NB-IoT智能燃氣系統

一、概述   

目前，燃氣應用還是應用傳統的方式，燃氣部門(mén)和用戶(hù)都使用不便，不能實(shí)施查看，不能實(shí)現預警，不能實(shí)現在線(xiàn)充值等等。

智慧燃氣將帶來(lái)三個(gè)主要價(jià)值點(diǎn)：

第一，安全，實(shí)時(shí)的設備壓力、溫度等數據回傳給管理平臺，為預防性維護帶來(lái)分析基礎，降低安全隱患。

第二，便民，通過(guò)自動(dòng)抄表減少人工抄表導致的擾民、排隊繳費難等問(wèn)題，減少投訴。

第三，盈利，通過(guò)智慧燃氣的逐步發(fā)展，衍生出更多的盈利模式，比如某燃氣公司通過(guò)智慧燃氣APP代收物業(yè)費。

由于LoRa，RF網(wǎng)絡(luò )等通信技術(shù)的限制，智能燃氣近年來(lái)并沒(méi)有實(shí)現規?；陌l(fā)展，具體來(lái)說(shuō)主要有如下問(wèn)題：

1、建網(wǎng)難：LoRa，RF等網(wǎng)絡(luò )采用“兩跳式”網(wǎng)絡(luò )架構，集中器需要進(jìn)行選址、拉電、網(wǎng)絡(luò )規劃等動(dòng)作，不同地點(diǎn)、不同場(chǎng)景之間無(wú)法復制，網(wǎng)絡(luò )建設周期長(cháng)。

2、維護難：集中器易受雷電、雨雪等自然環(huán)境的影響，需要不定期維護，比如，市電的選取會(huì )存在人為故障，太陽(yáng)能供電存在大雪覆蓋等因素導致的偶然故障等。

3、網(wǎng)不好：LoRa，RF網(wǎng)絡(luò )等采用免授權頻譜，燃氣、水務(wù)、路燈、停車(chē)等不同的網(wǎng)絡(luò )之間易發(fā)生同頻干擾，涉及各個(gè)行業(yè)之間的協(xié)同，解決難度大。

二、系統特點(diǎn)

NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個(gè)新興的技術(shù)，支持低功耗設備在廣域網(wǎng)的蜂窩數據連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)。NBIOT具有以下優(yōu)勢：

1.海量連接：每區可達10萬(wàn)連接；NB-IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升，這也就意味著(zhù)，在同一基站的情況下，NB-IoT可以比現有無(wú)線(xiàn)技術(shù)提供50~100倍的接入數。

2.超低功耗：電池壽命長(cháng)達十年；

低功耗特性是物聯(lián)網(wǎng)應用一項重要指標，特別對于一些不能經(jīng)常更換電池的設備和場(chǎng)合，如安置于高山荒野偏遠地區中的各類(lèi)傳感監測設備，它們不可能像智能手機一天一充電，長(cháng)達幾年的電池使用壽命是基本的需求。在電池技術(shù)無(wú)法取得突破的前提下，只能通過(guò)降低設備功耗以延長(cháng)電池供電時(shí)間。通信設備消耗的能量往往與數據量或速率相關(guān)，即單位時(shí)間內發(fā)出數據包的大小決定了功耗的大小。數據量小，設備的調制解調器和功放就可以調到非常小的水平。NB-IoT聚焦小數據量、 小速率應用，因此NB-IoT設備功耗可以做到非常小，可以保障電池5年以上的使用壽命。

3．深度覆蓋：能實(shí)現比GSM高20db的覆蓋增益；

NB-IoT比LTE提升20dB增益，相當于發(fā)射功率提升了100倍，即覆蓋能力提升了100倍，就算在地下車(chē)庫、地下室、地下管道等信號難以到達的地方也能覆蓋到。

4．安全性：繼承4G網(wǎng)絡(luò )安全能力，支持雙向鑒權以及空口嚴格加密，確保用戶(hù)數據的安全性。

5．穩定可靠：能提供電信級的可靠 性接入，有效支撐 IoT 應用和智慧城市解決方案。

NB-IoT直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò )、UMTS網(wǎng)絡(luò )或LTE網(wǎng)絡(luò )，即可與現有網(wǎng)絡(luò )基站復用以降低部署成本、實(shí)現平滑升級，但是使用單獨的180KHz頻段，不占用現有網(wǎng)絡(luò )的語(yǔ)音和數據帶寬，保證傳統業(yè)務(wù)和未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)可同時(shí)穩定、可靠的進(jìn)行。以智能抄表應用為例，與采用有線(xiàn)PLC抄表數據回收成功率在60%左右相比，NB-IoT可以保證數據成功回收率高，可靠性大大提高。

6. 低成本

低速率低功耗低帶寬帶來(lái)的是低成本優(yōu)勢。速率低就不需要大緩存，所以可以緩存小、DSP配置低;低功耗，意味著(zhù)RF設計要求低，小PA就能實(shí)現;因為低帶寬，就不要復雜的均衡算法。這些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相關(guān)，尺寸越小，成本越低，模塊的成本也隨之變低。

集成了NB-IoT終端的智能燃氣系統，具有以下特點(diǎn)：

?NB-IoT具備低功耗、深覆蓋、大連接等技術(shù)特點(diǎn)，成為智慧燃氣解決方案網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的一種選擇。

?免自建網(wǎng)：采用運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )，在原有的2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò )上升級，省去了表廠(chǎng)或氣司的建網(wǎng)成本，縮短建設周期。

?免自維護：網(wǎng)絡(luò )由運營(yíng)商負責，“專(zhuān)業(yè)人干專(zhuān)業(yè)事”，并可以平滑演進(jìn)到5G。

?高可靠網(wǎng)絡(luò )：使用授權頻譜，網(wǎng)絡(luò )干擾小，抄表成功率高。

三、系統組成

本系統主要有監控管理軟件、NB-IoT燃氣表構成。

1、NB-IoT燃氣表

采用行業(yè)標準，在已有燃氣表設計基礎上，增加NB-IoT通信模塊，主要完成燃氣相關(guān)數據的采集和處理、控制輸出和進(jìn)行數據通信、報警、接收遠程命令、開(kāi)關(guān)等等功能。

2、數據監控中心

監控中心由監控主機、人機接口、相關(guān)外設及與無(wú)線(xiàn)數據通信網(wǎng)接口等部分組成。對各遠端監控點(diǎn)采用輪詢(xún)或并行詢(xún)問(wèn)方式，完成監測、控制、采集、預警等多重任務(wù)。

監控系統軟件是集燃氣系統的監控、數據采集、數據處理與一體，并通過(guò)群控或組控實(shí)現對不同燈型的監控終端進(jìn)行控制的系統軟件。具有數據存儲、數據采集、報警處理、報表打印、圖形人機界面、系統安全性控制、報警及多種時(shí)間表等眾多功能。

四、可靠性

本系統需要很高的系統安全保障和穩定性。安全保障主要是防止來(lái)自系統內外的有意和無(wú)意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò )安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪(fǎng)問(wèn)防護、接入防護、防火墻等。穩定是指系統能夠7×24小時(shí)不間斷運行，即使出現硬件和軟件故障，系統也不能中斷運行。

數據中心通過(guò)公網(wǎng)使用https接入物聯(lián)網(wǎng)平臺，從認證到數據傳送整個(gè)過(guò)程得到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量。

五、總結

NB-IoT智能燃氣解決方案將幫助燃氣公司實(shí)現安全預防性維護、便民、增加盈利空間等，使燃氣快速走向規?；?、智慧化發(fā)展。