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新一代智能水表引领NB-IoT技术商业应用

2017-09-30

过去一个月,江西鹰潭市月湖区水岸华府小区更换了崭新的智能水表——一种技术领先全球的NB-IoT(窄带物联网)水表。

这种基于蜂窝的窄带物联网水表不仅能解决传统水表的精准计量问题,还能够实现对城市输水管道的实时监控,极大地降低漏损率,方便市民日常生活,实现城市水务管理的数字化、智能化。

这是由三川智慧科技股份有限公司(以下简称三川智慧)自主研发的产品。通过NB-IoT智能水表的大范围安装,三川智慧和华为、中国移动、中国电信等企业正在为NB-IoT的商业应用探路。

“目前,鹰潭已经完成了将近2万块NB-IoT智能水表的替换,到年底,这一数字将达到6.5万块。”鹰潭市委常委、副市长李唐向《瞭望东方周刊》介绍道。

事实上,NB-IoT的商用正在成为物联网产业的发展方向。国家工信部与国资委于2017年5月联合发布《关于实施深入推进提速降费、促进实体经济发展2017专项行动的意见》,明确提出要加快窄带物联网(NB-IoT)的商用进程。

“随着NB-IoT水表在鹰潭的大批量安装,NB-IoT的商用成果初显,这将成为国家战略落地的重要节点。”李唐表示。

三川智慧总裁李强祖告诉《瞭望东方周刊》,其NB-IoT水表已经获得安哥拉的订单,并在澳大利亚试用,成功打入国际市场。



 从传统智能到NB-IoT智能水表



2015年,正在致力于推进NB-IoT技术应用的华为希望通过与各垂直行业规模企业的合作,探索NB-IoT的商业应用之路。

而在水表行业,华为看中了三川智慧——这一国内产销量最大、综合实力最强的水表制造企业。

实际上,三川智慧也一直在探索水表的智能化发展路径。据李强祖介绍,智能表具最关键的技术包括两个方面:第一是把机械信号转换成电子信号;第二就是把电子信号准确无误地传输出去。

“目前第一个技术已经很成熟了,大家都可以做到;而第二项技术,我们水表行业正在进行有益的探索。”李强祖说。

在了解了NB-IoT的技术特点之后,李强祖兴奋地判断,“这项技术就是专门为水表行业高度智能化准备的,一旦应用就会促进整个行业和产业的井喷式爆发。”

相比其他通讯技术,NB-IoT具有广覆盖、连接多、功耗低等特点,因此应用场景广泛。其中表具、共享单车、照明路灯、森林防火等连接点多、单次传输数据不大的场景都适用。“尤其适用于水表。”李强祖强调。

在中国,平均每5个人就需要一只水表,连接量大,且每次传输的数据量小,替换安装简单。因此李强祖认为,水表是NB-IoT技术最典型的应用领域,也具备商用试验的条件。

2015年12月,三川智慧与华为签订战略合作协议,探索基于NB-IoT技术的居民用水数据采集和平台管理。从这时起,三川智慧的研发团队开始致力于研发设计基于NB-IoT技术的智能水表。

“最初鹰潭还没有NB-IoT网络环境,技术员甚至不得不常驻华为在上海、深圳的实验室,从而完成NB-IoT网络下的测试和实验。”三川智慧常务副总裁宋财华告诉《瞭望东方周刊》。

三川智慧先后组织60名研发人员,投入1000多万元,历时一年多,完成了产品研发。

2017年4月,第一批400块试用版本的NB-IoT水表走下三川智慧的生产线。此后,经过多次迭代,更适合应用场景的这种水表开始大批量生产安装。



推进城镇节水的利器

作为鹰潭市供水集团有限公司(以下简称鹰潭供水公司)的副总经理,艾晖更关心的是NB-IoT水表在解决漏损率、推动城市节水方面的表现。

近十年来,中国的城市用水人口增长了75%,城市用水供需矛盾突出,成为制约城市可持续发展的关键因素之一。因此,从2015年的《水污染防治行动计划》起,国家开始密集出台一系列政策,大力推进城镇节水工作。

其中,2016年12月出台的《城镇节水工作指南》明确提出要将供水漏损控制工程作为城镇节水改造的重点内容。

在艾晖看来,这是由于我国城镇供水的漏损率一直居高不下。据了解,全国的漏损率平均水平在30%左右,也就是说供水公司每输出100吨水,就有30吨左右在供水过程中被漏损。而在欧美等发达国家,这一数字是8%~10%。

