一、概述
NB-IoT是一种基于蜂窝网络的窄带物联网 (Narrow Band Internet of Things, NB-IoT) , NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术, 支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接, 也被叫作低功耗广域网 (LPWA) 。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的能够实现高效连接。NB-IoT设备的功耗小, 电池寿命可以提高至10年以上, 同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
基于蜂窝的窄带物联网 (Narrow Band Internet of Things, NB-IoT) 已经成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络, 只消耗大约18kHz的带宽, 可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络, 以降低部署成本、实现利用现有基站的平滑升级。
二、物联网的无线通信的主要技术及特点
(一) 主要技术
物联网的无线通信技术很多, 其主要分为两类:
一类是基于Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术;
另一类是基于LPWAN (low-power Wide-Area Network, 低功耗广域网) , 即广域网通信技术。
就广域网通信技术 (LPWAN) 又可分为两类:
一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;
另一类是工作于授权频谱下, 3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术, 比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。
(二) 主要特点
1. 广覆盖
NB-IoT与GPRS或LTE相比, 最大链路预算提升了20dB, 相当于提升了100倍, 即使在地下车库、地下室、地下管道等普通无线网络信号难以到达的地方也容易覆盖到。
2. 低功耗
NB-IoT可以让设备一直在线, 但是通过减少不必要的信令、更长的寻呼周期及终端进入PSM状态等机制来达到省电的目的, 有些场景的电池供电可以高达10年之久。
3. 低成本
低速率、低功耗、低带宽可以带来终端的低复杂度, 便于终端做到低成本。同时, NB-IoT基于蜂窝网络, 可直接部署于现有LTE网络, 运营商部署成本也比较低。
4. 大连接
NB-IoT基站的单扇区可支持超过5万个UE与核心网的连接, 比现有2G、3G、4G移动网络有50-100倍的用户容量提升。
三、NB-IoT的基础建设情况及应用场景
(一) NB-IoT的基础建设情况
国内三大通信巨头在NB-IoT的基础建设方面, 各自使出了各自的本领, 纷纷抢站未来市场的制高点。以惊人速度加紧NB-IoT的基础建设。
中国电信利用800M LTE网络, 在2017年率先建成全球覆盖范围最广的NB-IoT网络, 基站总数达到了惊人的31万个, 这意味着可实现全国大部分地区的全面覆盖。
中国移动也已经完成首批14.6万个NB-IoT基站的部署与建设。尤其是2017年6月, 工信部发公告称, 在已分配的GSM或FDD方式的IMT系统频段上, 运营商可根据需要选择带内工作模式、保护带工作模式、独立工作模式部署NB-IoT系统。这对一直没有获得FDD牌照的中国移动是一个巨大的利好消息, 因为充沛的GSM900频段, 可以预见2018年中国移动在NB-IoT上的建设速度将到达一个新的阶段。
中国联通当然也不甘示弱, 虽然相比于移动和电信的步伐晚了一点, 但是已经在重点城市率先部署了商用NB-IoT方案试商用, 还有300多个城市具备快速接入NB-IoT网络的能力。同时, 中国联通也在北京、广东等多个区域已经开通了eMTC试验网, 具备试商用条件。
(二) NB-IoT的应用场景
其实物联网也好, NB-IoT也罢, 说到底, 最大的价值还是在“万物互联”改变我们的生活上, 所以说落地的各种解决方案才是NB-IoT最大的价值所在, 也是三大运营商的核心竞争力和长远发展潜力所在。
四、NB-IoT智能燃气表的构成
智能燃气表由内置电机阀的基表和带NB-IoT通讯模组的智能控制器构成。
通过NB-IoT网络与后台系统联动, 能实现智能计量、远程监控、空中储值等功能。
NB-IoT智能燃气表的主要特点及功能
(1) 通过连接到NB-IoT无线网络平台, 可实现以下功能:
(2) 数据传输至云端, 数据分析;
(3) 阶梯气价;
(4) 警报提醒:余量与电量不足报警, 防拆、泄漏、过流报警;
(5) 远程监控, 智能控制;
(6) 远程控阀:两级阀门权限控制, 阀门异常报警, 报警器联动关阀报警;
(7) 结合新媒体渠道, 实现远程缴费和实时交互仍需要解决的关键技术NB-IoT的通讯技术、防腐电机、防窃气上壳体、光取样、光电采样、快关阀、高增益内置天线、长时间使用的锂电等需要解决各类认证:
获防爆合格证;
获得相关方技术认证, 如:华为技术认证书
五、基于NB-IoT的智能燃气解决方案
智能燃气表的用气数据、电量、信号、阀门状态、异常情况等可以通过气表内置的NB-IoT通讯模组接入到NB-IoT网络, 传输到IoT连接管理平台, 然后上传到后台采集和业务系统平台;后台系统平台将数据包进行解析, 解析出的用户用气数据在用户账户内完成结算, 并通过客服系统的相关新媒体渠道推送给用户, 用户能实时的获取自己的用气账单, 并能远程完成账户的充值。
(1) 能解决燃气公司入户抄表难和用户缴费充值难的问题; (2) 能帮助燃气公司积极响应政府燃气售价的远程调价和系统阶梯气价设置; (3) 能帮助燃气公司远程控制用户燃气表的开关阀; (4) 后台业务系统能远程监控燃气表具的故障和告警情况, 并能反馈到用户处; (5) 后台系统通过用气高峰低谷统计, 能进行输配管线压力调配;通过分析供气门站、管线、用户表具等各节点的气量数据, 可以进一步排查管线跑、冒、滴、漏、偷等问题, 从而降低燃气公司的供销差, 提升燃气公司的效益; (6) 通过分析用户用气数据, 得知用户的用气习惯, 从而可以挖掘出其他增值服务和商业模式。
六、智能燃气表发展前景
随着中国天然气应用将持续增长和全球物联网技术迅猛发展, 智能燃气表以及各仪表行业迎来了NB-IoT新的发展机遇。
(1) 目前, 我国传统机械燃气表表现已逐渐趋于淘汰, 智能燃气表是现在的主流产品, 其中物联网燃气表因具备节省人力、气价调整智能和信号传输稳定准确三大优势最具前景。
(2) 有望受益NB-loT技术生态圈, 打造低成本物联网智能气表产业。NB-IoT定义了当前唯一具备大规模普及潜质和高商业价值的长距离低传输速率的通信技术, 非常适合于传感、计量、监控等物联网应用, 适用于智能抄表等多类物联网应用领域。
摘要：本文介绍了什么是NB-IoT以及基于基于蜂窝网络的窄带物联网在智能燃气表行业的应用前景, NB-IoT具有广复盖、低功耗、低成本、大连接等显著优点, 受到各行各业越来越多的应用, 智能燃气表行业同诸多行业一样, 也有着广阔的应用前景。
关键词：NB-IoT,智能燃气表,技术