使用 NB-IoT 技术实现自动化设备的跨省市异地远程控制

2022年 / 第8期 物联网技术190 引 言我国是一个严重缺水的国家，虽然淡水资源总量高，但是人均只有2 200 立方米，在世界上排名121位，属于全球人均水资源匮乏的国家。

据统计，我国每年农村大约有3.6亿 人喝的饮用水不符合标准，水资源已经成为我国可持续发展和长久治安的重大战略问题。

我国国土面积广，跨度大，地区气候差异大，导致水资源分布不均匀，基本情况是人多水少，南多北少，沿海多内地少，山地多平原少，并且水资源开发难度很大。

最有效的保护措施就是全民提高节约用水意识，从源头控制用水量[1]。

一直以来，我国供水行业存在很多管理痛点，首先，传统机械水表依靠人工抄表，随着人力成本的不断上升，不仅大大增加了水务公司的成本，同时人工手动抄表也存在错误率高和结算周期长等缺点。

其次，随着国家、群众资源保护意识的逐渐增强，愈加重视水资源节约问题，而传统机械水表存在无法及时监测用水量，更无法检测漏水异常等一系列问题[2]。

为解决这些问题，智能水表应运而生，逐步广泛应用于人民生活之中。

智能水表与传统机械水表最大的区别就是通过移动通信网络自动联网抄表，不必人工抄表，而且这种远程抄表相比人工抄表更准确，还可以设计配套的智能管理系统，方便水务公司集中化、可视化、自动化监测居民用水，提升管理人员的工作效率。

智能水表内部集成了低功耗、多通道的嵌入式无线数字传输模块，可通过无线信道传送信息。

水表能够和云平台、手机端APP 等组成一个家庭用水监控系统，从而实现远程抄表、缴费、实时监测等功能。

未来，随着相关政策的逐步落实，及资源节约、建设智慧城市的迫切需求，智能水表将逐步取代机械水表，最终完成更换[3]。

窄带物联网 （Narrow Band Internet of Things, NB-IoT ）具有覆盖广、功耗低、通信效率高、价格低等优势，网络覆盖能力可达164 dB ，可实现地下建筑数据通信。

同时，NB-IoT 基于蜂窝网络，信道带宽180 kHz ，可实现电表、水表等多个仪表的远程数据读取。

浅析NB—IOT物联网技术及应用随着信息技术的发展和应用场景的不断拓展，物联网技术不断升级和完善，NB-IOT技术应运而生。

NB-IOT（Narrowband Internet of Things）即窄带物联网技术，是一种针对物联网应用场景的新型蜂窝通信技术，其低功耗、广覆盖、多连接、低成本等特点，使得其在智能家居、智能城市、智能交通、智能医疗等领域有着广泛的应用前景。

本文将就NB-IOT技术的特点、应用场景以及发展趋势进行浅析，希望为大家对NB-IOT技术有更深入的理解。

一、NB-IOT技术的特点1、低功耗：NB-IOT技术采用了灵活的功率控制技术，可以实现长达10年的电池寿命，适合于长时间不间断工作的物联网设备，如智能电表、环境监测设备等。

2、广覆盖：NB-IOT技术支持室内外覆盖，可以穿墙透建，覆盖范围广，信号稳定，适用于各种应用场景，如大型商场、地下停车场等。

3、多连接：NB-IOT技术支持大规模设备连接，单个基站可以同时连接上千个设备，可以满足城市智能化、工厂自动化等场景的需求。

4、低成本：NB-IOT技术在硬件设备、通信费用等方面成本低廉，可以大规模部署并持续运营，是物联网技术中成本最低、性能最稳定的选择。

1、智能家居：NB-IOT技术可以连接家庭各种智能设备，如智能门锁、智能插座、智能家电等，可以实现远程监控、智能控制等功能，提高生活便利性和安全性。

2、智能城市：NB-IOT技术可以应用于城市的智能路灯、智能停车、环境监测等领域，实现城市基础设施的智能化管理，提高资源利用率和环境监管能力。

3、智能交通：NB-IOT技术可以连接车辆、交通信号灯、停车场等设备，实现交通流量监控、智能导航、停车位管理等功能，提高交通运输效率和安全性。

4、智能医疗：NB-IOT技术可以连接医疗设备、远程监护设备等，实现病人监测、远程诊疗等功能，提高医疗服务的便利性和质量。

5、工业物联网：NB-IOT技术可以连接工厂设备、物流设备等，实现生产监控、设备远程管理等功能，提高生产效率和管理水平。

nb—lot的技术原理NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种窄带物联网技术，为低功耗、低成本、广覆盖的物联网设备提供连接。