艾晖认为,这既与部分城镇供水管道老化有关,也与落后的测漏手段有关,“大部分都是供水公司师傅们拿着声波测漏仪沿着输水管道听,能不能听得准,全靠师傅的经验。有时候甚至漏水冲垮了路面,供水公司才知道管道爆裂了。”艾晖说。

NB-IoT水表大面积应用之后,这一问题得到了有效解决。

一方面,供水公司通过NB-IoT水表采集的数据,结合其智能水务管理平台,可以分析出每户居民的日常用水量,一旦哪户居民家突然在某一天出现用水量暴增,鹰潭供水公司的管理后台就会发出警报。

公司技术人员在发现漏水警报后,会立即将信息传达到维修部门,然后由维修人员进行核实和上门维修。

“我们目前设置的是平时用水量的3倍,一旦超过了这个数值,系统就会报警。”艾晖说。

另一方面,还需结合此前的DMA(管网独立分区计量)管理,监测下一级管道的用水总量与上一级管道的出水总量是否匹配。如果出水量是100吨,但下级管道的用水总量只有90吨,也会被监测到。

目前鹰潭市的供水网络共分为四级:从自来水厂到各个区为第一级,从各区到公司的各个水站为第二级,从水站到各个小区为第三级,从小区到居民家中为第四级。

再结合水表传感器检测到的水压变化情况,就能够分析出管道出现了漏水、爆裂等现象,从而进行准确定位,及时处置。

“从目前的应用来看,这种定位已经可以准确到某一个小区或者某一段供水管道。”艾晖补充道。

“未来采用声波技术的NB-IoT水表,甚至可以将漏水位置精准地定位到某一个点上。”宋财华告诉本刊记者。

鹰潭市城乡建设局总工程师王轩告诉《瞭望东方周刊》,“目前鹰潭供水网的漏损率是14.6%,今年通过安装NB-IoT水表,有望在年底将这一数字降低到13%,未来则很有可能降低到10%,甚至8%以内,达到城市水务管理的国际先进水平。”



探路NB-IoT商用之道



三川智慧NB-IoT水表在鹰潭应用的意义不仅在于产品更新和城镇节水,还为NB-IoT技术的商业应用做出了探索,并为物联网和智慧城市建设找到了一个切口和落地节点。

目前,三川智慧在鹰潭的实践已经围绕NB-IoT水表形成了一个完整的产业链——上游是芯片生产商,下游则是模组生产和水表生产企业,中国移动、中国电信等运营商则提供NB-IoT网络基础。

三川智慧NB-IoT智能水表的商业应用安装超过1万台后,其影响正在逐渐扩大到全国。“目前有选择使用NB-loT智能水表意向的供水公司很多,意向需求量超过20万块。”李强祖表示。

NB-IoT智能水表的推出为NB-IoT技术在其他领域的应用积累了经验,“尤其是在产品研发方面,我们的经验可以让其他行业的产品研发者少走许多弯路。”宋财华说。

在国际市场上,目前华为已经将NB-IoT技术带到了非洲的安哥拉、澳大利亚的墨尔本等地,而三川智慧NB-IoT智能水表和城市智慧水务管理系统也随之被引进到了这些地方。

当一些国外的水务管理企业或水表厂商还在关注水表的使用寿命和计量精度时,中国的智能水表作为一个管理工具,已经达到了全球领先的水平。

“尤其是在小口径智能水表方面,中国拥有全球最好的技术和产品。”

对此,李强祖由衷地感到自豪。

而NB-IoT智能水表在鹰潭的成功经验,则与基础网络的大力建设密不可分。

“中国移动、中国电信已经看到了NB-IoT风口已至,正在加紧布局,积极推进基础网络建设。”李强祖说。

2017年2月起,短短几个月时间,中国移动和中国电信就已经在鹰潭建设了692个NB-IoT基站,实现了县域的全覆盖。

“未来基站的数量还会增加,最终实现自然村的全覆盖。”李唐强调。

李唐相信,NB-IoT智能水表在鹰潭的规模化商业应用为物联网产业的发展和智慧城市的建设积累了新的经验,未来随着传感技术和通讯技术的进步,NB-IoT在各个领域的应用前景不可估量。