宁水集团陈富光：NB-IoT水表的适应性应用研究

　　NB-IoT技术作为5G技术的一部分，近几年的发展突飞猛进、日趋成熟，备受各行各业关注。在“2020（第五届）供水高峰论坛”上，宁波水表（集团）股份有限公司（以下简称“宁水集团”） 、浙江省水表研究院副院长陈富光，以“NB-IoT水表的适应性应用研究”为题，与大家分享了宁水集团对于NB-IoT水表的探索历程与应用实践。

　　陈富光

　　NB-loT水表发展的起点源于2015年4月，宁水集团与华为签订战略合作协议，着手开始NB-loT技术的应用研发。到2016年5月，宁水集团与深圳水务、华为、电信启动NB-loT智慧水表项目。真正的使用是在2017年3月，深圳正式商用1200只，该项目落地，拉开了整个水表界NB-loT使用的大幕。

　　NB-loT的传输方式比较直观，整体的架构与我们手机2G、4G的网络架构形式类似。通过NB-IoT通讯网络，水表将数据发送到IoT核心网，再将数据推送到智慧水务应用平台，实现无需接收数据设备抄收数据，特点是安装方便，无需布线，也无需组网。

　　NB-IoT的传输方式示意图

　　适应性一：NB-IoT系列产品发展思路 （民用）

　　陈富光介绍，最开始做NB-loT的时候是一种比较新兴的技术，认为它必须与传统的水表形成较大的区别。第一，要实现机电分离、电池可更换，延长它的使用周期。

　　第二，要把NB-IoT做成一种智慧型的水表，为智慧水务的大数据服务。当时，智慧水务的发展进入一个加速期，大家也在不断探讨、思考，究竟什么是真正的智慧水务？在宁水集团看来，智慧就是数据的感知、提炼，经过分析后再进行处理、反馈，并且通过不断的学习去优化改进，从而形成像人类一样的处理能力和智慧。智慧水务最核心的就是它的数据信息量，对于NB-IoT水表来说，需要有：1）适合的流量数据信息，如正向计量、反向计量、瞬时流量等；2）适合的机电转换精度，转换精度太低对小区域性的漏损统计不实用，精度越高统计分析越准确；3）合理的数据上传周期，周期越短实时性越好，但是功耗也会增加，合理的周期很重要。举例来说，民用NB-IoT表可以实现机电转化精度达到1L，每半小时上传一次数据，为用户的用水习惯分析、区域的产销差分析提供数据支持。

　　第三，需要强化报警功能，即针对突发事件的报警功能，如电池电压过低报警、网络信号不良报警、外界干扰报警、模块与基表分离报警、大流量自动识别报警等，提升整个体系的安全性。

　　第四，数据传输网络采用公共网络，有专业的维护，更加稳定可靠。

　　陈富光补充到，NB-IoT系列产品的发展思路就此形成了，从2017年定型之后一直到今天，所做的产品都是延续这个发展思路。

　　适应性二：给智慧水务带来的改变

　　有了丰富的数据量作为基础之后，数据的分析将更加精细化和精准化。例如下图所示的漏水分析。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，因为一个月传一次数据的周期不够。现在的NB-IoT水表每24小时上传，精度到1升。从图中可以看出，这家在24小时的周期中会有持续性的漏水，而且用水相对比较恒定，可以判断出它是存在漏水情况的。因此，我们可以跟用户进行沟通，让用户及时处理，从而提升用户的体验，同时也在节水方面达到较好的效果。

　　再比如，倒装分析。下图所示的流量有正有负，通过现场跟踪就能发现，其实不是表有问题，而是用户在人为性的对水表进行正表安装和反表安装，逃避部分水费。如果没有数据量的精准分析，就发现不了这个过程。

　　还有，房屋空置率的分析。这对营收管理系统来说，能够带来很好的助益作用。此外，还有用水习惯的分析，24小时的大量数据可以分析每家每户的用水习惯，包括家里的人员情况、结构等。还有产销差分析、网络环境分析、温度环境分析等，都能因为数据更加丰富和精准得以更好地实现。

　　适应性三：在各类环境中的表现

　　NB-loT的优点很多，低功耗、广覆盖、低成本模块、多链接、安全性、网络可靠性、全球统一标准等，基本上都已经实现了。

　　陈富光还介绍了NB-IoT在各类环境中的表现情况。例如下图是NB-loT水表在现场的一个真实环境下的数据，这个数据是用户自己统计的。它反映的是NB-IoT水表装在不同深度对传输信号的影响，发现在2到3米深时影响大一点，在0.5米左右的时候影响是很微弱的。

　　再比如，考察NB-IoT水表放到地下井后，雨天积水对网络信号的影响。从图中可以看出，在十公分水深的情况下影响不大，而在0.5米水深的时候影响是很大的，也就是说网络信号在水淹的情况下其实对它的影响是很大的，给我们在使用时提供了详细的参考。

　　还有不同材料的井盖、不同的表箱对网络信号的影响。整体来说，不同材料的表盖对网络的影响并不是太大，但是铁表箱对信号的传输还是有一定的影响。

　　综合来看，可以用下表概括说明位于地下的NB-IoT水表在环境中的表现。

　　陈富光谈到，在一个地级市，宁水集团在NB-IoT水表方面付出了很多努力，最终形成了很好的应用实践。该市从2017年到2019年陆续安装NB-IoT表，一共11928台，适应了包括网络变化、产品发展变化的过程，月平均上报率达到了99%以上。

　　总的来说，可以归纳为两点：一是由于NB-loT智慧水表采用NB-loT网络，传输的数据更加丰富，可以更好地满足未来智慧水务的需求；二是NB-loT智慧水表经过三年真正的实际使用证明，它满足了当下的市场需求，具有网络可靠性高、抗干扰能力强的优点，有非常重要的实际应用价值。

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编辑：王媛媛