中国移动-NB-IOT智能燃气表解决方案白皮书-2018.12-30页

智能NB-IoT燃气表企业标准在当今科技飞速发展的时代，智能化已经逐渐渗透到各行各业，燃气行业也不例外。

智能燃气表作为燃气行业的重要组成部分，其企业标准更是至关重要。

本文将从深度和广度两个方面来探讨智能NB-IoT燃气表企业标准的意义、特点及发展趋势。

一、智能NB-IoT燃气表企业标准的意义1.1 保障燃气安全智能NB-IoT燃气表企业标准的制定将有助于提高燃气表的安全性能，有效预防燃气泄漏等安全事故的发生，保障人们生活和财产的安全。

1.2 促进行业健康发展有了明确的企业标准，燃气表生产企业将更加规范生产，产品质量得到有效控制，从而促进整个行业的健康发展。

1.3 推动智能化升级智能NB-IoT燃气表企业标准的制定将推动智能化燃气表的更快更好地落地，助力行业实现智能化升级，提升服务水平，满足用户需求。

二、智能NB-IoT燃气表企业标准的特点2.1 技术先进智能NB-IoT燃气表企业标准的制定必将借鉴和吸收最新的技术成果，以满足日益增长的燃气行业需求。

2.2 标准统一企业标准具有统一性和约束力，可帮助企业树立统一的产品标准，消除低劣产品，提升整体产品质量。

2.3 注重用户体验智能NB-IoT燃气表企业标准的制定必将更加注重用户的使用体验，包括数据准确性、安全性以及远程监控等功能。

三、智能NB-IoT燃气表企业标准的发展趋势3.1 网络互联未来智能NB-IoT燃气表将更加注重与网络的互联性，实现数据采集、传输及分析的功能，以更好地满足用户需求。

3.2 多元化功能未来的智能NB-IoT燃气表不仅仅是监测燃气用量的工具，还将融合更多的功能，如智能缴费、管网监测等，为用户提供更全面的服务。

3.3 安全性能提升随着技术的不断进步，未来的智能NB-IoT燃气表将更加注重产品的安全性能，减少安全隐患，提升使用安全。

总结智能NB-IoT燃气表企业标准的制定和发展对于燃气行业来说意义重大。

其将提高产品质量，促进行业健康发展，满足用户需求，是行业不可或缺的一部分。

江苏电信NB-IOT智能燃气表应用部署方案摘要目前，全国户用(家庭用)燃气表总量近4亿台，智能燃气表占比不足10%，2015年智能燃气表新增1300万只，预计未来5年复合增长率可达20%。

随着燃气抄表数量大幅增长，出现如下几种问题：1.国内很多燃气表安装在用户室内厨房内，人工抄表存在困难；2.可能引发治安问题（如冒充抄表人员入室抢劫）；3.国内很多地区水费由物业代收，存在乱加价，计量不准等问题，容易引发纠纷；4.老小区管网老旧无人维护，小区内管网泄漏无法发现。

NB-IOT燃气智能抄表终端的应用可解决以上部分问题，NB-IOT 智能抄表主要由气表基表、智能控制模块、NB-IoT通讯模块和电机组成，一般具有无线远程抄表、无卡预付费、阶梯气价、实时调价、远程阀门控制五大功能。

