淺談?wù)瓗锫?lián)網(wǎng)（NB-IoT）及應(yīng)用

李得榮

摘要：本文通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的分析及預(yù)測(cè)，闡述了窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在萬(wàn)物互連方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)從行業(yè)背景、解決方案、行業(yè)客戶(hù)、效益分析等方面對(duì)智能照明、智能抄表、智能煙感、智慧停車(chē)、智能井蓋業(yè)務(wù)進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：窄帶物聯(lián)網(wǎng)

一、窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介

1.技術(shù)背景

窄帶物聯(lián)網(wǎng)是萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支，是由3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織定義的一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是一種專(zhuān)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的窄帶射頻技術(shù)，因此得名。以廣覆蓋、低成本、低功耗和廣連接為特點(diǎn)。這種技術(shù)可應(yīng)用于GSM網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)。2015年9月，國(guó)際電聯(lián)正式對(duì)外公布了物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，將LTE-M更名為NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）。2016年6月，窄帶物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)NB-IoT獲得3GPP會(huì)議通過(guò)，標(biāo)志著NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)核心協(xié)議研究全部完成，由標(biāo)準(zhǔn)化研究階段進(jìn)入規(guī)模商用階段。

2.技術(shù)特性

一是廣覆蓋，將提供改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域的能力;二是具備支撐海量連接的能力，NB-IoT一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬(wàn)個(gè)連接，支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);三是更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10年;四是更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個(gè)接連模塊不超過(guò)5美元。

二、窄帶物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)應(yīng)用行業(yè)

1.智能照明

1.1行業(yè)背景

目前市政道路照明主要面臨管理難、監(jiān)控難、浪費(fèi)高三方面的問(wèn)題，市政部門(mén)無(wú)法及時(shí)獲取路燈狀態(tài)信息、了解路燈能耗信息，需要通過(guò)人工方式現(xiàn)場(chǎng)排查故障，也不能動(dòng)態(tài)管理路燈的開(kāi)關(guān)，造成能源的極大浪費(fèi)。

1.2解決方案

在每個(gè)路燈上安裝具有NB通信模組的路燈控制器，通過(guò)NB無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)將路燈使用狀態(tài)上傳平臺(tái)，同時(shí)平臺(tái)可以根據(jù)需要自動(dòng)或手動(dòng)下發(fā)控制信息，及時(shí)調(diào)整路燈開(kāi)關(guān)策略。路燈管理者可以通過(guò)電腦或者手機(jī)APP隨時(shí)交接路燈使用情況，同時(shí)可靈活制定開(kāi)關(guān)策略，及時(shí)開(kāi)關(guān)路燈，大大節(jié)省了能源消耗。

1.3行業(yè)客戶(hù)

適用于政府市政路燈管理部門(mén)、大型企業(yè)園區(qū)后勤管理部門(mén)、大型住宅小區(qū)開(kāi)發(fā)商及物業(yè)管理。

1.4效益分析

1）社會(huì)效益：解決政府路燈管理難、效率低下問(wèn)題，同時(shí)提高了故障處理及時(shí)性。

2）經(jīng)濟(jì)效益：根據(jù)路段忙閑及光線(xiàn)變化設(shè)置動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)策略，可節(jié)約電源能耗20%-40%，有效降低能源消耗，節(jié)省政府開(kāi)支。

2.智能抄表

2.1行業(yè)背景

隨著社會(huì)的發(fā)展以及我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，水表和氣表已經(jīng)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶(hù)，但是傳統(tǒng)的機(jī)械式的水氣表要靠人工上門(mén)進(jìn)行抄表，難免會(huì)存在效率低、人工成本高、記錄數(shù)據(jù)容易出錯(cuò)、維護(hù)管理困難、繳費(fèi)不方便等弊端。

