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
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。
NBLOT物联网智能水表
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。
基于物联网技术的智能抄表解决方案
NB物联网卡：
本方案使用的物联卡为移动的专网专号卡，卡体为贴片式
尺寸5mm*6mm， 采用工业级材质
产品介绍-平台侧
IoT平台：
面向物与物、人与物的IoT（Internet of Things）平台，支持多种垂直行业应用快 速集成，同时提供多种API满足多样化设备接入，满足运营商、企业和行业构建物联网端 到端整体解决方案。
我司为客户提NB水表、接入物联平台服务、上层应用功能、客户培训、热线电话服 务等，根据接入平台的设备数量按年收取每台设备XX元的服务费。
另外，我司根据客户需求定制化开发的功能，依照开发工作量一次性收取相应的开 发服务费（开发服务费=开发工作量* 开发单价）。
方案价值及优势
智能网络可感知、可管理
通过整合通信网络能力与 IT 运营能力，为水务公司、水表厂商提供可感知、可诊断、可控 制的智能网络，满足客户对终端的工作状态、通信状态等进行实时自主查询、管理的需求。 同时为满足物联网客户在终端制造和销售过程中的生产测试阶段、库存阶段、正式使用阶段 中对网络的不同使用需求，提供号码的一次激活期、静默期、二次激活期功能。。
产品介绍-应用侧
用户管理：
平台可以对不同权限的用户（如用户名、用户角色、手机号码、邮箱等）进行查看和 管理。
角色定义 ✓多类型用户分类 ✓多层级用户分类 权限分配
✓多类型权限分配 ✓多层级权限划分
NB-LOT智能水表介绍
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。
初探NB-IoT技术在智能水表领域中的应用
层包括核心网和基站。在不同层级中依赖于大数据以及物联网 进行连接。终端层是指用户水表端，位于物联网基层，借助于 传感装置采集流量、水质以及水压，该功能利用物联网通信组 件实现，连接物联网基站，有效提高终端控制性。网络层包括 核心网络和物联网基站，能够将终端信息传递给核心网络，并 进行终端信息的处理以及交互。转发给物联网平台进行信息处 理。核心网络包括网络供应和独立组网形式，核心网络采取多 网元结构，共同构成网管节点。物联网平台收集终端数据，通 过对数据需求和类型的分析，发放给应用服务器，实现对数据 的管理。应用服务器连接功能负责采集转发数据，并用于对设 备的管理。管理功能能够收集并储存数据，进行数据分析以及 调用。查询功能能够感知、控制并进行诊断。应用层作为最上 层，负责实现用户需求，控制能力超强，根据需求利用IoT技术 开发功能。
理，实现连接物联网。UP方案结构特点和LTE有相似之处，管 理无线资源有恢复宣贯功能。在没有数据请求时，可以临时悬 挂用户数据，产生数据可快速恢复功能。
2.3 功能实现 在传统水表基础上，添加一体化芯片，不容易受到水锈影 响，保持探测精度。加装金属膜叶轮能够通过传感装置转变为 传输电信号，运送至微处理器接口，计算得出流体流量。内部 安装定时状态机对信号自动探测，微处理器处理信号，在加密 处理后封装至报文中，最终通过NB-IoT模组向外发送。供电采 取锂电硫酰氯电池，以8.5Ah容量持续运行10年[2]。NB-IoT模组 使用BC95硬件，功耗率，接收灵敏度高，可以向云平台传送 数据。云平台则使用运营商基于NB-IoT网络建立的物联网云平 台，终端在该平台注册可以通过HTTP、MQTT以及CoAP协议 实现及时传送数据。NB-IoT智能水表在水务管理中心均具备对 应的服务器，负责对终端的管理，客户端采取B/S架构基础上的 Web网页系统。最后需要对NB-IoT技术测试，达到良好抄收成 功率后可进行应用。 2.4 优点 NB-IoT工作频段采取授权频段，在复杂接线环境中，信号 穿透能力强，能够避免通信不通畅问题，频段覆盖的范围更广， 有利于控制建设网络的成本。同时NB-IoT传输数据更加稳定， 在统一规划下能够抵抗外部干扰，可靠性高。电信运营商对NBIoT高度重视，借助于当前网络条件，建立物联网系统具备基础 条件。通过建设专用网元，能够和移动网络隔离，实现防御外部 攻击的作用，能够对终端访问权限进行控制，隔离水务部门网 间，保证物联网安全性。建立虚拟专用网络方便客户访问智能水 表内网，获取有用信息。物联网平台适应性高，协议灵活，面对 数量庞大的终端，能够在一个协议上进行入网终端的控制。由于 采取开放式应用程序，建立水务上有突出优势。利用物联网，水 务部门对智能水表终端具备感知、控制和诊断的能力，客户也可 以自由查询水表终端状态，提高交互的便捷性。
