隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們的居住條件獲得了極大的改善，住宅變得越來越智能化，而傳統(tǒng)水表在使用中存在著監(jiān)控困難、成本過高、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，NB-IoT智能水表的出現(xiàn)將能從根本上解決上述問題。NB-IoT智能水表具有覆蓋范圍廣、可靠性高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)水表管理的智能化，更能為未來智慧城市的發(fā)展提供技術(shù)上的支持。

一、NB-IoT智能水表的實(shí)現(xiàn)

智能水表是在傳統(tǒng)水表的技術(shù)基礎(chǔ)上，應(yīng)用TI的微處理器、旋轉(zhuǎn)掃描接口SCANIF的一體化芯片MSP430FW42X，該芯片具有很多方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，包括功耗較低、覆蓋范圍寬、準(zhǔn)確度高、運(yùn)行穩(wěn)定等，在小流量的情況下能夠維持*的探測(cè)精度，而且長(zhǎng)時(shí)間使用也不會(huì)受到水銹的影響，應(yīng)用加裝金屬膜的葉輪在其中旋轉(zhuǎn)，通過傳感裝置將其轉(zhuǎn)化為可傳輸?shù)碾娦盘?hào)，并送至微處理器的SACNIF接口，從而計(jì)算得到相應(yīng)流體的流量以及方向，內(nèi)部安裝的定時(shí)狀態(tài)機(jī)能夠自動(dòng)的進(jìn)行信號(hào)探測(cè)，微處理器對(duì)獲得的信號(hào)進(jìn)一步的處理，并加密后根據(jù)通信協(xié)議封裝到報(bào)文當(dāng)中，最終經(jīng)過NBIoT通信模組向外發(fā)送。供電采用的是鋰亞硫酰氯電池，8.5Ah的容量可持續(xù)運(yùn)行10年以上。水表主控MCU的功耗為5uA，匯集了LCD驅(qū)動(dòng)、掉電保護(hù)以及電源電壓監(jiān)控裝置，具有豐富的接口資源，可用性高。NB-IoT模組的硬件方面選用BC95，休眠、待機(jī)功耗分別為5uA、6mA。發(fā)射功率為23dBm，接收靈敏度為-129dBm。利用串口和使用標(biāo)準(zhǔn)AT命令集能夠非常方便的進(jìn)行控制，及時(shí)的向云平臺(tái)傳送各種采樣數(shù)據(jù)信息。

云平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)：通信運(yùn)營(yíng)商針對(duì)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建了專門的物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，所有的應(yīng)用終端都能夠在該平臺(tái)上進(jìn)行注冊(cè)，而且可以通過MQTT、HTTP，CoAP等協(xié)議來完成信息數(shù)據(jù)的及時(shí)傳送。

服務(wù)器和客戶端的實(shí)現(xiàn)：NB-IoT智能水表各類功能的實(shí)現(xiàn)需要在水務(wù)管理中心設(shè)置相應(yīng)的服務(wù)器，以用于終端控制和信息數(shù)據(jù)的處理，客戶端則選用基于B/S架構(gòu)的web網(wǎng)頁系統(tǒng)，此外，選用MicrosoftVisualStudio2015開發(fā)平臺(tái)，選用面向?qū)ο蟮腃#開發(fā)語言，選用HTMLS，javascript和jquery等技術(shù)開發(fā)前端頁面，數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)則選用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle。

性能測(cè)試與分析：最后，我們還要對(duì)NB-IoT技術(shù)的通信功能進(jìn)行測(cè)試，選擇福州市倉(cāng)山區(qū)三盛巴黎島社區(qū)的397戶住戶水表進(jìn)行測(cè)試，對(duì)原有機(jī)械水表更換NB-IoT智能水表。利用小區(qū)外部的一個(gè)NB-IoT通信基站進(jìn)行信息的查收，連續(xù)運(yùn)行三個(gè)月的時(shí)間后，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明抄收成功率達(dá)到了98％，定時(shí)上報(bào)抄收成功率也達(dá)到了98％。

二、NB-IoT智能水表的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

NB-IoT技術(shù)在智能水表領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)獲取、系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)、指令下發(fā)等功能，能夠分時(shí)分段設(shè)計(jì)采集頻率，在用水高峰期適當(dāng)?shù)奶岣哳l率。將得到的用水?dāng)?shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)的整理和分析，對(duì)用水狀況進(jìn)行更加科學(xué)、合理的動(dòng)態(tài)化管理，提升運(yùn)行效率，改善服務(wù)質(zhì)量，不斷提高服務(wù)品質(zhì)。NB-IoT智能水表，應(yīng)用的是端到端的安全管理方案，其抗干擾功能、數(shù)據(jù)可靠性等方面有著更高的保障。具體來說：

（1）針對(duì)當(dāng)前水表普遍存在的問題，智能水表能夠有效地減少抄表成本，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸，及時(shí)的故障排查與解決，以及運(yùn)營(yíng)效率的提升等。

