NB-IoT物联网智慧水表系统解决方案

  传统水务系统对水表的管理模式普遍以人工抄表、人工巡检为主。但由此也容易造成因误抄误读、老旧滴漏等原因的极大损失,同时因检修不及时而引起用户抱怨投诉等问题也时有发生。因此,智慧水表应运而生。基于NB-IoT物联网通讯技术的智能水表是良策,更是智慧水务市场未来发展的主趋势。


智慧水表系统


      根据中国计量协会资料,中国人均用水量约2100立方米,水资源缺乏日益严重。现今供水管路设备老化,技术和管理方法落后,漏水率居高不下。在中国国家发展改革委、住房城乡建设部印发《关于加快建立完善城镇居民用水阶梯价格制度的指导意见》,部署全面实行城镇居民差别式水价制度。该意见指出:城市原则上要全面实行居民差别式水价制度;具备实施条件的建制镇也要积极推动。因差别式水价要求抄表实时、定时、成功抄收、数据准确、自动计费等,这些功能都需要智能水表的辅助才能实现。综合各种因素,水务管理从原本人工抄表及管路管理,变成了自动抄表、大数据处、管路供水科学调度系统、地理信息系统、水压/水质监测系统等整合式的物联网综合管理系统。智能水表,正是该物联网系统的核心之一。


  一、智慧水表系统特点


  可以有效解决传统布线、设备成本、环境要求、耗能等问题使读表稳定可靠。它与现有4G基地台共享,不占额外网络和数据带宽,保证传统业务稳定运行的同时,与新兴物联网应用结合。


  在智能读表的应用中,现阶段使用GPRS网络发送数据,一个基地台只能同时负载300多个水表,采用NB-IoT技术后,一个基地台可同时承载5万个水表传输的数据。


      二、智慧水表系统优势


  1、由于物联网智能水表各个水表之间是相对独立,不会出现相似总线抄表中,有一个表出现毛病,其他水表也无法抄表的现象。所以物联网智能水表降低了维护本钱。


  2、物联网智能水表除了防止了人工抄表费时费力精确度低、及时性差、统计数据慢、报表数据周期长、工作效率低等缺陷外,物联网水表还能安全牢靠的上传数据,从而为供水管理部门科学决策提供数据支持。


  3、不管原来运用的是大口径水表还是小口径水表,只需将同口径的物联网智能水表交换装置到管网中即可,除了外观与普通水表稍有不同以外,装置方式完整一样,不需对现有管网做任何修正,无需额外的线材和其它的装置工序。所以装置简双方便,降低了装置本钱。


  4、蓝牙智能水表只需要下载手机APP,在手机APP里就能实现用水数据的抄表、管理、缴费与存储等工作。购水及操作开关阀,也能在手机APP里完成。


智慧水表


  三、NB-IoT助力智慧水表发展


  NB-IoT已经成为当前最有前景的物联网技术之一,它可以直接部署于GSM、4G或LTE网络,未来可部署到5G网络,因此NB-IoT网络将占据全球营运商级物联网的大部分应用。预期低速率广域网连接数将占物联网总连接数的60%左右,就具体应用来看,考虑到NB-IoT技术主要应用在低功耗广域物联网通讯领域,结合其对数据时间实时性不敏感的特点,智慧读表、土壤环境监控、对象追踪等对环境、耗能具有严格要求的领域,将会非常适合。此外,以停车场、路灯、垃圾桶、消防栓等为代表的智慧城市建设,也将成为NB-IoT的典型应用场景。


  NB-IoT应用于智慧仪表,可以有效解决传统布线、设备成本、环境要求、耗能等问题,使读表稳定可靠。它与现有4G基地台共享,不占额外网络和数据带宽,保证传统业务稳定运行的同时,还能与新兴物联网应用结合。在智能读表的应用中,现阶段使用GPRS网络发送数据,一个基地台只能同时负载300多个水表,采用NB-IoT技术后,一个基地台可同时承载5万个水表传输的数据。


