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NB-IoT智能燃气系统

一、概述   

目前,燃气应用还是应用传统的方式,燃气部门和用户都使用不便,不能实施查看,不能实现预警,不能实现在线充值等等。

智慧燃气将带来三个主要价值点:

第一,安全,实时的设备压力、温度等数据回传给管理平台,为预防性维护带来分析基础,降低安全隐患。

第二,便民,通过自动抄表减少人工抄表导致的扰民、排队缴费难等问题,减少投诉。

第三,盈利,通过智慧燃气的逐步发展,衍生出更多的盈利模式,比如某燃气公司通过智慧燃气APP代收物业费。

由于LoRa,RF网络等通信技术的限制,智能燃气近年来并没有实现规模化的发展,具体来说主要有如下问题:

1、建网难:LoRa,RF等网络采用“两跳式”网络架构,集中器需要进行选址、拉电、网络规划等动作,不同地点、不同场景之间无法复制,网络建设周期长。

2、维护难:集中器易受雷电、雨雪等自然环境的影响,需要不定期维护,比如,市电的选取会存在人为故障,太阳能供电存在大雪覆盖等因素导致的偶然故障等。

3、网不好:LoRa,RF网络等采用免授权频谱,燃气、水务、路灯、停车等不同的网络之间易发生同频干扰,涉及各个行业之间的协同,解决难度大。

二、系统特点

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)。NBIOT具有以下优势:

1.海量连接:每区可达10万连接;NB-IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升,这也就意味着,在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。

2.超低功耗:电池寿命长达十年;

低功耗特性是物联网应用一项重要指标,特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合,如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感监测设备,它们不可能像智能手机一天一充电,长达几年的电池使用寿命是最本质的需求。在电池技术无法取得突破的前提下,只能通过降低设备功耗以延长电池供电时间。通信设备消耗的能量往往与数据量或速率相关,即单位时间内发出数据包的大小决定了功耗的大小。数据量小,设备的调制解调器和功放就可以调到非常小的水平。NB-IoT聚焦小数据量、 小速率应用,因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小,可以保障电池5年以上的使用寿命。

3.深度覆盖:能实现比GSM高20db的覆盖增益;

NB-IoT比LTE提升20dB增益,相当于发射功率提升了100倍,即覆盖能力提升了100倍,就算在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到。

4.安全性:继承4G网络安全能力,支持双向鉴权以及空口严格加密,确保用户数据的安全性。

5.稳定可靠:能提供电信级的可靠 性接入,有效支撑 IoT 应用和智慧城市解决方案。

NB-IoT直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,即可与现有网络基站复用以降低部署成本、实现平滑升级,但是使用单独的180KHz频段,不占用现有网络的语音和数据带宽,保证传统业务和未来物联网业务可同时稳定、可靠的进行。以智能抄表应用为例,与采用有线PLC抄表数据回收成功率在60%左右相比,NB-IoT可以保证数据成功回收率达99%,可靠性大大提高。

6. 低成本

低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势。速率低就不需要大缓存,所以可以缓存小、DSP配置低;低功耗,意味着RF设计要求低,小PA就能实现;因为低带宽,就不要复杂的均衡算法。这些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相关,尺寸越小,成本越低,模块的成本也随之变低。

集成了NB-IoT终端的智能燃气系统,具有以下特点:

NB-IoT具备低功耗、深覆盖、大连接等技术特点,成为智慧燃气解决方案网络通信技术的最佳选择。

免自建网:采用运营商网络,在原有的2G、3G、4G网络上升级,省去了表厂或气司的建网成本,缩短建设周期。

免自维护:网络由运营商负责,“专业人干专业事”,并可以平滑演进到5G。

高可靠网络:使用授权频谱,网络干扰小,抄表成功率大于99%。

三、系统组成

NBIOT DTU典型应用方案-智能燃气.jpg

本系统主要有监控管理软件、NB-IoT燃气表构成。

1、NB-IoT燃气表

采用行业标准,在已有燃气表设计基础上,增加NB-IoT通信模块,主要完成燃气相关数据的采集和处理、控制输出和进行数据通信、报警、接收远程命令、开关等等功能。

2、数据监控中心

监控中心由监控主机、人机接口、相关外设及与无线数据通信网接口等部分组成。对各远端监控点采用轮询或并行询问方式,完成监测、控制、采集、预警等多重任务。

监控系统软件是集燃气系统的监控、数据采集、数据处理与一体,并通过群控或组控实现对不同灯型的监控终端进行控制的系统软件。具有数据存储、数据采集、报警处理、报表打印、图形人机界面、系统安全性控制、报警及多种时间表等众多功能。

四、安全可靠性

本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环,网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行,即使出现硬件和软件故障,系统也不能中断运行。

数据中心通过公网使用https接入物联网平台,从认证到数据传送整个过程得到了加密保护,安全性比较高,可充分保障速度和网络服务质量。

五、总结

NB-IoT智能燃气解决方案将帮助燃气公司实现安全预防性维护、便民、增加盈利空间等,使燃气快速走向规模化、智慧化发展。


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