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NB-IoT智慧电表【转】
这篇⽂章关于nb-iot智慧电表的介绍还是很全⾯的，包括智慧电表的业内解决⽅案介绍，智慧电表的硬件终端，框架，平台介绍等。因此才在这⾥转发下，可供⼩伙伴们查阅。 1.智慧电表需求分析
1.1⾏业现状及发展趋势
当前，电费结算主要依靠⼯⼈抄表和电⼒局直接划帐的⽅式，但由于电表数量⼤，分布⾯⼴，安⽤电现场各式各样，有些电表由电⽹公司安装，有些电表为业主安装表的类型⾮常多，既有感应式电度表，也有电⼦式电度表，还有IC卡电表、本地化⽆线抄表等。由于点多⾯⼴，情况复杂，电⼒公司需要派专⼈经常抄表检查，这导致在⽤电管理中的真实性、准确性、实时性、可靠性及存在的诸多问题都缺乏有效的科学的⼿段进⾏监督，给⽤电管理⼯作带来了很⼤的难度。 归结如下⼏个问题特别突出：
1. 效率低下、效果不好、劳动强度⼤
由于电表的分布特别分散，不集中，⽽且安装环境各异，抄表的效率极其低下。⼯作⼈员每天都要不停地上楼、下楼、跑路，劳动强度相当⼤，特别是在夏季⾼温情况下，这种⼯作相当⾟苦。
2. 出现供电故障⽆法及时得知
有时会出现停电等各种各样的供电故障，给⼈们⽣活、⽣产造成不良影响，靠⼈⼯监控根本就⽆法及时发现并响应上述的故障。
3. 私接电源窃电
许多电表安装⽆法规范，可⼈为私⾃改动电表或私接电源窃电的机会很多。由于没有先进的技术⼿段对此⾏为进⾏监督管理，既使有⼈改电表或窃电，电⼒系统⼯作⼈员也⽆法知道。这样的现场电表读数是⽆法真实反映⼯⼚实际⽤电情况的。
4. 电表余额为零时会造成停电故障
电业局安装的电表有很多是IC卡电表，这些电表当卡内余额⽤完之后就会⾃动停电。若对于IC卡表余额不⾜的提⽰⽆法及时知晓，常常会发⽣停电事故，影响⼯⼚正常⽣产及运营
5. 对于⽤户⽤电缺乏系统的统计资料
由于⼈⼯抄表时间不固定，不能进⾏⽇抄表，因此很难建⽴起系统的⽤电统计资料，难以采取系统性措施科学⽤电。
现阶段存在的上述问题，如果不及时采取措施通过统⼀实施远程⽤电监控，改变管理模式加以解决，所造成的损失是长期的。 1.2电表⾏业⼀般⽅案
⽬前市场上各种主要功能的产品类型有以下⼏种：
1.2.1 IC卡和红外线电表系统
主要优点：不⽤布线
主要缺点：
1）技术含量不⾼，容量被解密、破坏和，会给物业部门和国家带来巨⼤损失。
2）难以主动适应电价变动。
1.2.2 控电机柜系统
数据存储安全检测系统由软件、⽹络、⽤电管理器、控电机柜等组成，不⽤电表⼀般采⽤TCP/IP协议或485总线⽅式通讯，多⽤于学校宿舍。 主要优点：不⽤电表，可以利⽤现有的宽带⽹络
主要缺点：买电⽤电都由软件中控制，当⽤户质疑⽤电量的时候，⽤电管理部门不能拿出可信的证据说明⽤户实际⽤电量，容易引起纠纷。
1.2.3 电⼒载波系统
主要优点：不⽤布线，安装⽅便
主要缺点：电⼒线上的电磁⼲扰和负载变化产⽣的⼲扰是电⼒载波抄表的难题，通过电⼒载波⽅式传输数据，不能随时抄收数据和控制电表，也就是说不能实现预付费功能。
1.2.4 485总线⽅式
主要优点：可实现数据的实时传输和电表控制，优于以上其他⽅案
主要缺点：数据传输的安全可靠性，准确性不⾼，传输的距离有限，要布⽹线。
1.2.5 CAN总线⽅式
主要优点：CAN总线是新型的局域⽹通讯协议，具有易使⽤、⾼可靠性、⽆误码的特点，是传统的RS-
485总线⽅式⽆法⽐拟的，可实现电表实时抄收、预付费后付费可选、远程通断控制、电表状态远程监控。
主要缺点：需要布线，且有⽹络接⼝协议转换，拓补结构相对复杂。
1.2.6 中继⽆线通信⽅式
