NB-IoT助力安全管理轉型升級

文/王明心

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things），即基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)。在介紹NB-IoT之前，先要說一說IoT。

眾所周知，IoT其實就是物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things），也就是“萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。實現(xiàn)IoT的通信技術，在分類上通常包含兩大類：其一是短距離通信技術，代表性的有Wi-Fi、藍牙（Bluetooth）、超寬帶（UWB）等技術，其典型的應用場景有智能家居、智慧門店等；其二是遠距離的通信技術，包括了GSM、CDMA等較成熟的2G/3G/4G蜂窩通信技術，以及近幾年迎來大發(fā)展的低功耗廣域網(wǎng)絡（LPWAN），其中就包括了NBIoT、eMTC、SigFox和LoRa為主的四大技術標準。

因此，NB-IoT實質是IoT的一種技術標準，也是低功耗廣域網(wǎng)絡技術的一類技術合集。其當前階段的主要應用場景，包含了環(huán)境監(jiān)控、可穿戴設備、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等。

NB-IoT的顯著特征使其迎來大發(fā)展

要搞清楚NB-IoT為何迎來大發(fā)展，離不開行業(yè)大環(huán)境，以及在商用領域實際的需求。物聯(lián)網(wǎng)由于其應用場景多集中在工業(yè)管理、穿戴設備、交通運輸?shù)葓鼍?，其核心訴求是設備待機要久、可連接設備要多，設備造價要低，對于速度的要求反而偏低。而滿足這一類特性要求的物聯(lián)網(wǎng)，其實就是低功耗廣域網(wǎng)。

如前文所言，低功耗廣域網(wǎng)絡（LPWAN）目前有四大標準，而NB-IoT在其中是目前發(fā)展最為迅速，且應用最為廣泛的技術。NBIoT相較其他標準，有四大顯著的特點：廣覆蓋、低功耗、大連接、低成本（見圖1）。

圖1 NB-IoT的特點

NB-IoT具體的技術特點，簡單來說，它構建于蜂窩網(wǎng)絡，采用License頻段只消耗180～200 kHz左右的帶寬，同時可以直接部署于GSM、UMTS或LTE3種網(wǎng)絡中，因此它在各個應用場景的適用性都很高。同時，NB-IoT由于頻譜的效率高，且具備小包數(shù)據(jù)的發(fā)送特征，可以輕松連接海量的設備。再者，NB-IoT設備的功耗很低，其設備電池的使用壽命普遍可以達到10年，加上NB-IoT部署的模組由于可以簡化射頻硬件和通信協(xié)議，因此其模組的成本也很低。

傳統(tǒng)企業(yè)部署NB-IoT實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)有巨大優(yōu)勢

NB-IoT在四大低功耗廣域網(wǎng)絡（LPWAN）技術標準中，對比同樣作為LPWAN國際標準的eMTC，兩者之間最為明顯的差別在于NB-IoT的部署成本更低，而eMTC的速率更高。另外的LoRa和Sigfox，因為頻譜和連接方式的關系，更多用于私有化部署。

一方面，NB-IoT部署的成本低、效率高。NB-IoT是以3GPP標準作為基礎，簡言之NB-IoT可以利用已經(jīng)部署的大量現(xiàn)有基站、網(wǎng)絡，直接升級作為傳輸數(shù)據(jù)的設備和媒介，從而最大程度地降低部署企業(yè)的硬件和網(wǎng)絡成本，同時最大程度地提升升級、改造和部署的效率。對于廣泛的企業(yè)而言，相較其他LPWAN技術來說，NB-IoT有相當大的優(yōu)勢。

另一方面，部署NB-IoT基本沒有門檻，適用于大量的傳統(tǒng)企業(yè)。如前文所言，NB-IoT除了部署低成本外，由于其采用License頻段，通道頻寬很小，同時又支持帶內、保護帶或獨立載波等3種部署方式，可以與現(xiàn)有網(wǎng)絡共存，同時其室內或者固定場所的覆蓋率相較于常見的技術，如LTE等要更好，因此NB-IoT的部署相當容易，對于傳統(tǒng)企業(yè)而言幾乎沒有門檻。且同等成本前提下，可以連接的設備數(shù)、通信距離以及整體的運行功耗等都更低。

