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NB-IoT技术在智能水表领域中的应用研究
 
 
 
 
 
   
 
 
 
摘　要：现如今，随着城市供水领域技术的不断优化，城市的发展速度日益加快。同时也出现了很多的问题，尤其是居民住宅

NB-IoT终端的特点是时延不灵敏，所以一般若没有异常情况，会长时间保持不被激活的状态。再加上省电模式的研发后，相对其他水表耗电量更低。所以使用NB-IoT终端智能水表不仅可以降低水表安装成本，同时减少了水表的安装频率，从而降低了成本，并且对于我国的节能工作有一定的积极的意义。

NB-IoT终端的价格较为低廉，部署终端的公司非常乐意采用这一技术来完成终端的建设。具体来说NB-IoT技术的特点让终端成本降低，降低耗材等方面实现较为容易。尤其是水表终端应当有电路和软件来完成用水量的统计，而该技术成本降低的情况下依然可以完成智能水表的要求。所以这一低成本特点，让实现量产成为了可能。
-IoT技术的组网方式
NB-IoT技术是让运营商建立频道授权。考虑到建立智能化水表的安全性，避免其他机构和个人冒用，只能将频道授权工作控制起来。组网的部署方式有3种，分别是带内、保护带和独立载波。带内组网部署是在LTE频带内截取一段频带作为NBIoT的使用频带进行组网，它的优点是极易扩展，发射的功率很高，缺点是会减少LTE的网络容量。保护带组网是利用LTE频带边缘的保护带作为NB-IoT的频带，这段频带较窄，扩容困难，还会干扰到LTE网络，因此现网一般不采用。独立组网是在GSM的频带中取一段频带作为NB-IoT的频带。其有以下特点：首先是信号半径非常大，少量的安装即可完成单元楼或者区域的
覆盖。发射成功率高，所以也会降低了成本。同时用户数量在持续降低，所以部署方案也较为简单。
3NB-IoT技术在智能水表中应用
为了保证供水公司的利益，完成细致的管理，需要将NB-IoT技术充分运用起来，并和其他先进科技结合，从而提升服务水平和精细化的管理。另外，在改善硬件设置的同时，同样重视服务和管理工作，提高运营水平。
-IoT智能水表的基本结构
NB—IoT智能水表系统的组成主要有5个部分：水表（NB-IoT通信模组的）、通信基站、服务器、云平台和管理软件。住户家里可以安装一只智能水表，水表运行时可以自动搜索邻近的通信基站，再注册到云平台，云平台可以自动分析此设备上的数据、接收数据的能力等。水表的数据可以通过基站传输至云平台，同时接收到云平台的消息。客户端上的软件可以借助服务器从云平台获取用水量数据，随时监测到每个居民的用水量，客户端软件还能调价控制居民的用水量，向各个居民发送每个月的用水量和用水扣费的具体情况
该系统在设计之初就以端—管—云为整体结构特点进行，NB-IoT智能水表的基本结构主要由四部分组成，如图1所示，具体分为：应用层、物联网平台、网络层以及终端层等，其中网络层又由基站、核心网等构成。不同层级间的联系依赖于物联网、大数据等，基本符合未来发展要求。下面对NBIoT智能水表各层结构特点予以分析。
图1NB-IoT智能水表基本结构
1）终端层。主要安装于用户水表终端，处于物联网基础地位，其作用是借助相应传感装置实现用户侧流量、水压、水质等供水指标的采集和上传。该功能的实现依赖于其内部的物联网通信组件，它能与物联网基站相联系，提高用户终端的可控性，改变了传统孤立式的水表终端模式，促成了智能水表基本功能。
2）网络层。其由两部分组成：其一是物联网基站，具备终端接入和区块化管理等作用，还同核心网络相联系，负责将接收到的终端信息传输给核心网。作为终端非接入层，其组网形式可视情况选取独立或者融合组网。其二是核心网，其功能是实现终端信息交互和处理，通过连接物联网基站，
借助转接的数据信息实现用户终端的签约、认证等业务，然后再转发至物联网平台，用于进一步处理。通常核心网的组网形式也有两种：独立组网或者与网络共用等。由于核心网是多网元结构，有时为控制网元数目，应采取不同网元统一部署的方式，共同构成物联网网管节点。
3）物联网平台。在系统中，所有采集的终端数据最终会集中到物联网平台，通过分析数据类型和需求，将其下发至所符合的应用服务器，最终实现水务数据管理功能。可实现功能有：一是连接管理，主要是对数据进行采集和转发，还能用于设备管理；二是管理功能，主要用于应用功能开发、水表终端数据分析以及应用本身的管理；三是数据管理，主要对象就是用户数据，涉及数据的收集、分类、存储、调
用及分析等具体应用，还能给出业务分析报表；四是连接状态查询功能，可以对连接的状态进行感知、控制以及诊断。
4）应用层。这一层是最高层。其和用户的联系非常密切