NB-IoT的技术原理主要包括物理层、MAC层和RRC层。

1.物理层：NB-IoT采用GSM频段的窄带信号传输，使用窄带传输技术（Narrowband Transmission Technology），使得设备能够以较低的功耗实现远距离传输。

其主要技术特点包括：-仅使用180kHz的带宽，适用于频段的重复利用，提高频谱的利用效率。

-采用单发单收的半双工通信方式，能够进一步减少功耗。

-采用低复杂度的调制技术，提高信号的传输可靠性。

-支持多种调制方式（例如，QPSK、16QAM、64QAM），根据不同场景的需求选择适合的调制方式。

2.MAC层：NB-IoT的MAC层（Medium Access Control）主要负责控制物理层资源的分配和数据的调度，以提供高效的传输服务。

其主要技术特点包括：-支持突发传输，根据设备的需求，分配不同的资源。

- 引入了CE（Control Element）机制，用于传输控制信息，提高数据的传输效率。

- 引入了PDCCH（Physical Downlink Control Channel）和PDSCH （Physical Downlink Shared Channel）通道，分别用于控制信息和用户数据的传输。

-利用调度算法和资源共享策略，提高网络容量和覆盖范围。

3.RRC层：NB-IoT的RRC层（Radio Resource Control）主要负责设备的注册、连接和状态控制，以及设备与网络之间的信令交互。

其主要技术特点包括：-支持设备的漫游和重选，实现设备在不同基站间的切换和服务的连续性。

-支持周期性的网络监测，以保持设备与网络的连接。

-引入低功耗模式，使得设备在空闲状态下功耗更低。

- 引入Paging机制，通过基站向设备发送Paging消息来激活设备，降低设备的功耗。

窄带物联网技术的优点及应用场景介绍窄带物联网（Narrowband Internet of Things，简称NB-IoT）技术是一种为物联网设备提供低功耗、广覆盖、宽带信号传输的通信技术。

相比传统的物联网技术，NB-IoT具有许多独特的优点，为各行各业的应用场景提供了广阔的发展空间。

本文将介绍NB-IoT技术的优点，并探讨其在不同领域的应用场景。

一、NB-IoT技术的优点1. 低功耗：NB-IoT技术采用了低功耗设计，物联网设备可以通过低功耗方式运行，大大延长设备的使用寿命。

这对于需要长时间运行的应用场景非常重要，比如智能电表、环境监测等。

2. 广覆盖：NB-IoT技术具有广覆盖特性，可以覆盖远距离、深室内地区以及地下环境。

这使得NB-IoT技术非常适用于城市内外的各种场景，如智能巡检、智慧农业等。

3. 宽带信号传输：NB-IoT技术采用了窄带信号传输，能够提供稳定、高质量的信号传输，使得设备之间的数据传输更加可靠和高效。

这对于要求高可靠性的应用非常重要，如智能交通系统、智能建筑等。

4. 低成本：由于NB-IoT技术采用了低功耗、简单的硬件设计，使得物联网设备的制造成本大幅降低。

这使得NB-IoT技术在大规模应用的场景中具有更大的优势，如智能城市、智能家居等。

二、NB-IoT技术的应用场景1. 智能电表：NB-IoT技术可以应用于智能电表中，实现对电表读数的远程监测和控制。

通过NB-IoT技术，用户可以实时了解电表的用电情况，有效管理家庭能源消耗。

2. 环境监测：利用NB-IoT技术，可以建立环境监测网络，对大气、水质、噪音等环境指标进行实时监测和数据传输。

这有助于提高环境监测的精度和效率，为环保工作提供科学依据。

3. 智能交通：NB-IoT技术在智能交通系统中的应用非常广泛。

通过NB-IoT技术，可以实现交通信号灯的智能控制、道路拥堵监测和车辆位置跟踪等功能，提高交通运输的安全性和效率。

4. 智能农业：NB-IoT技术可用于智能农业领域，通过远程监测和控制，实现土壤湿度、气温、光照等农业生产要素的实时监测和调控。

NB-IoT毕业设计1. 简介NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种低功耗宽带物联网技术，适用于大规模的低功耗设备连接。

