部署不到位等問題，無法實現“智慧消防”的效果。

3.2解決方案

在傳統的煙感終端內嵌NB-IoT通信模組，后端搭建智慧消防監控平臺，通過運營商NB-IoT無線網絡將前端監控信息回傳到監控平臺，平臺數據分析后及時向相關人員告警提醒。

3.3行業客戶

主要面向消防監管部門、大型企業、學校、養老院、福利院、幼兒園、社區居民活動場所、老舊居民住宅、宿舍、小旅館等場所

3.4效益分析

1）社會效益：通過NB-IoT智能煙感系統可有效提高火災報警及時性，降低火災傷亡及損失。

2）經濟效益：有效減少系統維護人員配置，節省維護成本，降低施工難度，便于舊樓施工改造，快速擴大消防監控范圍。

4.智慧停車

4.1行業背景

隨著我國經濟不斷增長，人民生活水平不斷提高，城市汽車擁有量急劇上升，城市開放式的路邊停車管理難度也越來越大。依靠人工管理停車，經常會遇到許多問題，例如，收費管理混亂、運營管理效率低收費、運營管理人力成本高、收費員工作時間長，工資待遇低，吸引力不足，人員流動快。

4.2解決方案

在每個停車泊位上安裝一個車位檢測器來檢測泊位的占用狀態，每當泊位狀態有更新時，可以通過NB-IoT網絡實時上傳到后臺。其作用有兩點：一是可以根據車輛的進出時間生成計費訂單，作為繳費依據;二是通過平臺將泊位占用信息發布出去，便于車主尋找空閑車位。車主還可以通過手機APP方式進行反向尋車，解決車主快速找到停放車輛的問題。

4.4.3行業客戶

主要面向城市公共停車區域管理部門，以及大型醫院、城市商業綜合體、學校、賓館酒店、餐飲場所等。

4.4.4效益分析

1、社會效益

通過實時查詢停車位實時占用情況，方便市民提前規劃行程安排，避免現場交通擁堵，同時通過車位預約等功能提高公共資源利用率，提高公眾對政府公共服務能力的滿意度。

2、經濟效益

停車場通過物聯網實時計費結算，避免費用錯結及偷逃費用等損失，同時也可避免收費員私下收費現象的存在，有效提高了收費部門的經濟效益。

4.5智能井蓋

4.5.1行業背景

我們的城市正在快速的建設中，市政公共基礎設置的地下工程增多，井蓋的增加是不可避免的，井蓋的作用巨大，如無法及時獲取井蓋狀態信息，將有可能對人們的生命和財產造成極大的損失。目前大部分城市都是人工巡檢來管理，但是井蓋數量龐大，人工巡檢效率有限，往往無法及時準確的獲取井蓋狀態信息，從而導致各類安全隱患，井蓋被盜或者破壞不僅會直接造成公共財產的損失，而且還可能會對附近的行人和車輛造成不可挽回的人身傷害和經濟損失。

4.5.2解決方案

針對目前井蓋管理存在的問題，可利用NB-IoTT窄帶物聯網技術，在井蓋前端安裝智能井蓋報警器，通過檢測井蓋重力變化或者傾角變化判斷井蓋狀態，并實時回傳管理平臺，管理平臺收到告警信息后及時下發附近管理人員進行現場檢查處理。

4.5.3行業客戶

主要面向市政路燈部門、自來水公司、電力公司、通信運營商、燃氣公司等公用設施單位，解決巡維管理、資產防盜問題。

4.5.4效益分析

1、社會效益

極大改善管理部門對井蓋的管理能力，不僅可以解決井蓋的異常、丟失等問題，同時也能對井蓋進行統一管理，在保護公共財產的同時，更保護了出行車輛和行人的安全，有利于社會穩定和諧發展。

2、經濟效益

近期看需要對井蓋有設備投入，但是長遠來看，一方面節省了巡維人員成本，降低偷盜損失，同時避免了因“井吃人”事件造成的巨額賠償。