其中阶梯气价、实时调价由平台实现，而无线远程抄表、无卡预付费、远程阀门控制三项功能与无线交互相关。

关键词：NB-IOT 燃气表无线网配置目录1 场景概述 (1)1.1 背景介绍 (1)1.2 应用需求 (2)1.2.1 建设目标 (2)1.2.2 功能需求 (2)2 智能燃气表解决方案概述 (4)2.1 系统组网 (4)2.1.1 组网框架 (4)2.1.2 组网说明 (4)2.2 终端侧配置 (5)2.2.1 通用配置 (5)2.2.2 业务配置 (5)2.3 无线侧与核心网配置 (6)2.3.1 无线侧配置 (6)2.3.2 核心网配置 (7)2.4 IoT平台配置 (7)2.4.1 IoT业务上线前置要求 (7)2.4.2 终端和应用集成方案总体交流 (8)2.4.3 IoT平台创建北向应用Application账户 (8)2.4.4 开发profile文件和编解码插件 (11)2.4.5 上传终端profile适配文件 (11)2.4.6 添加编解码公钥文件 (12)2.4.7 查看设备数据 (14)2.4.8 验收策略 (15)2.4.9 业务日常开通 (15)2.4.10 维护和问题定位 (16)3 常州维格智能燃气表测试用例分析 (18)3.1 业务介绍 (18)3.1.1 业务模型 (18)3.1.2 业务流程 (19)3.2 性能测试及分析 (21)3.2.1 场景覆盖测试 (21)3.2.2 测试场景 (22)3.2.3 测试方案 (23)3.2.4 测试结果 (24)3.2.5 小结 (28)4 效益评估及后续优化 (29)附录1：中国电信江苏分公司NB-IOT终端入网质检报告 (30)1场景概述1.1背景介绍据统计，全国户用(家庭用)燃气表总量近4亿台，智能燃气表占比不足10%，2015年智能燃气表新增1300万只，预计未来5年复合增长率可达20%。

NB-lot天燃气抄表解决方案二〇一七年十一月中国电信金昌电信分公司一、市场背景分析2003年10月，随着西气东输一线工作的投入运营，西部产出的天然气经过长途跋涉，走进上海等东部城市。

2014年3月21日，国家发改委出台阶梯气价指导意见。

燃气表从传统的机械表到现在的物联网智能表可以分为四个阶段；第一阶段：传统机械表；第二阶段：IC卡预付费燃气表；第三阶段：局域网远传燃气表；第四阶段：无线远传智能燃气表（短信表）。

目前大部分生产燃气表的厂家处于第二阶段，少部分厂家处于第三阶段。

真正要走到第四阶段的厂家，目前才逐步在增加。

二、现状需求分析提高抄表及时准确性，降低人力成本，人工抄表劳动强度大，效率低，且不可避免地会出现错抄、估抄、漏抄、人情抄等情况。

燃气公司需提高抄表及时性和准确性，同时减少人力资源成本，降低劳动强度，提高生产效率。

需要实时掌握用量，提升管理水平：因无法实时掌握每个用户，每个单元、每栋楼、每个小区，每条管线按小时、天、周、月、季度、年或任意周期的燃气用量数据，燃气公司的网络规划及决策缺乏精确依据。

需要及时发现故障和安全隐患，无法获取线损以及流量数据变化的实时分析数据，从而不能及时发现线路故障和安全隐患，以及跑、冒、滴、漏等异常现象。

需要便于费率调整、解决收费难；无法将燃气费率调整及时反映到客户使用过程中；由于用户欠费现象严重，燃气公司希望通过远程实施断、送控制，解决收费难问题。

三、系统方案3.1、NB-lot网络特点1)广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力，电信800M网络为CDMA2000军网演变，信号更强；2)海量连接，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、低设备功耗和优化的网络架构；3)低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；4)低成本，企业预期的单个接连模块不超过5美元；3.2、NB-lot抄表网系统的特点系统设计充分考虑燃气使用的实际情况，最大程度地实现相关功能，满足用户的相关要求，体现系统的各项技术特点。

NB-IoT智能烟感解决方案白皮书中国移动通信集团有限公司中国移动物联网联盟2018年12月目录N B-I o T智能烟感解决方案 (1)白皮书 (1)1行业背景 (3)1.1消防现状 (3)1.2政策法规推动 (4)2市场前景 (5)2.1消防行业规模 (5)2.2NB-IoT烟感市场前景 (5)2.3运营商推动作用 (6)3NB-IoT烟感解决方案 (6)3.1方案介绍 (6)3.2基本业务功能 (7)4业务功能及流程 (8)4.1烟感上线 (8)4.2注册和周期性状态上报 (9)4.3火警报警 (11)4.4火警告警消音 (12)4.5烟感故障上报 (13)4.6参数远程配置 (13)4.7烟感终端复位 (14)5方案设计 (15)5.1低功耗设计 (15)5.2覆盖标准 (16)5.3性能保障 (17)5.4容量 (17)5.5业务模型参考 (18)5.6安全 (18)5.7IoT应用使能平台 (19)5.8连接管理平台 (19)6安装和运维 (20)6.1安装位置 (20)6.2施工流程 (21)6.3故障定界 (21)6.4FOTA升级 (21)7业务场景和商业模式 (21)7.1业务场景 (21)7.2商业模式 (22)8典型项目案例 (22)本方案白皮书介绍NB-IoT烟感行业背景、市场前景、业务范围、商业模式和典型案例等。

