NB-IoT智能水表解决方案

基于NB-IoT智能水表抄表系统设计与实现摘要：长期以来供水行业在运营管理中存在许多痛点。

目前，大多数供水企业都是通过人工以一两个月甚至更长时间为周期抄读一次水表数据，发现问题的周期长、历史用水状况无法还原，需耗费大量人力物力解决纠纷。

同时，由于水表人工管理周期长，易产生违法用水行为，从而增加了供水企业的产销差，每年由于管网漏损、计量损失、人情水、盗用水、无收益用水等导致的产销差居高不下，直接影响供水企业的经济效益。

针对产销差问题，国内许多供水企业采取了众多防控措施，但由于供水区域大、人工监控成本高、人工管理滞后等原因，产销差控制形势依然严峻，仍高达20%以上。

水表作为供水企业与客户进行贸易结算的重要依据，一旦出现故障或者人工抄录数据错误等情况，也会给客户或供水企业带来损失。

为此许多供水企业开始使用智能水表。

基于此，笔者针对NB-IoT智能水表抄表系统设计与实现相关内容展开论述，以供参考。

关键词：NB-IOT；远程抄表；智能水表1基于NB-IoT的智能水表系统架构基于NB-IoT的智能水表按照端、管、云的系统架构来建设，从下到上依次为终端层、网络层（包括基站侧的无线接入网和核心网）、IoT平台和水务应用层，如图1所示，通过物联网、云计算、大数据等技术将各个层面整合为一体，以满足未来演进的需求。

图1基于NB-IoT的智能水表系统架构NB-IoTUE：系统终端其内部集成NB-IoT标准模组，可以通过空中接口连接到NB-IoTBTS(基站)。

终端作为物联网的基础载体，通过增加用于水质监测、水压监测、流量监测等的传感器、NB-IoT通信模块使得终端可控、可管、可互通，由原有的哑终端逐步向智能终端演进。

NB-IoTBTS：主要承担空口接入处理、小区管理等相关功能，并通过S1-lite接口与NB-IoT核心网进行连接，将来自终端的非接入层数据转发给高层网元处理。

NB-IoTBTS可以独立组网，也可以与FDD-LTE融合组网。

NB-LOT物联网智能水表一．远景优势挪动通信正在从人和人的连结，向人与物以及物与物的连结迈进，万物互联是必定趋向。

但是目前的 4G 网络在物与物连结上能力不足。

事实上，对比蓝牙、ZigBee 等短距离通信技术，挪动蜂窝网络具备广覆盖、可挪动以及大连结数等特征，能够带来更为丰富的应用处景，理应成为物联网的主要连结技术。

作为 LTE 的演进型技术， 4.5G 除了拥有高达 1Gbps 的峰值速率，还意味着鉴于蜂窝物联网的更多连结数，支持 M2M 连结以及更低时延，将助推高清视频、 VoLTE 以及物联网等应用迅速普及。

蜂窝物联网正在开启一个亘古未有的广阔市场。

关于电信营运商而言，车联网、智慧医疗、智能家居等物联网应用将产生连结，远远超出人与人之间的通信需求。

NB-LOT 具备四大特色：一是广覆盖，将供给改良的室内覆盖，在相同的频段下，NB-IOT 比现有的网络增益20dB ，相当于提高了 100 倍覆盖地区的能力；二是具备支撑连结的能力，NB-IoT 一个扇区能够支持10 万个连结，支持低延时敏感度、超低的设施成本、低设施功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，NB-IOT 终端模块的待机时间可长达10 年；四是更低的模块成本，公司预期的单个接连模块不超出 5 美元。

NB-IOT 聚焦于低功耗广覆盖（ LPWA ）物联网（ IOT ）市场，是一种可在全世界范围内宽泛应用的新兴技术。

其拥有覆盖广、连结多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特色。

NB-IOT 使用 License 频段，可采纳带内、保护带或独立载波三种部署方式，与现有网络共存。

因为 NB-IOT 自己具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，使其可以宽泛应用于多种垂直行业，如远程抄表、财产追踪、智能泊车、智慧农业等。

包含我国营运商在内诸多营运商在展开NB-IOT 和研究。

就 NB-IOT 的发展现状，余泉详尽论述了三个出色看法：一是NB-IOT 是蜂窝家产应付万物互联的一个重要时机。

宁夏银创智能电子有限公司
关于NB-LOT智能物联网水表性能简介
随着网络时代越来越发达，让万物互联的时代已经到来，作为目前受青睐度最高的水表技术——NB-LOT，已经没有比它们更“NB”的了。

