NB-IoT技术在物联网智能水表领域的应用探讨
摘要：现阶段，在供水行业发展过程中，存在工作强度大、计量结果不准确以及水表抄读工作效率低等各种问题。为了提高水表管理效率，可以将NB-IoT技术应用在物联网智能水表运营管理过程中。在NB-IoT技术应用中，需要从NB-IoT技术的具体使用特点出发进行研究，分析在物联网智能水表领域应用过程中NB-IoT系统构架方式，并对其具体的应用情况进行探索。可以推动NB-IoT技术在物联网智能水表领域的进一步发展。
关键词：NB-IoT技术；物联网智能水表；应用实践
前言
在我国城市化进程不断加快的背景下，城市住宅的调试难度在不断增加，并且维修工作量也越来越多。一些无线仪表的稳定性相对较差，特别是水表在运用过程中需要加强维护与管理，供水企业除了要考虑到水表的功耗问题之外，还要考虑到期使用性。随着宽带互联网技术的不断发展，我国水表超度工作的效率越来越低，抄表工作量也在不断增加。在这种情况下，需要加强智能水表的应用与推广，利用智能水表读数技术可以在极大程度上提高水表超度工作效率和准确性。在具体的应用过程中智能水表系统存在一些问题。为了获取有效的解决方案，可以利用NB-IoT技术对物联网智能水表进行优化改进，降低智能化水表的复杂程度，提高其应用水平。
1. NB-IoT技术特点
在NB-IoT技术的具体运用过程中，需要对其工作频段进行全面掌握。在该技术应用过程中采用的是经授权的频段，能够有效应对智能水表街巷环境的复杂性，并且信号穿透力
相对较强，能够防止水表出现通讯不畅等各种问题。再加上授权频段的覆盖范围比较广，能够大大降低信号网络的建设成本。在智能水表领域对NB-IoT技术进行充分应用，可以在极大程度上提高数据传输的稳定性，并且在统一规划的背景下可以降低外部干扰对信号传输质量产生的负面影响，进一步提高信号传输的可靠性。目前，我国电信运营商对NB-IoT技术的应用越来越重视，以现有的网络条件为基础，可以形成更加完善全面、覆盖范围广的物联网系统。在实际应用中可以利用专用的物联网专用网网元，使其与移动网络进行隔离，有效预防外部攻击，同时可以对智能水表终端的访问权限进行合理控制，确保水务部门内网和外网的有效隔离，进一步提高物联网智能水表的安全性。除此之外，在NB-IoT技术应用过程中可以搭建虚拟专用网络，用户在智能水表终端可以直接访问内网获取相应的信息。并且物联网平台的适应性相对较强，协议也比较灵活，能够满足不同终端以及智能水表型号的使用需求，能够确保在同一协议的基础上，使所有智能水表入网对终端进行有效控制和管理。同时利用的应用程序接口是开放性的，水务应用集成方面的优势比较突出。利用物联网智能水表，水务部门可以加强智能水表终端的感知、诊断与控制工作，并且用户可以更加快速方便地完成水表终端状态查询，提高用户的提服务体验[1]。
1. NB-IoT技术在物联网智能水表领域的应用要点
1. 基于NB-IoT技术的智能水表系统架构
在以NB-IoT技术为基础构建的智能水表物联网系统应用过程中，必须要完成水表系统架构工作。一般情况下，按照端管云完成系统架构建设是需要从下到上分为终端层、网络层、IoT平台以及水务应用层等部分。在实际应用中需要加强物联网技术、云计算技术以及大数据技术的有效应用，才能够充分整合不同的层面形成一个完整的系统，确保其能够满足物联网智能水表领域的实际发展需求。在具体的系统架构过程中，需要从以下角度出发进行分析：第一，NB-IoT UE。系统终端要集成专门的标准模组，并利用空中接口与基站
