基于NB-IoT 智能远传水表的研制

刘玉洁，李汉荣，陈锦

（珠海城市职业技术学院，广东珠海，519090）

0 引言

水表是城市供水企业中使用最广、数量最多的计量仪表。长时间以来，水务公司对水表用户抄表采用传统的人工抄表方式，不仅费时费力，而且不能及时准确更新用户的用水情况[1-2]。

因此，采用智能远传水表是城市现代化发展的必然趋势。根据传输方式，远传技术可分为有线远传和无线远传。有线远传需要铺设长距离的通信线，容易造成施工上的不便和困难。而无线远程方式只需要在原有的仪表上技能型改造即可。无线技术如WIFI、蓝牙、Zigbee、UWB 等，这些技术各有优缺点，但最突出的矛盾在于低功耗和远距离传输之间，两者难以同时兼顾。作为一种5G 时代新兴的物联网通信技术低功耗广域网LPWAN，其具备容量大、覆盖范围广、穿透力强、成本低廉等优点，虽然数据传送速率较低，但已经可以满足如智能抄表等小数据定期上报的应用场景。目前主流的LPWAN 技术又可分为工作在非授权频段的LoRa 和授权频段NB-IoT 的两类技术。本项目主要研究NB-IoT 技术在智能水表中的具体应用。

1 总体设计思路

本项目系统总体框图设计如图1 所示，其中终端硬件部分主要由主控模块STM32、水流量监测模块、阀门控制模块和NB-IoT 通信模块组成。终端采用NB-IoT 技术对智能水表采集的水流量数据进行远距离传输到与中移物联OneNET 云平台。云平台可实时监测异常数据，帮助水务公司实现数字化、精准化、智能化管理。本设计最大的优点在于低功耗设计，首先体现在各个模块芯片的选择都是低功耗低成本的器件，然后合理优化系统的工作流程，在软件设计中采用NB 模块断电和唤醒的工作机制。……