加上云计算和大数据的快速兴起，NB-LOT智能水表正在被广泛关注及应用。

作为宁夏水表生产行业的新锐，本着“严谨、创新”的理念，我公司一直在生产技术上不断创新突破，由我公司自主研发的NB-LOT智能物联网水表的它具有强链接、高覆盖、低功耗、低成本的特点，一个基站就可以比传统的2G、蓝牙、WIFI多提供50-100倍的接入终端，只需一节电池设备就可以工作十年。

并且使用NB-LOT智能水表既可实时监控水表的运行状况，又可对水质、水压等进行监测，还可以提供智能收费等管理和服务，同一时间一个小区的数据就会传输到工作人员的终端中，解决了机械水表人工抄读效率低、数据误差大等问题，既方便了水务公司对居民用水进行管理，又有利于促使居民合理用水、节约用水，促进城市可持续发展建设。

有资料显示，目前我国自来水的平均漏损率约20%，每年因漏损造成的直接经济损失超过百亿元。

而我公司生产的NB-LOT智能水表不仅能够远程抄表、故障报警，还具有大流量报警等功能。

一旦出现管道破裂、漏水等问题，智能水表会立即向控制系统报警、提供故障具体位置，水务公司可以根据这些信息及时停水、维修，防止水资源的浪费。

与此同时，我公司会有专门的客服人员定期对水务公司进行售后回访，通过不断完善产品生产技术，从而提高NB-LOT智能水表的使用率。

相信我们，NB-LOT智能水表一定是您服务用户不错的选择，它不但是一次技术革新，更是我们对构建和谐社会尽的一份绵薄之力。

基于基带芯片OpenCPU方案的NB-IOT物联网智慧水表设计2上海恩博力电器有限公司珠海分公司广东 519000摘要：随着物联网技术的快速发展，物联网与传统行业发生了技术融合。

在水务应用方面，传统水表抄表一直面临人工抄表效率低,工作量大，收费难，及时性低，阶梯水价实施困难，数据统计分析困难等问题。

本文通过介绍一款基于基带芯片OpenCPU方案的NB-IOT物联网智慧水表设计方案，顺应水表发展需求，实现“远抄、远控、互联、互通” ，建设并完善智能远传抄表系统，实现“抄表不入户，服务不扰民！” 造福民生，提升企业的管理和服务水平。

关键词：智能水表； NB-IOT ；物联网长期以来水务行业在运营管理中存在许多痛点。

目前，大多数水务企业都是通过人工以一两个月甚至更长时间为周期抄读一次水表数据，这样导致一些情况出现：发现问题的周期长、历史用水状况无法还原，阶梯水价实施困难，管道漏水检测困难以及需耗费大量人力物力解决纠纷。

随着物联网技术的发展，物联网与传统行业发生了技术融合，产生了各种各样的物联网无线水表，比如LoRa水表，GPRS水表，ZigBee水表，NB-IOT水表等。

物联网无线水表具有易部署，易维护，易使用，易管理方面，运维成本低，效益高等明显优势，正在逐步替代原来的人工抄表及M-BUS组网布线抄表。

NB-IOT水表相比其他物联网水表具有功耗低（相比GPRS无线水表），易安装，易维护（LoRa水表及ZigBee水表需要布置对应的LoRa基站和ZigBee基站，增加了额外的安装维护工作量）。

本文先介绍基于NB-IOT智能水表的整体水务解决方案，然后单从NB-IOT水表终端侧出发，从我司的NB-IOT水表总体设计、硬件设计及软件设计进行阐述。

一、基于NB-IOT的水务解决方案NB-IOT水表的整体解决方案按照端，管，云的系统架构进行建设，从下到上依次为终端测（NB-IOT水表）、网络侧（包括运营商基站侧的无线接入网和核心网）、运营商IOT平台及水务应用，整个解决方案如下图所示：1、终端侧（NB-IOT水表）终端侧设备是物联网的基础载体，随着物联网的发展，终端由原有的哑终端逐步向智能终端演进，通过增加各种传感器、通讯模块实现终端可控、可靠、可互通，这里的终端设备主要包含 NB-IoT 物联网智能水表、工商企业NB-IOT 物联网大表等与 NB-IoT 基站连接来实现通讯能力，然后通过 NB-IoT 基站将信息上传给 IoT 平台实现设备的数据上报。

