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，燃氣部門和用戶都使用不便，不能實施查看，不能實現預警，不能實現在線充值等等。

智慧燃氣將帶來三個主要價值點：

第一，安全，實時的設備壓力、溫度等數據回傳給管理平臺，為預防性維護帶來分析基礎，降低安全隱患。

第二，便民，通過自動抄表減少人工抄表導致的擾民、排隊繳費難等問題，減少投訴。

第三，盈利，通過智慧燃氣的逐步發展，衍生出更多的盈利模式，比如某燃氣公司通過智慧燃氣APP代收物業費。

由于LoRa，RF網絡等通信技術的限制，智能燃氣近年來并沒有實現規模化的發展，具體來說主要有如下問題：

1、建網難：LoRa，RF等網絡采用“兩跳式”網絡架構，集中器需要進行選址、拉電、網絡規劃等動作，不同地點、不同場景之間無法復制，網絡建設周期長。

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

3、網不好：LoRa，RF網絡等采用免授權頻譜，燃氣、水務、路燈、停車等不同的網絡之間易發生同頻干擾，涉及各個行業之間的協同，解決難度大。

二、系統特點

NB-IoT是IoT領域一個新興的技術，支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接，也被叫作低功耗廣域網(LPWA)。NBIOT具有以下優勢：

1.海量連接：每區可達10萬連接；NB-IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升，這也就意味著，在同一基站的情況下，NB-IoT可以比現有無線技術提供50~100倍的接入數。

2.超低功耗：電池壽命長達十年；

低功耗特性是物聯網應用一項重要指標，特別對于一些不能經常更換電池的設備和場合，如安置于高山荒野偏遠地區中的各類傳感監測設備，它們不可能像智能手機一天一充電，長達幾年的電池使用壽命是基本的需求。在電池技術無法取得突破的前提下，只能通過降低設備功耗以延長電池供電時間。通信設備消耗的能量往往與數據量或速率相關，即單位時間內發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：能實現比GSM高20db的覆蓋增益；

NB-IoT比LTE提升20dB增益，相當于發射功率提升了100倍，即覆蓋能力提升了100倍，就算在地下車庫、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網絡安全能力，支持雙向鑒權以及空口嚴格加密，確保用戶數據的安全性。

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網絡、UMTS網絡或LTE網絡，即可與現有網絡基站復用以降低部署成本、實現平滑升級，但是使用單獨的180KHz頻段，不占用現有網絡的語音和數據帶寬，保證傳統業務和未來物聯網業務可同時穩定、可靠的進行。以智能抄表應用為例，與采用有線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的是低成本優勢。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RF設計要求低，小PA就能實現;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，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：

?NB-IoT具備低功耗、深覆蓋、大連接等技術特點，成為智慧燃氣解決方案網絡通信技術的一種選擇。

?免自建網：采用運營商網絡，在原有的2G、3G、4G網絡上升級，省去了表廠或氣司的建網成本，縮短建設周期。

?免自維護：網絡由運營商負責，“專業人干專業事”，并可以平滑演進到5G。

?高可靠網絡：使用授權頻譜，網絡干擾小，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，主要完成燃氣相關數據的采集和處理、控制輸出和進行數據通信、報警、接收遠程命令、開關等等功能。

2、數據監控中心

監控中心由監控主機、人機接口、相關外設及與無線數據通信網接口等部分組成。對各遠端監控點采用輪詢或并行詢問方式，完成監測、控制、采集、預警等多重任務。

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，并通過群控或組控實現對不同燈型的監控終端進行控制的系統軟件。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自系統內外的有意和無意的破環，網絡安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火墻等。穩定是指系統能夠7×24小時不間斷運行，即使出現硬件和軟件故障，系統也不能中斷運行。

數據中心通過公網使用https接入物聯網平臺，從認證到數據傳送整個過程得到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網絡服務質量。

五、總結

NB-IoT智能燃氣解決方案將幫助燃氣公司實現安全預防性維護、便民、增加盈利空間等，使燃氣快速走向規模化、智慧化發展。