（2）針對(duì)當(dāng)前水表的安全問題，通過應(yīng)用端到端的安方案，可以更加可靠的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保障。基于頻譜構(gòu)建的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，不管是抗*力，還是數(shù)據(jù)安全性等都有著更加可靠的保障，而且便于推廣運(yùn)行。

（3）針對(duì)當(dāng)前水表的功耗問題，通過使用低功耗的采集單元，NB-IoT技術(shù)能夠顯著的減少能耗，實(shí)踐表明，在正常運(yùn)行環(huán)境下NB-IoT水表的功耗能夠滿足持續(xù)使用10年的規(guī)格要求。

（4）針對(duì)當(dāng)前水表的信號(hào)覆蓋問題，NB-IoT技術(shù)，具有覆蓋范圍廣，數(shù)據(jù)容量大，可靠性高等特點(diǎn)，可有效的解決水表的安裝過于密集或是過于分散，安裝環(huán)境復(fù)雜等實(shí)際問題。

（5）針對(duì)當(dāng)前水表的連接問題，構(gòu)建統(tǒng)一的NB-IoT平臺(tái)，能夠接受多種不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。可有效解決協(xié)議的兼容性問題，不同供應(yīng)商設(shè)備的集成問題等。同時(shí)，還能滿足水表終端對(duì)便捷性的需求，以及未來的大規(guī)模連接需要。

三、福州市智能水務(wù)項(xiàng)目進(jìn)展

由福州市政府與省經(jīng)信委、華為公司和智潤(rùn)公司共同簽署《NB-IoT項(xiàng)目四方合作備忘錄》，計(jì)劃部署覆蓋全福州市的30萬臺(tái)水表。國(guó)內(nèi)NB-IoT規(guī)模商用的承接項(xiàng)目已落地福州，由市自來水公司與智潤(rùn)公司簽訂福州市城市供水漏損治理合同、節(jié)水管理合同，共同打造福州市城市供水漏損治理項(xiàng)目，即將進(jìn)入實(shí)施階段。與此同時(shí)，福建省三大電信運(yùn)營(yíng)商也積極參與了NB-IoT網(wǎng)絡(luò)基站建設(shè)，分別與福州市政府簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，致力于網(wǎng)絡(luò)基站改造升級(jí)和NB-IoT產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，現(xiàn)已在NB-IoT試點(diǎn)應(yīng)用區(qū)域完成基站部署，初步形成了滿足NB-IoT規(guī)模商用的通信網(wǎng)絡(luò)。

（1）NB-IoT芯片模組情況

鑒于NB-IoT芯片投入大規(guī)模商用，華為公司要求適當(dāng)放緩大批量商用步伐，延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間，增加正式商用測(cè)試案例后，采用升級(jí)后版本的芯片模組投入正式大規(guī)模商用，導(dǎo)致NB-IoT芯片模組的大規(guī)模供貨時(shí)間延后。7月7日華為公司正式發(fā)布NB-IoT芯片規(guī)模商用版本（Boudica120芯片B657版本），并提供給NB-IoT模組廠家上海移運(yùn)公司進(jìn)行測(cè)試生產(chǎn)。此版本芯片*適應(yīng)水表抄表等固定場(chǎng)景的B-IoT業(yè)務(wù)，可滿足我市NB-IoT智能水表項(xiàng)目需求。目前，上海移遠(yuǎn)公司經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試后已啟動(dòng)模組生產(chǎn)。預(yù)計(jì)８月９日可提供批６０００片NB-IoT模組給智潤(rùn)科技公司，在8月15日左右可提供2萬個(gè)NB模組。

（2）NB-IoT智能水表試點(diǎn)情況

目前，智潤(rùn)科技公司已完成金色家園小區(qū)（移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）、三盛巴厘島小區(qū)（聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)）、冬馨苑小區(qū)（電信網(wǎng)絡(luò)）三個(gè)試點(diǎn)小區(qū)的批無線NB-lot物聯(lián)網(wǎng)水表的換裝任務(wù)。三個(gè)試點(diǎn)小區(qū)共1459臺(tái)NB-IoT智能遠(yuǎn)傳水表數(shù)據(jù)已全部傳回市自來水公司內(nèi)網(wǎng)，可直接在線查看用戶每天24個(gè)時(shí)點(diǎn)用水時(shí)時(shí)在內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

四、結(jié)語

NB-IoT智能水表的應(yīng)用，結(jié)合了NB-IoT技術(shù)的覆蓋范圍廣、功耗低、安全性高等技術(shù)特點(diǎn)，有效的解決了當(dāng)前水表計(jì)量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、便捷性等問題。未來隨著水表、流量計(jì)、壓力計(jì)等更多水務(wù)設(shè)備的接入，如何才能更好的利用這些設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來進(jìn)行管理將是水務(wù)部門必須解決的難題，而云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用恰能很好的解決上述問題。而NB-IoT技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的進(jìn)一步融合，可以更加有效的運(yùn)用水務(wù)信息，在很大程度上提升管理效率，從而能夠更加智能的管理城市的供水、用水問題，為智慧城市的建設(shè)發(fā)展提供技術(shù)上的支持。