帮助行业客户经理了解业务价值，产业情况，以及如何拓展项目；同时对NB-IoT烟感业务功能做总体性描述。

本方案白皮书定义NB-IoT烟感的基本功能、消息流程，并提供方案设计等建议。

目的是支撑联盟NB-IoT产品库构建，并服务于中国移动智慧消防相关业务项目开展。

白皮书面向烟感厂家技术人员支撑对NB-IoT烟感业务的实现，也面向运营商网络运维人员支撑对NB-IoT烟感业务的服务保障提供。

1 行业背景1.1消防现状我国城市发展过程中人口数量、建筑规模不断扩大，传统与非传统的消防安全因素相互交织，相互渗透，维护火灾风险的成本和压力不断增加，人民群众对包括消防工作在内的社会管理创新和服务优化提出了更高的期盼和要求。

NB-IoT物联网燃气表研究设计探讨摘针：针对物联#技术的发展现状和智能燃气表对低功耗与强连接的需求，提出了一种基于NB-IoT技术的物联#智能燃气表的设计方案。

该方案采用瑞萨R7F0C004芯片作为MCU采集燃气计量数据，以N700-58为通信模组实现#络连接，业务数据经由CoAP协议封装后发送到电信AEP平台，再由AEP平台推送到燃气表业务管理平台系统实现数据通信。

测试结果表明，所设计的燃气表终端无论是在连#收发数据，还是在低能耗方面都达到了预期的设计目标，能够很好地满足应用需求。

关键词：NB-IoT；物联#；燃气表；数据传输；低功耗近几年，随着物联#技术的快速发展和我国智慧城市建设的推动，5G、NB-IoT(NarrowBandInternetofThings)、GPRS、LoRa、WiFi和蓝牙等技术得到了广泛应用。

其中，NB-IoT作为一种窄带物联#的新兴技术，具有高覆盖、强连接、低速率、低成本、低功耗等优势，并且使用授权频道，由电信运营商负责组#运营，#络信号稳定、抗干扰能力强、数据传输安全可靠，逐渐成为了物联#通信技术的首选[1-4]。

特别是在燃气表和水表行业，终端主要是采用电池供电，更换一次干电池需要能工作12个月以上，如果采用锂电池供电，则要求一颗容量为的锂电池能工作10年(与燃气表的使用年限相同)，并且，一般都还要求每天至少连#通信一次。

正是如此苛刻的能耗限制，使得NB-IoT技术在水、气表行业应用中脱颖而出。

本文介绍了一种基于NB-IoT通信技术的物联#智能燃气表系统设计。

1系统方案本文设计的物联#燃气表的整个应用系统方案主要由燃气表终端、NB-IoT#络、中国电信AEP平台和燃气表业务管理平台4部分组成[5]。

系统架构如图1所示。

中国电信AEP平台是中国电信倾力打造的智能终端汇聚、应用开发运行服务和轻量级应用服务的物联#平台。

平台具有终端接入、终端管理、消息推送、规则引擎和数据存储等多种能力，同时提供了端到端的安全认证和安全传输双重保障机制，方便客户对接智能终端，快速集成应用。

燃气作为国民经济重要组成部分，与居民生活息息相关。

抄表收费管理随着技术更迭，经历了人工、半自动、远程全自动抄表等过程，终于进入智慧化管理新时代。

NB-IoT助力智慧燃气抄表系统文/王浩文 桂云松 杨 旸《上海市推进智慧城市建设“十三五”规划》提出，到２０２０年，上海信息化整体水平继续保持国内领先，部分领域达到国际先进水平，初步建成以泛在化、融合化、智敏化为新特征的智慧城市。