进行连接。在物联网系统中终端作为基础载体，可以利用不同的监测模块实现终端之间的连接与控制和管理，从而构建智能化终端体系。第二，NB-IoTBTS的主要功能是完成空口接入和小区管理等各项工作。在核心网与S1-lite接口的支持下可以促进不同终端的有效连接，从而获取终端数据，将并将其传输到高层网元，完成数据后续处理工作。可以实现独立组网，同时可以与FDDLTE组网进行有效融合。第三，NB-IoT core的实际功能是确保可以与终端非接入层进行有效交互，同时可以实现UE认证鉴权等工作。在实际运行过程中，需要将所有的业务数据传输到智能平台上，完成数据分析以及综合处理工作。核心网可以进行单独组网，也可以与LTE共用核心网。在开展网络部署工作时，对不同核心网元进行统一部署，能够形成服务网管节点，从而减少物理网元的数量。第四，NB-IoT平台系统。这一平台需要汇集所有的业务数据，并且要根据不同的数据类型对数据进行处理与发送，使数据能够到达相应的处理器，开展后续处理工作，能够完成数据管理和连接，感知诊断与控制等各项工作。除此之外，在该平台应用过程中，利用不同的协议和接口能够完成与不同终端的接入操作。特别是对上层行业来说，并不需要对终端设备进行物理连接与数据传输，就能够开展对象化管理工作，能够大大提高智能水表的综合管理效率。第五，应用服务器。这个模块主要是物联网智能水表系统在应用过程中的控制核心。在实际运行过程中必须以客户的实际需求为基础开展数据分析以及处理等各项操作。以NB-IoT平台为基础可以开展深入分析和创新，能够获取从设备层形成的数据，最后对设备进行统一管理和控制[2]。
1. 基于NB-IoT技术的智能水表应用
在物联网智能水表领域中对NB-IoT技术进行应用时，可以利用专业的微处理器、旋转扫描接口和芯片能够大大提高NB-IoT技术的应用效益。特别是智能水表的芯片的专业程度相对较高，其静态功耗也比较低，覆盖的测量范围相对较大，精度高、稳定性强、机体一致性也比较好。在芯片应用过程中，就算是比较小的电流也可以确保数据的精度，并且在
长期应用过程中，几乎不受杂质和水汽等负面影响。此外，芯片利用的叶轮会附加金属薄膜，叶轮在液体中进行旋转时，传感器可以直接将动能转化为电信号，电信号传输出后，经过进一步计算能够获取相应的数据信息。除此之外，在NB-IoT技术应用过程中，可以开展机器制定设置工作，利用机器的状态机可以对信号进行定时监测。在处理器应用过程中，可以对采集到的数据进行综合处理，完成加密操作后，根据通信协议将其保存到数据库中，之后再通过NB-IoT通信模块传输数据，智能水表的接口资源相对较多，性价比也比较高。在智能水表测量过程中可以完成水表数据自动采集，能够有效解决传统人工抄表存在的数据误差以及工作效率低等各种问题。在水表中安装传感器也方便用户对水管的具体情况进行全面了解。例如水管出现泄漏情况，用户可以直接通过传感器传达的信号进行了解，及时维修家用水表。还可以通过自动定期报告实施监测工作，能够有效排查水管在运行过程中存在的故障，降低故障发生概率，提高其使用效益。利用NB-IoT技术对收集到的数据信息进行处理分析后，可以利用数据对废水流量进行有效控制，并且能够促进安全机制的完善。在该方案实施过程中还可以适用在高精度的生产环境中，可以完成数据监控、更新和删除等。实时业务对数据库的整体性能要求相对较高，审计抽取可能会对系统产生影响。但是利用大量实时数据开展监测工作，可以进行保证智能水表的安全性以及可靠性[3]。
1. 结语
总而言之，在水务管理形势越来越严峻的背景下，加强物联网智能水表技术的有效应用，可以在极大程度上推动我国智能水表行业的进一步发展。而基于NB-IoT技术对物联网智能水表领域进行改进和优化可以提高数据采集效率，保证智能水表运行的稳定性以及可靠性。在NB-IoT技术不断发展过程中，电信运营商的NB-IoT网络应用优势比较突出，具有广阔的发展前景，可以实现智能水表功能的多样化，同时对保证其整体控制性能和应用成本也有积极意义。
参考文献：
[1]刘虎平. NB-IoT技术在物联网智能水表领域的应用[J]. 中国新技术新产品， 2019, 000(011):10-11.
[2]吴琦. NB-IoT技术在物联网智能水表领域的应用[J]. 南方农机， 2020, v.51;No.342(02):201-202+205.
[3]伍旭俊. 窄带物联网NB-iot在智能水表中的应用分析[J]. 科学与信息化，000(013):43,46.
2019,
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