智慧水务


 2016—2020年智能水表产业市场规模及成长趋势图


      根据公开资料整理,当前中国智能水表整体渗透率约22%,年销量1,500万台。随着国家政策的落实以及NB-IoT水表的应用,预测智能水表将以30%的速度成长,预计未来5年智能水表市场规模将持续稳定而明显成长(图1)。智能水表强化流量资料撷取,不仅可为水务产业带来丰富的潜在数据资产,未来还可能与物业管理、配送系统、金融系统等平台进一步整合,发挥无限的可能性。  


  四、效益


  智慧水表既是水务产业分布最广泛的基础数据源,也是与民众生活密切联系的终端装置。由于漏水、计量精度低以及管理漏洞,中国水务公司的营业损失比较大。按照中国年均供水量6,000亿吨,供水均价人民币2元/吨,采用智能水表解决方案可降低5%左右的产销损失或呆账,产值约人民币600亿元。


  中国农业用水约占总用水量的70%,鉴于农业领域物联网技术日渐成熟,新增高效节水灌溉面积的增加,根据公开资料整理,「十三五」期间,中国高效节水灌溉市场每年市场规模有望超过400亿元,整个市场规模约为2,440亿元。


  五、智慧水务解决方案架构


  目前也有业界厂商推出智慧水务整体解决方案,围绕水公司深化营运需求构建的整套物联网解决方案,方案包括终端、云端运算、物联网平台及水务应用等,同时透过上述技术将巨量水务信息进行采集、分析和处理,帮助水公司提升运营效率。 


  NB-IoT智慧水表全面启动


  终端设备是物联网的基础,透过整合、改造现有水厂设备,使其可控制,包括:智慧水表、水质监测、压变、流量计、变频设备等多种水务终端。其中,智能水表整合NB-IoT标准模块,透过基地台将信息上传到云端物联网平台。IoT平台提供连接、设备、数据管理等多项基础功能,支持多种水务终端设备快速存取与应用整合。产业应用无需关心终端的物理连接和数据传输方式,实现终端对象化管理,平台还提供数据撷取、分类、结构化储存、用量分析、设定并产生报表等,满足水务应用的快速开发需求。


  水务应用是该物联网解决方案产业用户呈现的上层控制核心,通过物联网平台获取来自终端层的数据,经由网络层、云端运算平台,**终形成统一的水务管理数据。在供水管理方面,有变频设备、调节阀、压变、场地视讯监控等;在管路监测方面,有水质监测、管路信息、节水管理、分区计量等;在智慧水表管理方面,有水表基础信息管理、计费管理、数据分析等。


  NB-IoT智能水表系统


  NB-IoT芯片模块供货商芯讯通在兰州使用的智能水表中,有效营运1.5万台,每台水表每2天透过NB-IoT模块向当地水务综合管理平台发送用水数据,每月总计抄收22.5万次数据。水表本身具有磁干扰识别、磁簧管技术故障警告等功能,总体待机时间长,有低电压提示、断电保护、年限管理等功能,避免传统无线水表传输距离短、功耗大、讯号覆盖范围小等缺点。水表记录数据长期保存,有效期长达10年。


  NB-IoT技术具备终端耗电量低、讯号覆盖范围广、不需自建网络、网络存取简易等特点,水表可自动化读表,提升实时性、效率性等,便于差别化费率的精准实施,促进用水效率、节约用水。目前,该智能水表服务平台除了水表讯息读取,管路监测等功能,还可以进一步分析出不同群体的用水习惯,及时发现用水异常情况,提升故障处理效率与使用者满意度,更加有效率地指导供水网络建设和改造,具有全面感测、互联互通、智慧决策、主动服务等特性。  



2017——2022年中国智慧水、气表连接数预测



       中国水表产业已经将NB-IoT技术列入水表产业「十三五」期间重要推广的应用技术,制定相关标准和技术解决方案,进行大规模推广前的试营运,推动NB-IoT技术在智能供水中的应用。

  

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