主要优点：通过内置RF模组，对终端进⾏⽆线化改造，通过数据中继连接单元DCU接⼊移动⽹络或核⼼⽹络，进⽽链接云端管理平台，提供抄表数据，设备状态，异常报警等数据。典型的是Lora⽅案。
主要缺点：中间增加⼀个DCU中继节点，⽹络复杂度增⾼，稳定性下降。
2 NB-IoT⽅案论证变压器油箱
NB-IOT是新⼀代⽆线通信技术，低功耗物联⽹技术的代表，应⽤在智慧电表⾏业具备天然优势。
2.1 强覆盖
在同样的频段下，NB-IOT⽐现有的⽹络增益20dB，覆盖⾯积扩⼤100倍。
对于环境复杂，⼯作条件恶劣，导致的⽆法通信或通信丢包率严重现象有极⼤改善。
2.2海量连接
具备⽀撑海量连接的能⼒，⽀持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的⽹络架构。
脚踩垃圾桶未来NB-IoT的⽹络不仅⽀持电表，还有⽔表、⽓表，以及成百上千各种智慧家庭终端、环境物联⽹传感器，⽽NB-IoT的强连接特性⾜以满⾜各种环境⼤量设备联⽹需求，避免⽹络阻塞掉线问题。
2.3 低功耗
NB-IoT聚焦⼩数据量、⼩速率应⽤，因此设备功耗可以做到⾮常⼩，续航时间可以从过去的⼏个⽉⼤幅提升到⼏年。
虽然在电表应⽤功耗不敏感，但是在故障、停电情况下，NB-IoT模组可利⽤有限的⼩容量电池⼯作，提供故障检测、远程控制等功能，也有很强的实⽤性。
2.4 低成本
低速率、低功耗、低带宽同样给NB-IoT芯⽚以及模块带来低成本优势，这在未来规模化应⽤时可整体降低各类终端的成本。
另外更重要的是⽹络建设成本⼤⼤降低：⼀是NB-IoT直接与运营商通信，⽆须像LoRa协议另建中继⽹络；⼆是运营商的射频和天线基本上都是复⽤的，⽆需复杂硬件升级。
3 实施⽅案
3.1 ⽅案架构
基于NB-IoT解决⽅案架构如图所⽰：包括终端层、⽹络层、平台层、应⽤层。
其中，终端层即为我们的智慧电表终端，其中抄表控制器采⽤华为LiteOS操作系统，通信模块采⽤移远BC95模块；
⽹络层可通过移动、电信、联通NB-IoT接⼊核⼼⽹；
平台层采⽤华为OceanConnect物联⽹平台，处理数据终端的连接，如SIM卡管理、连接管理、设备管理、安全与鉴权等；
应⽤层采⽤华为云服务器，包含远程抄表、⽤户及数据管理、能耗优化、运维⽀撑系统等。
3.2 硬件
我们采⽤NB-IoT模组GEMN01与电⼦式电表控制器配合，实现NB-IoT电表终端的⽆线通信。
我们基于stm32单⽚机和BC95通信模块，主要调⽤了LiteOS中断管理、任务管理、任务同步等⽅⾯的能⼒，直观感受是LiteOS结构清晰，程序的升级、修改等很简单。
3.3 软件
无油空压机结构图我们软件包括web管理云平台、移动⼩程序。web管理云平台，含终端、⽤户、业务、权限管理等，可灵活、快速海量读取电表读数，对⽤电量跟踪统计。移动端⼩程序，可⽤来查看电表的安装、运⾏、统计及维护情况热成像监控
Web云平台采⽤基于AJAX技术的B/S架构模式，结合Java、以及等编程技术，提⾼了B/S应⽤的访问效率，⽽且优化了B/S架构模式的内部结构，提⾼了软件的可维护性。如下是部分云平台页⾯。
4 总结
电⼒抄表需要投⼊⼤量的⼈⼒、物⼒和财⼒。因为数量众多，地理位置分散，给⼯作⼈员带来极⼤的不便。加强⽤电管理，实现节能降费今后将成为现代化城市管理中的重要⼯作。
利⽤NB-IoT智慧电表系统，能对电表实施远程数据采集、抄收、监测的⽤电综合管理系统，可减少⼈⼒资源、缩短修护时间并节省专线建设成本，并达到节能降费的⽬，符合国家倡导的智慧城市发展⽅向。
【说明】
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