本篇文章将讨论关于NB-IoT的毕业设计方案。

2. 毕业设计目标本毕业设计的目标是设计并实现一个基于NB-IoT的智能家居系统。

该系统将包括以下功能：1.远程监控：通过NB-IoT连接，用户可以远程监控家中各种传感器的数据，如温度、湿度、CO2浓度等。

2.远程控制：用户可以通过手机应用程序远程控制家中的设备，如灯光、空调等。

3.安全警报：系统将具备安全警报功能，当检测到异常情况时，会发送警报信息给用户。

3. 设计方案3.1 硬件设计为了实现智能家居系统，需要以下硬件组件：1.NB-IoT模块：用于与云服务器进行通信，并传输传感器数据和接收远程控制指令。

2.传感器模块：包括温度传感器、湿度传感器、CO2传感器等，用于采集环境数据。

3.控制模块：包括继电器、调光器等，用于远程控制家中的设备。

4.安全警报模块：包括门窗传感器、烟雾传感器等，用于检测异常情况。

3.2 软件设计软件设计主要包括以下几个方面：1.设备端程序：负责采集传感器数据，并通过NB-IoT模块发送到云服务器。

同时接收云服务器下发的控制指令，执行相应操作。

2.云服务器程序：负责接收设备端发送的数据，并存储到数据库中。

同时接收用户端的请求，并将相应数据发送给用户端。

3.用户端手机应用程序：提供用户界面，允许用户查看传感器数据、远程控制设备、接收安全警报信息。

3.3 系统架构整个系统的架构如下图所示：4. 实施计划本毕业设计将按照以下计划来实施：1.第一周：调研NB-IoT技术和相关硬件组件，了解其工作原理和使用方法。

2.第二周：进行硬件组装和连接测试，确保各个硬件组件能够正常工作。

3.第三周：设计并实现设备端程序，包括传感器数据采集和NB-IoT通信功能。

4.第四周：设计并实现云服务器程序，包括数据接收、存储和处理功能。

常见的物联网通信方式物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过互联网连接各种物体，使其具备自动识别、定位、追踪、监控、管理和控制等功能的网络系统。

物联网通信方式是实现物联网应用的基础，下面将介绍一些常见的物联网通信方式。

一、无线通信技术1. Wi-Fi（无线局域网）Wi-Fi是一种基于无线电波传输的局域网技术，适用于小范围内的高速数据传输。

物联网设备通过Wi-Fi连接到互联网，可以实现高速、稳定的无线数据传输。

Wi-Fi通信方式广泛应用于家庭智能设备、智能办公、无人机等领域。

2. 蓝牙（Bluetooth）蓝牙是一种短距离无线通信技术，适用于在10米范围内的设备间通信。

物联网设备可以通过蓝牙连接到智能手机、平板电脑等终端设备，实现数据传输、消息推送、遥控操作等功能。

蓝牙通信方式常见于智能家居、智能穿戴设备等应用场景。

3. ZigBee（低功耗无线网络）ZigBee是一种短距离、低功耗的无线传感器网络技术，适用于物联网设备间的无线通信。

ZigBee通信方式特点是低能耗、传输距离远、网络节点多，常用于智能楼宇、智能农业、智能交通等领域。

4. NB-IoT（窄带物联网）NB-IoT是一种窄带物联网通信技术，适用于大范围覆盖、低功耗的物联网应用。

NB-IoT通信方式具有低成本、低功耗、连接稳定等特点，适用于智能城市、智能能源、智能车载等应用场景。

二、有线通信技术1. 以太网（Ethernet）以太网是一种局域网通信技术，适用于有线网络环境下的数据传输。

物联网设备可以通过以太网连接到互联网，实现高速、稳定的数据传输和远程监控。

以太网通信方式广泛应用于工业自动化、智能交通、智能城市等领域。

2. RS485RS485是一种串行通信标准，适用于远距离、多节点的数据通信。

物联网设备通过RS485接口实现数据传输和设备间的通信。

RS485通信方式常用于环境监测、智能电表、工业自动化等场景。

三、移动通信技术1. 2G/3G/4G/5G移动通信技术是一种基于无线网络实现的长距离通信方式。

关于NB网络跨省优化流程的问题与建议一、背景基于工信部提出建立NB-IoT/4G/5G协同发展的移动物联网综合生态体系背景，经公司领导专题办公会决策，2020年底停止2G 物联网用户新增，由NB-IoT承载大部分原有2G业务场景，加大NB-IOT网络建设进度。