加快NB-IoT在工業(yè)安全領域廣泛應用意義重大

目前，NB-IoT的規(guī)模化商用已經(jīng)屢見不鮮。在工業(yè)領域，環(huán)境監(jiān)控和工業(yè)場所的安全管理，則是目前最為主流的應用場景。比如北京中電華勞科技有限公司（簡稱“中電華勞”）推出的氣體監(jiān)測云平臺，其核心的通信連接技術就是4G/5G和NB-IoT。

在實際的應用案例中，比如首鋼股份公司遷安鋼鐵公司（簡稱“遷鋼”），其廠區(qū)有毒、有害和易燃氣體的安全監(jiān)測，主要應用華勞氣體監(jiān)測云平臺，而云平臺最底層的連接方式，實際上就是大規(guī)模運用NB-IoT技術，將廠區(qū)中用于監(jiān)測氣體實時狀態(tài)的氣體傳感器、控制器、機器人和管理人員等連接到一起。

依靠NB-IoT技術，遷鋼的安全管理人員，可以隨時、高效地掌握數(shù)萬個終端監(jiān)測設備的實時動態(tài)，同時結合云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術，將實時的動態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品掌魃?，安全管理人員得以實現(xiàn)統(tǒng)一的可視化、自動化的管理。

8月19日，應急管理部發(fā)布了5起化工安全事故案例，特別是其中“河南“1·14”中毒事故”和“黑龍江“4·21”中毒事故”，是典型的氣體中毒安全事故。沒有任何監(jiān)控和防護手段是事故發(fā)生和擴大的重要原因。

NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)讓傳統(tǒng)企業(yè)可以用極低的成本，解決大部分的安全隱患。比如在上述安全事故中，可以通過在作業(yè)現(xiàn)場安裝氣體監(jiān)測傳感設備，或者部署視頻監(jiān)控設備等，在作業(yè)人員進場前即可通過氣體監(jiān)測設備，了解作業(yè)環(huán)境是否有超標的有害有毒氣體，同時在作業(yè)人員進場后，實時查看現(xiàn)場情況，出現(xiàn)異常即可迅速展開救援。

以中電華勞氣體安全云平臺應用為例，只需要在作業(yè)環(huán)境布置一定數(shù)量的有毒有害氣體監(jiān)測設備，對環(huán)境氣體進行實時的監(jiān)測，即可預防事故發(fā)生。一旦出現(xiàn)缺氧、有毒氣體排放超標等情況，報警設備會自動報警，同時華勞云平臺也可以即時通知作業(yè)人員和安全管理人員，從而避免事故的發(fā)生；與此同時，華勞云平臺可以接入各類監(jiān)測和預警設備，比如對作業(yè)人員的實時生理反應、作業(yè)環(huán)境的視頻監(jiān)控等，足以幫助事故中的作業(yè)人員，在面臨窒息、中毒等異常情況下，將危急情況實時反饋到云平臺終端，從而讓安全管理人員及時發(fā)現(xiàn)險情并迅速施救。

除了大幅提升安全性之外，部署NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以連接企業(yè)內大量的自動化設備，統(tǒng)一管理和控制，從而減少人員作業(yè)的風險，大幅提升管理、生產和現(xiàn)場作業(yè)的效率。

比如由NB-IoT作為重要底層通信技術的華勞云氣體監(jiān)測云平臺，可以將其應用形態(tài)擴展到安全管理的方方面面。不論是氣體監(jiān)測的傳感器、控制器、報警器，還是廠區(qū)內的機器人、GIS系統(tǒng)、可視化監(jiān)控設備等安全管理終端，甚至是廠區(qū)職工的穿戴設備，都可以通過NB-IoT連接到一起，整合到一個控制系統(tǒng)和云服務器上，從而實現(xiàn)高效的數(shù)字化、智能化管理。

NB-IoT解決的是傳統(tǒng)企業(yè)設備端連接的問題，而非管理的問題，部署NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)只是管理升級和轉型的前提，真正要想實現(xiàn)數(shù)字化、智能化的轉型，還需要依靠云計算、大數(shù)據(jù)等技術，通過NBIoT連接海量的設備，構建快捷高效的實時管理控制系統(tǒng)，以及企業(yè)生產制造海量的動態(tài)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，在此基礎上，才能真正實現(xiàn)數(shù)字化、智能化的升級或轉型。