水資源缺乏日益嚴(yán)重，提升用水效率包括降低漏水率為政府施政重點(diǎn)，中國也定下2017年公共供水管路漏水率應(yīng)控制在12%以內(nèi)。NB-IoT應(yīng)用于智慧儀表，可以有效解決傳統(tǒng)布線、設(shè)備成本、環(huán)境要求、耗能等問題，使讀表穩(wěn)定可靠。
根據(jù)中國計(jì)量協(xié)會資料，中國人均用水量約2100立方米，水資源缺乏日益嚴(yán)重。現(xiàn)今供水管路設(shè)備老化，技術(shù)和管理方法落后，漏水率居高不下：全中國654個(gè)城市平均漏水率超過15%，最高達(dá)到70%以上，其中農(nóng)村尤為嚴(yán)重。中國“水十條”第三條第九項(xiàng)規(guī)定：對使用超過50年和材質(zhì)落后的供水管路進(jìn)行更新改造，到2017年，全國公共供水管路漏水率應(yīng)控制在12%以內(nèi)；到2020年，控制在10%以內(nèi)。
此外，受益于差別式水價(jià)全面施行，水務(wù)需求得到釋放。在中國國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《關(guān)于加快建立完善城鎮(zhèn)居民用水階梯價(jià)格制度的指導(dǎo)意見》，部署全面實(shí)行城鎮(zhèn)居民差別式水價(jià)制度。該意見指出：城市原則上要全面實(shí)行居民差別式水價(jià)制度；具備實(shí)施條件的建制鎮(zhèn)也要積極推動。因差別式水價(jià)要求抄表實(shí)時(shí)、定時(shí)、成功抄收、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、自動計(jì)費(fèi)等，這些功能都需要智能水表的輔助才能實(shí)現(xiàn)。因此，水務(wù)管理從原本人工抄表及管路管理，變成了自動抄表、大數(shù)據(jù)處、管路供水科學(xué)調(diào)度系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、水壓/水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)等整合式的物聯(lián)網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)。智能水表，正是該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心之一。
NB-IoT落地助推智慧水表
NB-IoT已經(jīng)成為當(dāng)前最有前景的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之一，它可以直接部署于GSM、4G或LTE網(wǎng)絡(luò)，未來可部署到5G網(wǎng)絡(luò)，因此NB-IoT網(wǎng)絡(luò)將占據(jù)全球營運(yùn)商級物聯(lián)網(wǎng)的大部分應(yīng)用。預(yù)期低速率廣域網(wǎng)連接數(shù)將占物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)的60%左右，就具體應(yīng)用來看，考慮到NB-IoT技術(shù)主要應(yīng)用在低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)通訊領(lǐng)域，結(jié)合其對數(shù)據(jù)時(shí)間實(shí)時(shí)性不敏感的特點(diǎn)，智慧讀表、土壤環(huán)境監(jiān)控、對象追蹤等對環(huán)境、耗能具有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域，將會非常適合。此外，以停車場、路燈、垃圾桶、消防栓等為代表的智慧城市建設(shè)，也將成為NB-IoT的典型應(yīng)用場景。
NB-IoT應(yīng)用于智慧儀表，可以有效解決傳統(tǒng)布線、設(shè)備成本、環(huán)境要求、耗能等問題，使讀表穩(wěn)定可靠。它與現(xiàn)有4G基地臺共享，不占額外網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)帶寬，保證傳統(tǒng)業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，還能與新興物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用結(jié)合。在智能讀表的應(yīng)用中，現(xiàn)階段使用GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，一個(gè)基地臺只能同時(shí)負(fù)載300多個(gè)水表，采用NB-IoT技術(shù)后，一個(gè)基地臺可同時(shí)承載5萬個(gè)水表傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
生活及農(nóng)業(yè)用水 帶動智慧水表發(fā)展?jié)摿?br>
智慧水表既是水務(wù)產(chǎn)業(yè)分布最廣泛的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，也是與民眾生活密切聯(lián)系的終端裝置。由于漏水、計(jì)量精度低以及管理漏洞，中國水務(wù)公司的營業(yè)損失比較大。按照中國年均供水量6，000億噸，供水均價(jià)人民幣2元/噸，采用智能水表解決方案可降低5%左右的產(chǎn)銷損失或呆賬，產(chǎn)值約人民幣600億元。
中國農(nóng)業(yè)用水約占總用水量的70%，鑒于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日漸成熟，新增高效節(jié)水灌溉面積的增加，根據(jù)公開資料整理，「十三五」期間，中國高效節(jié)水灌溉市場每年市場規(guī)模有望超過400億元，整個(gè)市場規(guī)模約為2，440億元。
圖1 2016——2020年智能水表產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模及成長趨勢