NB-IoT技术在物联网智能水表领域的应用探讨摘要：随着物联网技术的不断发展，供水企业统计居民的用水数据时已经不再局限于传统的抄表方式，逐渐开始使用物联网智能水表。

而且随着科技的发展以及各种智能技术的出现，逐渐地解决了传统抄表工作中工作量较大、效率极低、出错率较高的问题。

NB-IoT技术是科学技术发展的产物。

基于此，本文首先对智能水表的发展历程进行了阐述，其次分析了NB-IoT技术在物联网智能水表领域的具体应用，希望可以更加有效地解决传统抄表方式出现的问题。

关键词：NB-IoT技术；物联网智能水表领域；应用方案近年来，供水企业在统计居民用水数据时，一直受限于传统的抄表方式，导致供水企业的工作效率及低下，运营成本较高。

人工抄表方式需要工作人员对一些教程的周期进行抄写，而且在这过程中很难发现供水出现的问题，管理和统计广大居民的用水数据也存在一定的困难，甚至有时候还会因抄表的事件引发一些不必要的纠纷[1]。

除此以外，供水企业的水表一直都是人工管理，无法对每一个水表进行及时的抽检与维护，工作人员对一些违法用水的情况也很难及时地进行管理和控制，导致了供水企业存在非常高的供水产销差率。

不仅如此，供水企业的供水管网还存在损耗问题，传统水表在统计用水数量时还存在一定的误差，传统水表一旦出现故障，就有可能给供水企业带来非常大的损耗。

虽然，供水企业一直在致力于解决水表故障等一系列问题，但是由于用水用户海量，让供水企业又存在人力不足的问题，导致了对水表的维护成本较高，这些问题始终得不到有效地解决。

一、物联网智能水表的发展历程大约在2010年，我国的一些新建楼盘中已经开始使用早期的智能水表。

在这个阶段智能水表主要是通过有线技术对用水数据进行统计。

在新建楼盘中运用有线通信技术主要是因为可以在新建楼盘中布置大量的远程抄表系统，对于一些老旧的小区来说，对其进行远程抄表系统的布线和改造难度非常大。

在此之后，运用无线通信技术设计智能水表，逐渐地进入了广大用户的视野之中。

NB-IoT技术在智能水表领域中的应用研究摘要：“智慧水务”在我国水利领域的兴起，使得水资源计量、无线传输、远程监控和对供水设备的低能耗等方面的要求与日俱增。

在此基础上，以低功率、窄带、NB-IoT为核心的智能化电磁式仪表，实现了精确计量、高可靠性和高防护等级；低功耗，宽量程，整机采用IP68防水结构；多参数测量，多报警输出，无线数据传输等突出优势.NB-IOT无线通信系统采用RS485对电磁式仪表进行累计流量、正向流量和反向流量的测量；流量、压力、报警信息等测量资料；将蓝牙技术与近程无线技术相融合，利用移动电话应用程序进行便携读出和设定；采用 NB通信卡、电池电压、信号强度等信息及电磁式水表测量信息构成报文，通过NB-IVT技术将报文传送到城市供水系统，以达到监控系统的目的。

关键词：NB-IoT；智能水表；物联网；数据传输；低功耗引言：随着宽带网络技术的不断发展和普及，在各个大城市都逐步普及和使用，可以有效地克服系统的运行困难和维修困难，实现对用户的实际用水量进行实时监控；但仍有成本高、能耗高等问题。

为了有效地改善这种状况，近几年，在智能化计量行业引入了“窄带互联网”技术，不仅可以大大提升智能仪表的覆盖面，而且可以大大减少成本，同时也为智能化仪表的大数据化技术的发展奠定了坚实的基础。

1智能水表的发展历程在过去的几年里，智能型的水表都是通过电缆进行通讯的，比如M-BUS型智能型水表，它在国内的推广始于2010，由于其所需的线路较多，所以目前大部分都是在新建的小区中使用；由于传统的住宅小区难以进行更新，因此，利用无线通讯技术的智能化仪表逐渐走入了大众的视线。

在智能仪表中，最开始采用的是短程通讯技术，但是由于其覆盖范围很窄，而且在水表安装的情况下，总的通讯品质很差。

此后， LoRa、 Sigfox等技术相继进入了智能仪表的应用。

这两种技术来自法国， LoRa技术在信号敏感、信号稳定性和覆盖范围上都优于 LoRa技术，而 Sigfox则是采用了超窄波段技术，虽然数据处理速度很慢；但是，它的设备和维护成本都非常便宜，有着很好的应用前景。