2.2解決方案

傳統(tǒng)的2G無(wú)線(xiàn)抄表技術(shù)目前主要應(yīng)用在電力抄表上，水表和燃?xì)獗碛捎陔娫垂╇妴?wèn)題目前較少采用，而且傳統(tǒng)的2G抄表技術(shù)也存在一些問(wèn)題，容量比較小，功耗高，信號(hào)差，利用NBIOT技術(shù)的抄表終端有效解決了以上問(wèn)題，在電力、自來(lái)水、燃?xì)庥?jì)量表上安裝nbiot通信模塊，根據(jù)管理部門(mén)要求，定時(shí)上傳計(jì)量數(shù)據(jù)，同時(shí)也可遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)使用功能。

2.3行業(yè)客戶(hù)

主要面向電力公司、自來(lái)水公司、燃?xì)夤靖黝?lèi)數(shù)據(jù)采集客戶(hù)。

2.4效益分析

1）社會(huì)效益

通過(guò)計(jì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳，有效提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，幫助電力、自來(lái)水、燃?xì)獾绕髽I(yè)為客戶(hù)提供更好的服務(wù)質(zhì)量，提高公眾對(duì)政府公共服務(wù)的滿(mǎn)意度。

2）經(jīng)濟(jì)效益

可實(shí)現(xiàn)費(fèi)用實(shí)時(shí)計(jì)取、扣除、充值，有利于運(yùn)營(yíng)企業(yè)資金實(shí)時(shí)收取，同時(shí)節(jié)省了人力抄表工作，極大的降低了企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。

3.智能煙感

3.1行業(yè)背景

近年來(lái)，火災(zāi)頻發(fā)，造成很大的人員及財(cái)產(chǎn)損失，國(guó)家高度重視，陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)文件，明確相關(guān)要求，落實(shí)消防安全責(zé)任。2017年10月10日，公安部消防局發(fā)布了《關(guān)于全面推進(jìn)“智慧消防”建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，要求在新建高層住宅應(yīng)用城市物聯(lián)網(wǎng)消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，在老舊高層住宅建筑加裝應(yīng)用獨(dú)立式火災(zāi)探測(cè)報(bào)警器等設(shè)施。但是傳統(tǒng)的報(bào)警系統(tǒng)存在報(bào)警處理不及時(shí)、設(shè)備管理維護(hù)難、報(bào)警設(shè)備部署不到位等問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)“智慧消防”的效果。

3.2解決方案

在傳統(tǒng)的煙感終端內(nèi)嵌NB-IoT通信模組，后端搭建智慧消防監(jiān)控平臺(tái)，通過(guò)運(yùn)營(yíng)商N(yùn)B-IoT無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將前端監(jiān)控信息回傳到監(jiān)控平臺(tái)，平臺(tái)數(shù)據(jù)分析后及時(shí)向相關(guān)人員告警提醒。

3.3行業(yè)客戶(hù)

主要面向消防監(jiān)管部門(mén)、大型企業(yè)、學(xué)校、養(yǎng)老院、福利院、幼兒園、社區(qū)居民活動(dòng)場(chǎng)所、老舊居民住宅、宿舍、小旅館等場(chǎng)所

3.4效益分析

1）社會(huì)效益：通過(guò)NB-IoT智能煙感系統(tǒng)可有效提高火災(zāi)報(bào)警及時(shí)性，降低火災(zāi)傷亡及損失。

2）經(jīng)濟(jì)效益：有效減少系統(tǒng)維護(hù)人員配置，節(jié)省維護(hù)成本，降低施工難度，便于舊樓施工改造，快速擴(kuò)大消防監(jiān)控范圍。

4.智慧停車(chē)

4.1行業(yè)背景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)，人民生活水平不斷提高，城市汽車(chē)擁有量急劇上升，城市開(kāi)放式的路邊停車(chē)管理難度也越來(lái)越大。依靠人工管理停車(chē)，經(jīng)常會(huì)遇到許多問(wèn)題，例如，收費(fèi)管理混亂、運(yùn)營(yíng)管理效率低收費(fèi)、運(yùn)營(yíng)管理人力成本高、收費(fèi)員工作時(shí)間長(zhǎng)，工資待遇低，吸引力不足，人員流動(dòng)快。