作为城市核心基础设施的燃气行业，进一步提高其智能化水平，也成为推进上海智慧城市建设的重要一环。

从燃气公司的角度来看，抄表收费是日常供气管理中一项繁琐而复杂的工作。

传统的燃气抄表收费方式是人工抄表，此方式存在入户难、管理费用高、数据实时性差、管网调控能力差等弊端。

随着社会经济建设日益加快，燃气自动抄表技术得到快速发展，但是在目前的燃气自动抄表系统中，抄表方式采用较多的是点对点抄表和集中抄表，故工作效率还是相对较低，也未达到实时性要求，并且抄表成本高；基于燃气表级联和基于采集器汇总的无线远程集抄方式，虽然解决了燃气表数出户和数字远传后台，但还是存在通信成功率不稳定、运行维护困难等问题。

因此，如何进一步提高抄表效率、保证数据传输准确性，以及降低抄表成本成为燃气行业普遍关注的问题。

燃气抄表 NB-IoT来帮忙为了解决上述问题，基于警、远程关断、能效管理等精动作用。

更进一步，还有助于间，基于云技术和大数据分析技术，可对智能燃气前端收集的数据进行智能化、精确化分析，实现对全网管网设备监控、气量峰谷调配等管网优化，智能化分析客户使用行为习惯等信息。

智慧燃气在实施过程中存在集中器安装位置难、取电困难，实时性差，网络覆盖难保证，网络维护附加成本高等痛点。

ＮＢ－ＩｏＴ技术具有深度覆盖、超大链接、超低功耗、高可靠性和安全性的特点，帮助燃气应用等物联网行业进行智能化改造、升级已经是必然趋势。

与小无线表、ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｒａｄｉｏ　Ｓｅｒｖｉｃｅ，通用分组无线服务技术）表相比，ＮＢ－ＩｏＴ燃气表在综合成本、网络建设成本、维护成本、抄表成功率与一次性抄表率、低故障率、公网电信级服务等方面占有优势。

图1 NB-IoT智慧燃气系统总体结构图
 NB-IoT智慧燃气实践方案
3.1 NB-IoT智慧燃气技术标准制定
（1）市场调研。

NB-IoT作为一种新兴技术，在天津市区大面积推广之前，天津华润燃气集体带头调研全国各大燃气集团及各大单体燃气公司实施应用情况。

最终确定由津燃华润制定统一技术标准。

（2）标准制定。

和三大运营商、智慧燃气管理平台软件公司、多家终端厂商进行探讨，制定统一软件规范，体现标准的科学性和前瞻性。

1）基于NB-IoT的智能燃气表
将 NB-IoT 技术与传统的膜式燃气表结合起来，可具备以下传统膜式燃气表所不具备的优势：计量数据可无线传输到云平台，实现大数据分析；实时在线的实现燃气表远程抄表，为我国阶梯气价提供技术保障；用气余量以及电量不足时可实时报警，同时具备防拆、泄漏报警等功能；燃气企业可对燃气表进行远程监控；另外，NB-IoT物联网燃气表比传统物联网燃气。

・243・智能仪器与传感技术计算机测量与控制■ 2021. 29 (3)Computer Measurement & Control文章编号：1671 - 4598(2021 )03 - 0243 -05DOI ： 10. 16526/j. cnki. 11 — 4762/tp. 2021. 03. 048中图分类号：TP391.8 文献标识码：A基于NB—IoT 的智能膜式燃气表系统设计与实现陶 陶1,梅金东2, 王小林2,王爱国1(1-安徽工业大学计算机科学与技术学院,安徽马鞍山243002；2.安徽工业大学工程研究院,安徽 马鞍山243002)摘要：针对目前机械式的膜式燃气表存在的抄表效率低、数据管理困难等问题，设计了一种基于NB —IoT 数据传输方式的智能膜式燃气表远程抄表系统，该系统以STM32作为主控制器进行数据处理与指令控制,使用OV7670图像传感器采集燃气表刻度值，通过NB —IoT 方式实现数据的传输，最后在物联网云端进行数据的集中分析与持久化存储，给出了远程抄表系统详细 的软硬件设计方法；经实验测试表明，该系统可以准确地获取燃气表数据，稳定高效的运行，解决了传统膜式燃气表存在的问 题，满足远程抄表应用场景的要求，具有良好的应用前景。