NB网络跨省优化流程作为帮助省公司解决跨省业务网络问题的重要渠道，目前面临工单系统迁移、受理流程复杂、补点效果不佳等问题，亟需进一步优化和改善。

二、现状目前跨省补点开通流程如下：总部市场部：负责明确需求审核标准，并对需求的合理性进行管理。

总部网络部：负责将工单派发至主办省，并明确网络建设指标要求；负责对省公司完成开通的站点进行验收。

各省公司：政企客户部负责受理客户关于外省NB-IoT网络质量问题的投诉，核实后提交跨省按需补点需求，在工程建设完成后组织客户验收测试并反馈验收结果；网络部负责牵头组织网络勘测，并根据实际情况，将工单派发至对应部门。

规划部、网络部根据网络勘测结果，进行方案设计、工程建设，并提交测试报告。

物联网公司：负责根据审核标准对需求审批；负责整理记录客户体验结果，并按月整理优化报告。

对于实际指标未达要求的需求，再次集中发起优化需求。

三、问题及与建议（一）精简工单流程。

问题：发起省公司需要经过物联网公司、总部网络部审核才能到主办省公司，工单处理中间如有异常或反馈，还要经过这些部门，加大了工单流转时长，降低了工单处理效率。

建议：直接由省公司之间对接，集团、物联网公司负监督考核职责。

（二）优化派单系统2019年集团公司组织第一期NB突击行动，考虑物联网公司工单系统与集团EOMS系统有现成接口。

为了NB跨省补点工单能尽快落地，确定由物联网公司物联卡工单管理系统和集团EOMS系统共同承载该类工单流程。

简易流程图如下：投诉处理接口，EOMS系统内也是通过“投诉处理工单”进行工单流程流转。

部分主办省认为这是投诉工单，不属于NB补点工单，不予处理或延迟进行处理；（2）集团政企安全质量保障部近期全力推动政企业务的客服系统集中建设，计划6月底完成客服系统的切换。

nb-iot协议NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种低功耗、广覆盖的物联网协议。

它采用窄带通信技术，能够实现省电、低成本和广播覆盖的特点，为物联网的发展提供了更多可能性。

NB-IoT协议适用于小型设备的连接，例如智能家居设备、智能电表、智能水表等。

它的主要特点是低功耗，可以使用更小容量的电池，从而延长设备的使用寿命。

此外，NB-IoT还具有广播覆盖的能力，能够在封闭环境或深入地下的地方实现信号的覆盖。

这对于一些远离城市的地方或者智能建筑中的设备非常重要。

NB-IoT协议的另一个特点是低成本。

与其他物联网协议相比，NB-IoT协议的设备成本相对较低。

这是因为它在基础设施上的要求相对较低，可以借助现有的基站和网络。

此外，由于NB-IoT协议采用窄带通信技术，可以实现多设备的同时通信，减少了网络的负载和成本。

NB-IoT协议还具有高可靠性的特点。

传统的物联网协议通常不能很好地适应复杂的网络环境，容易受到干扰。

而NB-IoT协议实现了频谱的高效利用，提高了信号的可靠性和稳定性。

即使在拥挤的环境下，NB-IoT协议仍然能够保持与设备的稳定连接。

使用NB-IoT协议的设备可以通过互联网与云端平台进行数据交互。

这大大增加了设备的智能化程度，使其能够远程监控、控制和管理。

例如，智能家居设备可以通过手机应用程序实现远程控制，智能电表可以实时读取电量数据，水表可以实时读取用水量等。

这使得人们的生活更加智能化和便捷化。

NB-IoT协议的发展对于物联网的发展有着重要的意义。

它为智能城市、智慧农业、工业自动化等提供了更多的机会和可能性。

随着NB-IoT网络的不断完善和推广，越来越多的设备将能够接入到物联网中，为我们的生活带来更多的便利和智能化。

总之，NB-IoT协议是一种低功耗、广覆盖的物联网协议。

它具有低功耗、低成本和广播覆盖的特点，适用于小型设备的连接。

通过互联网与云端平台进行数据交互，使设备能够实现远程监控、控制和管理。