4.2解決方案

在每個(gè)停車(chē)泊位上安裝一個(gè)車(chē)位檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)泊位的占用狀態(tài)，每當(dāng)泊位狀態(tài)有更新時(shí)，可以通過(guò)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳到后臺(tái)。其作用有兩點(diǎn)：一是可以根據(jù)車(chē)輛的進(jìn)出時(shí)間生成計(jì)費(fèi)訂單，作為繳費(fèi)依據(jù);二是通過(guò)平臺(tái)將泊位占用信息發(fā)布出去，便于車(chē)主尋找空閑車(chē)位。車(chē)主還可以通過(guò)手機(jī)APP方式進(jìn)行反向?qū)ぼ?chē)，解決車(chē)主快速找到停放車(chē)輛的問(wèn)題。

4.4.3行業(yè)客戶(hù)

主要面向城市公共停車(chē)區(qū)域管理部門(mén)，以及大型醫(yī)院、城市商業(yè)綜合體、學(xué)校、賓館酒店、餐飲場(chǎng)所等。

4.4.4效益分析

1、社會(huì)效益

通過(guò)實(shí)時(shí)查詢(xún)停車(chē)位實(shí)時(shí)占用情況，方便市民提前規(guī)劃行程安排，避免現(xiàn)場(chǎng)交通擁堵，同時(shí)通過(guò)車(chē)位預(yù)約等功能提高公共資源利用率，提高公眾對(duì)政府公共服務(wù)能力的滿(mǎn)意度。

2、經(jīng)濟(jì)效益

停車(chē)場(chǎng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)結(jié)算，避免費(fèi)用錯(cuò)結(jié)及偷逃費(fèi)用等損失，同時(shí)也可避免收費(fèi)員私下收費(fèi)現(xiàn)象的存在，有效提高了收費(fèi)部門(mén)的經(jīng)濟(jì)效益。

4.5智能井蓋

4.5.1行業(yè)背景

我們的城市正在快速的建設(shè)中，市政公共基礎(chǔ)設(shè)置的地下工程增多，井蓋的增加是不可避免的，井蓋的作用巨大，如無(wú)法及時(shí)獲取井蓋狀態(tài)信息，將有可能對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn)造成極大的損失。目前大部分城市都是人工巡檢來(lái)管理，但是井蓋數(shù)量龐大，人工巡檢效率有限，往往無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確的獲取井蓋狀態(tài)信息，從而導(dǎo)致各類(lèi)安全隱患，井蓋被盜或者破壞不僅會(huì)直接造成公共財(cái)產(chǎn)的損失，而且還可能會(huì)對(duì)附近的行人和車(chē)輛造成不可挽回的人身傷害和經(jīng)濟(jì)損失。

4.5.2解決方案

針對(duì)目前井蓋管理存在的問(wèn)題，可利用NB-IoTT窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在井蓋前端安裝智能井蓋報(bào)警器，通過(guò)檢測(cè)井蓋重力變化或者傾角變化判斷井蓋狀態(tài)，并實(shí)時(shí)回傳管理平臺(tái)，管理平臺(tái)收到告警信息后及時(shí)下發(fā)附近管理人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查處理。

4.5.3行業(yè)客戶(hù)

主要面向市政路燈部門(mén)、自來(lái)水公司、電力公司、通信運(yùn)營(yíng)商、燃?xì)夤镜裙迷O(shè)施單位，解決巡維管理、資產(chǎn)防盜問(wèn)題。

4.5.4效益分析

1、社會(huì)效益

極大改善管理部門(mén)對(duì)井蓋的管理能力，不僅可以解決井蓋的異常、丟失等問(wèn)題，同時(shí)也能對(duì)井蓋進(jìn)行統(tǒng)一管理，在保護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的同時(shí)，更保護(hù)了出行車(chē)輛和行人的安全，有利于社會(huì)穩(wěn)定和諧發(fā)展。

2、經(jīng)濟(jì)效益

近期看需要對(duì)井蓋有設(shè)備投入，但是長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，一方面節(jié)省了巡維人員成本，降低偷盜損失，同時(shí)避免了因“井吃人”事件造成的巨額賠償。