陳富光
NB-loT水表發展的起點源于2015年4月,寧水集團與華為簽訂戰略合作協議,著手開始NB-loT技術的應用研發。到2016年5月,寧水集團與深圳水務、華為、電信啟動NB-loT智慧水表項目。真正的使用是在2017年3月,深圳正式商用1200只,該項目落地,拉開了整個水表界NB-loT使用的大幕。
NB-loT的傳輸方式比較直觀,整體的架構與我們手機2G、4G的網絡架構形式類似。通過NB-IoT通訊網絡,水表將數據發送到IoT核心網,再將數據推送到智慧水務應用平臺,實現無需接收數據設備抄收數據,特點是安裝方便,無需布線,也無需組網。
NB-IoT的傳輸方式示意圖
適應性一:NB-IoT系列產品發展思路 (民用)
陳富光介紹,最開始做NB-loT的時候是一種比較新興的技術,認為它必須與傳統的水表形成較大的區別。第一,要實現機電分離、電池可更換,延長它的使用周期。
第二,要把NB-IoT做成一種智慧型的水表,為智慧水務的大數據服務。當時,智慧水務的發展進入一個加速期,大家也在不斷探討、思考,究竟什么是真正的智慧水務?在寧水集團看來,智慧就是數據的感知、提煉,經過分析后再進行處理、反饋,并且通過不斷的學習去優化改進,從而形成像人類一樣的處理能力和智慧。智慧水務最核心的就是它的數據信息量,對于NB-IoT水表來說,需要有:1)適合的流量數據信息,如正向計量、反向計量、瞬時流量等;2)適合的機電轉換精度,轉換精度太低對小區域性的漏損統計不實用,精度越高統計分析越準確;3)合理的數據上傳周期,周期越短實時性越好,但是功耗也會增加,合理的周期很重要。舉例來說,民用NB-IoT表可以實現機電轉化精度達到1L,每半小時上傳一次數據,為用戶的用水習慣分析、區域的產銷差分析提供數據支持。
第三,需要強化報警功能,即針對突發事件的報警功能,如電池電壓過低報警、網絡信號不良報警、外界干擾報警、模塊與基表分離報警、大流量自動識別報警等,提升整個體系的安全性。
第四,數據傳輸網絡采用公共網絡,有專業的維護,更加穩定可靠。
陳富光補充到,NB-IoT系列產品的發展思路就此形成了,從2017年定型之后一直到今天,所做的產品都是延續這個發展思路。
適應性二:給智慧水務帶來的改變
有了豐富的數據量作為基礎之后,數據的分析將更加精細化和精準化。例如下圖所示的漏水分析。以前大的水表可以做漏水分析,但是小的民用水表不可以的,因為一個月傳一次數據的周期不夠。現在的NB-IoT水表每24小時上傳,精度到1升。從圖中可以看出,這家在24小時的周期中會有持續性的漏水,而且用水相對比較恒定,可以判斷出它是存在漏水情況的。因此,我們可以跟用戶進行溝通,讓用戶及時處理,從而提升用戶的體驗,同時也在節水方面達到較好的效果。
再比如,倒裝分析。下圖所示的流量有正有負,通過現場跟蹤就能發現,其實不是表有問題,而是用戶在人為性的對水表進行正表安裝和反表安裝,逃避部分水費。如果沒有數據量的精準分析,就發現不了這個過程。
還有,房屋空置率的分析。這對營收管理系統來說,能夠帶來很好的助益作用。此外,還有用水習慣的分析,24小時的大量數據可以分析每家每戶的用水習慣,包括家里的人員情況、結構等。還有產銷差分析、網絡環境分析、溫度環境分析等,都能因為數據更加豐富和精準得以更好地實現。
適應性三:在各類環境中的表現
NB-loT的優點很多,低功耗、廣覆蓋、低成本模塊、多鏈接、安全性、網絡可靠性、全球統一標準等,基本上都已經實現了。
陳富光還介紹了NB-IoT在各類環境中的表現情況。例如下圖是NB-loT水表在現場的一個真實環境下的數據,這個數據是用戶自己統計的。它反映的是NB-IoT水表裝在不同深度對傳輸信號的影響,發現在2到3米深時影響大一點,在0.5米左右的時候影響是很微弱的。
再比如,考察NB-IoT水表放到地下井后,雨天積水對網絡信號的影響。從圖中可以看出,在十公分水深的情況下影響不大,而在0.5米水深的時候影響是很大的,也就是說網絡信號在水淹的情況下其實對它的影響是很大的,給我們在使用時提供了詳細的參考。
還有不同材料的井蓋、不同的表箱對網絡信號的影響。整體來說,不同材料的表蓋對網絡的影響并不是太大,但是鐵表箱對信號的傳輸還是有一定的影響。
綜合來看,可以用下表概括說明位于地下的NB-IoT水表在環境中的表現。
陳富光談到,在一個地級市,寧水集團在NB-IoT水表方面付出了很多努力,最終形成了很好的應用實踐。該市從2017年到2019年陸續安裝NB-IoT表,一共11928臺,適應了包括網絡變化、產品發展變化的過程,月平均上報率達到了99%以上。
總的來說,可以歸納為兩點:一是由于NB-loT智慧水表采用NB-loT網絡,傳輸的數據更加豐富,可以更好地滿足未來智慧水務的需求;二是NB-loT智慧水表經過三年真正的實際使用證明,它滿足了當下的市場需求,具有網絡可靠性高、抗干擾能力強的優點,有非常重要的實際應用價值。