基于基带芯片OpenCPU方案的NB-IOT物联网智慧水表设计
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
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
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。
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NB-IOT智能水表方案汇总笔记
做水表经销商多年，做二线性价比较高的水表居多。
最近几年NB水表火起来了，比当年智能卡表火的快多了，2019年是真正的NBIOT水表爆发年，应该会达到千万以上了，据说第一季度，前面几家的NB水表出货每家都有几十万只。
由于二线水表厂大部分用的是水表电路板方案商做的软硬件方案，最近做了下NB水表方案商的功课。
总体可以分成两类：
一类是做智能卡表方案出身的，买外面的NB通信模块，做成NB水表方案；
一类是做通信终端或模块的，用自己的通信模块外面加单片机做成NB水表方案。
几个实力比较强有代表性的的NBIOT水表软硬件方案商：
1、深圳千宝通：2009年成立的，注册资金1000万，50多人团队。
从传统卡表开始就一直在做智能抄表，运气比较好，刚好躲过了智能卡表艰难的2000-2005年。
应该是宁波水表的钦定方案商，合作很多年了，从老卡表就一直在用，千宝通在中国的IT南方门户深圳，技术实力没的说，NB表跟随宁波牌做的也比较早，价格相对较高一些，宁波和华南区域多。
2、北京集万讯：1997年成立的，注册资金1000万，2000年开始做水表和气表方案的，和千宝通差不多算是从传统智能卡表一路走过来的，华北、山东那边不少水表厂在用吧，价格相对比较适中。
3、安徽汉威：2010年成立的，60人左右吧，热表、水表、流量计、电表等方案，产品比较多，做NB水表方案也是沿着智能卡表水表一路做过来的，也有不少人水表厂在用，性价比和集万讯相当吧。
4、上海诺行：2010年成立的，注册资金3000万，120多人团队。
做4G LTE类的通信终端的，后来NBIOT出来就做NB水表，这家和上面的不同，是通信出身的，NB模块就是自己的，研发实力应该比较厉害，号称是第一家不要外边单片机，直接把水表程序做到NB 模块里边的，宁波山东的一些表厂在用，价格也不高。
5、利尔达：2001年成立的，注册资金3个亿，有几百人吧，是个集团公司。
他家也有自己的NB模块，这点和诺行差不多，不过方案和传统的卡表厂商差不多，需要外边的单片机，听说也在做不要单片机的方案，毕竟研发实力比较强的公司，不少都在研究去掉单片机的水表方案了，搞不好明年就会有几家类似的出来。
两类方案厂商的优劣和选择：
智能卡表方案出身的：上边的千宝通集万讯汉威，这类水表计量一般没问题，不过各家产品可能也有自己的专长，NB通信方面可能有先天不足，比如对NB整机射频性能，通信
功耗等方面的优化，这两年表装上去后才发现没信号的例子见很多了，不少一线表厂都有类似失败的开始；
做通信终端或模块出身的：都是最近1-2年开始做NB水表的，用自己的通信模块外面加单片机，有的甚至不加单片机，这类通信公司研发实力普遍比较厉害，NB通信这块应该做的比较好，听说NB通信测试是很复杂的，只要这个公司是专注在水表这块，计量这部分充分测试好了，应该不错。
类似的方案公司还有很多，捷先、日海等，良莠不齐吧，不过做水表方案的，服务支持太重要了，二线水表厂由于没有自己的研发，一般很依赖NB水表的方案厂商，能有就近支持的研发团队或者至少是服务支持团队是最好的。