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。

      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。

　　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。

 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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