关键词：NB —IoT ； STM32；膜式燃气表；远程抄表；嵌入式系统Design and Implementation of Intelligent Membrane Gas MeterSystem Based on NB —IoTTao Tao 1 , Mei Jindong 2, Wang Xiaolin 2 , Wang Aiguo 1(1. School of Computer Science and Technology , Anhui University of Technology , Ma'anshan 243002 , China ；2. Engineering Research Institute , Anhui University of Technology , Ma'anshan 243002 , China )Abstract ： Aiming at the problems of low meter reading efficiency and difficulty in data management of current mechanical mem ­brane gas meters , a remote meter reading system for smart membrane gas meters based on NB —IoT data transmission is designed.The system is based on STM32. The controller performs data processing and command control , uses the OV7670 image sensor to col ­lect gas meter calibration values, realizes data transmission through NB —IoT, and finally conducts centralized analysis and persistent storage of data in the Internet of Things cloud , giving remote meter reading. The detailed software and hardware design method of thesystem is presented. Experimental tests show that the system can accurately obtain gas meter data , operate stably and efficiently , solve the problems of traditional membrane gas meters, meet the requirements of remote meter reading application scenarios, and has agoodapplcatonprospect.Keywords : NB —IoT ； STM32 ； membrane gas meter ； remote meter reading ； embedded systemo 引言随着物联网通信技术的快速发展和加快建设智慧城市的需求，智能燃气表开始在千家万户中普及开来［1\由于 早期部分小区的天然气管道铺设限制，部署了传统膜式燃气表的用户无法更换新型的燃气表，膜式燃气表是多年前 就投入使用的一种基于滚轮计数法的机械表，燃气的使用量通过滚轮上面的刻度标识岀来，需要专门的工作人员上门查看燃气表数据，然后纸质记录。

物联网燃气表（GPRS/NB—IoT)物联网燃气表是一款基于移动运营商物联网专网,采用物联网专用移动通讯模块,以膜式燃气表为基表，加装远传电子控制器，实现数据远传及控制的燃气计量器具综合管理平台。

支持手机APP查询缴费、实时监控管理、报警功能及大数据分析功能,是燃气公司实现智能化管理的最优方案，大大提高了燃气公司的管理效率。

物联网燃气表能与管理系统配合实现无卡预付费、远程阀控、阶梯气价、价格调整等功能,要求表计端和管理系统均要能实现预付费功能，最终以管理系统的数据为准。

表具关键技术功能1)移动拆卸报警功能当燃气表发生移动或者大幅度晃动时,燃气表会发出声光报警,关闭阀门并将故障上报到燃气公司管理系统，彻底杜绝了燃气用户拆卸表具盗气等行为。

2）开阀保护功能当燃气表由于剩余量不足及其他故障引起阀门关闭时，表具开启开阀保护功能,即必须在人工干预下才可以开启表具阀门.在充值完成及清除相应故障后,需要按一下“查询"按键,才可以激活开启表具阀门。

这样设计的目的是，在确认安全的前提下，对燃气表开阀动作进行人工保护干预,以免发生不可控制的情况.3）双电源供电技术采用内置长效锂电池（寿命10年以上）加外置干电池的双电源供电方案,两种电源自动切换,保证燃气表在无外电或外电干电池电量不足的情况下，对燃气表数据状态的抄读和阀门的控制。

4）第二管理通道功能第二管理通道指的是除了本身具备的GPRS数据通讯管理功能，通过其他数据传输模式对表具进行管理的信息传输通道。

本系列物联网表具除了可以通过GPRS数据进行通讯管理外，还可以通过红外及蓝牙第二通道管理设备对表具进行参数设置及阀门控制等.同时，为了保证表具的正常使用,我们还安装了IC卡表读卡槽，作为用户第二种充值通道,在通讯不畅的情况下，不会影响正常使用.5)历史数据保存功能表具连续保存12个月每月每天的用户表具数据.6)远程数据抄读及开关阀可通过燃气公司管理系统后台进行用户表具状态信息的抄读以及表具阀门状态的控制，可设置数据定期上传功能，当表具内部时钟运行到指定时间后即会上传表具相关信息；7）无卡预付费充值功能可以通过无卡预付的形式在燃气表端进行充值,如APP、支付宝微信、网上营业厅、网上银行等在线充值方式。