NB-IoT智慧水表全面啟動
根據(jù)公開資料整理，當(dāng)前中國智能水表整體滲透率約22%，年銷量1，500萬臺。隨著國家政策的落實(shí)以及NB-IoT水表的應(yīng)用，預(yù)測智能水表將以30%的速度成長，預(yù)計(jì)未來5年智能水表市場規(guī)模將持續(xù)穩(wěn)定而明顯成長（圖1）。智能水表強(qiáng)化流量資料擷取，不僅可為水務(wù)產(chǎn)業(yè)帶來豐富的潛在數(shù)據(jù)資產(chǎn)，未來還可能與物業(yè)管理、配送系統(tǒng)、金融系統(tǒng)等平臺進(jìn)一步整合，發(fā)揮無限的可能性。
智慧水務(wù)解決方案架構(gòu)
目前也有業(yè)界廠商推出智慧水務(wù)整體解決方案（圖2），圍繞水公司深化營運(yùn)需求構(gòu)建的整套物聯(lián)網(wǎng)解決方案，方案包括終端、云端運(yùn)算、物聯(lián)網(wǎng)平臺及水務(wù)應(yīng)用等，同時(shí)透過上述技術(shù)將巨量水務(wù)信息進(jìn)行采集、分析和處理，幫助水公司提升運(yùn)營效率。
圖2 生態(tài)智能水務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)
NB-IoT智慧水表全面啟動
終端設(shè)備是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，透過整合、改造現(xiàn)有水廠設(shè)備，使其可控制，包括：智慧水表、水質(zhì)監(jiān)測、壓變、流量計(jì)、變頻設(shè)備等多種水務(wù)終端。其中，智能水表整合NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)模塊，透過基地臺將信息上傳到云端物聯(lián)網(wǎng)平臺。IoT平臺提供連接、設(shè)備、數(shù)據(jù)管理等多項(xiàng)基礎(chǔ)功能，支持多種水務(wù)終端設(shè)備快速存取與應(yīng)用整合。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用無需關(guān)心終端的物理連接和數(shù)據(jù)傳輸方式，實(shí)現(xiàn)終端對象化管理，平臺還提供數(shù)據(jù)擷取、分類、結(jié)構(gòu)化儲存、用量分析、設(shè)定并產(chǎn)生報(bào)表等，滿足水務(wù)應(yīng)用的快速開發(fā)需求。
水務(wù)應(yīng)用是該物聯(lián)網(wǎng)解決方案產(chǎn)業(yè)用戶呈現(xiàn)的上層控制核心，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺獲取來自終端層的數(shù)據(jù)，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)層、云端運(yùn)算平臺，最終形成統(tǒng)一的水務(wù)管理數(shù)據(jù)。在供水管理方面，有變頻設(shè)備、調(diào)節(jié)閥、壓變、場地視訊監(jiān)控等；在管路監(jiān)測方面，有水質(zhì)監(jiān)測、管路信息、節(jié)水管理、分區(qū)計(jì)量等；在智慧水表管理方面，有水表基礎(chǔ)信息管理、計(jì)費(fèi)管理、數(shù)據(jù)分析等。
NB-IoT智能水表系統(tǒng)
NB-IoT芯片模塊供貨商芯訊通在蘭州使用的智能水表中，有效營運(yùn)1.5萬臺，每臺水表每2天透過NB-IoT模塊向當(dāng)?shù)厮畡?wù)綜合管理平臺發(fā)送用水?dāng)?shù)據(jù)，每月總計(jì)抄收22.5萬次數(shù)據(jù)。水表本身具有磁干擾識別、磁簧管技術(shù)故障警告等功能，總體待機(jī)時(shí)間長，有低電壓提示、斷電保護(hù)、年限管理等功能，避免傳統(tǒng)無線水表傳輸距離短、功耗大、訊號覆蓋范圍小等缺點(diǎn)。水表記錄數(shù)據(jù)長期保存，有效期長達(dá)10年。
NB-IoT技術(shù)具備終端耗電量低、訊號覆蓋范圍廣、不需自建網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)存取簡易等特點(diǎn)，水表可自動化讀表，提升實(shí)時(shí)性、精確性等，便于差別化費(fèi)率的精準(zhǔn)實(shí)施，促進(jìn)用水效率、節(jié)約用水。目前，該智能水表服務(wù)平臺除了水表訊息讀取，管路監(jiān)測等功能，還可以進(jìn)一步分析出不同群體的用水習(xí)慣，及時(shí)發(fā)現(xiàn)用水異常情況，提升故障處理效率與使用者滿意度，更加有效率地指導(dǎo)供水網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和改造，具有全面感測、互聯(lián)互通、智慧決策、主動服務(wù)等特性。
中國水表產(chǎn)業(yè)已經(jīng)將NB-IoT技術(shù)列入水表產(chǎn)業(yè)「十三五」期間重要推廣的應(yīng)用技術(shù)，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)解決方案，進(jìn)行大規(guī)模推廣前的試營運(yùn)，推動NB-IoT技術(shù)在智能供水中的應(yīng)用（圖3）。
圖3 2017——2022年中國智慧水、氣表連接數(shù)預(yù)測
NB-IoT智慧水表全面啟動
中國管理相對獨(dú)立的自來水公司超過4，000家，大部分自來水廠預(yù)算用于供水管路的維修，很難有足夠的資金采購并布設(shè)智能水表系統(tǒng)，因此大部分水表公司研發(fā)智能產(chǎn)品也受限。目前中國水表供貨商有600多家，但規(guī)模大多有限，因此發(fā)展智慧水表的進(jìn)展并不明顯。不過隨著社會對于智慧水表的需求提升以及政策的支持，能夠提供綜合性能穩(wěn)定的水表廠商有望逐漸提升產(chǎn)業(yè)地位和市場出貨比例。
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