NB-IOT智能水表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NB-IOT智能水表解决方案白皮书 01.序言 (3)2.行业背景 (3)2.1 行业痛点 (3)2.2行业发展及趋势 (4)2.3 市场前景 (6)2.3.1 水务行业市场前景 (6)2.3.2 智能水表市场前景 (7)3.行业解决方案 (8)3.1 整体解决方案介绍 (8)3.1.1终端层 (8)3.1.2网络层 (8)3.1.3平台层 (9)3.1.4应用层 (10)3.2水务应用性能指标 (10)3.3安全性要求 (10)4.业务功能及流程 (11)4.1表计安装 (11)4.2 表计终端上线 (12)4.3周期性业务上报 (14)4.4用户缴费 (15)4.5异常信息处理流程 (16)5.方案设计 (17)5.1低功耗设计 (17)5.2覆盖&性能 (18)5.3错峰离散 (19)5.4问题定位 (19)5.5 FOTA升级 (20)5.6话务模型 (20)5.7 IoT应用使能平台 (21)5.7连接管理平台 (22)6.NB-IOT智慧水务应用价值 (23)7.业务场景及商业模式 (23)7.1业务场景 (23)7.2 商务模式 (25)1.序言本文主要介绍NB-IOT在水务行业的应用，行业目前存在的问题，及NB-IOT技术为水务行业带来了哪些改变，解决了哪些难题。

介绍了NB-IOT智慧水务整体解决方案，并对相关技术规范应用、业务功能及流程的进行了设计与约束、定义NB-IoT水表的基本功能集、实现流程，并提供方案设计建议。

本文主要目的是服务于中国移动智慧水务相关业务开展主要有几个作用：1、约束行业业务的实现；2、给水务行业从业人员、运营商网络人员了解行业发展趋势及相关技术规范，如包括配置、安装、升级、性能指标等。

2.行业背景“十三五”时期（2016-2020年）将是我国全面建成小康社会，实现中华民族伟大复兴中国梦的关键时期，资源、能源发展面临前所未有的机遇和挑战，水资源在我国资源中占据重要地位。

nbiot水表方案智能物联网技术的发展使得各行各业都迎来了全新的机遇和挑战。

在水资源管理和节约利用方面，nbiot水表方案应运而生，为水表行业带来了全新的可能性。

一、概述nbiot水表方案是一种基于nbiot技术的智能水表管理解决方案。

它通过在水表上添加nbiot模块，实现了水表的远程监测和数据传输功能，为水资源管理提供了更有效的手段。

二、功能特点1. 远程监测：nbiot水表方案可以实现对水表的实时监测，包括水表读数、用水量等信息的远程获取，提高了水表数据的准确性和及时性。

2. 远程抄表：传统的水表抄表工作需要人工操作，效率低下且容易出现错误。

而nbiot水表方案可以实现远程抄表，大大提高了抄表的效率和准确性。

3. 异常监测：nbiot水表方案可以监测水表是否存在异常情况，如漏水、阀门异常等，及时报警并采取相应的措施，减少了水资源的浪费。

4. 数据分析：nbiot水表方案可以将水表数据进行统计和分析，生成相应的报表和图表，为水资源管理部门提供决策参考依据。

三、应用场景nbiot水表方案可以广泛应用于以下场景：1. 小区管理：通过安装nbiot水表，物业管理人员可以实时监测小区内每个家庭的用水情况，合理安排供水计划，提高小区供水效率。

2. 商业建筑管理：商业建筑中的水表数量庞大，传统的抄表工作非常繁琐。

而采用nbiot水表方案，可以实现远程抄表，提高管理效率。

3. 农田灌溉：传统的农田灌溉方式往往存在浪费和盲目性。

采用nbiot水表方案，农民可以实时监测田地的灌溉情况，并根据需要进行调整，节约水资源。

4. 城市供水系统：nbiot水表方案可以应用于城市供水系统的监测和管理，实现对供水管网的实时监测，提高供水效率和质量。

四、优势与挑战nbiot水表方案相比传统水表具有以下优势：1. 远程监测：实现远程监测和抄表，减少人工干预，提高工作效率。

2. 实时报警：能够实时监测水表异常情况，并及时报警，减少水资源浪费。