您好,欢迎来到天津华仪创展科技!专业提供无线远传水表、智能远传水表、远传智能水表、远程水表、物联网水表,远传水表价格优惠,源头厂家,免费拿样!咨询热线:13821082127
您的当前位置:首页 > 行业资讯 > 行业资讯 > 正文内容

智能水表基于不同无线通信方式的比较研究

当前栏目:行业资讯日期:2019-03-14 10:26:47浏览量:27

随着无线通信技术的飞速发展, 物联网的应用越来越广泛, 水务行业采用的传统抄表方式已不能满足现代管理需求。智能水表具备抄表自动化、远程化、设备智能化等特点, 能够有效提升抄表的准确性和及时性, 同时也会带来计费方式的变化。基于此, 本文对智能水表的无线通信方式进行比较研究, 旨在为智能水表的选择、数据采集及管理打下基础。

一.不同通信方式的智能水表系统比较

智能水表系统包括基表、采集器/中继器、集中器、上位机管理系统和传输网络。通信方式包括有线方式、GPRS、LoRa、NB-IoT等, 其中LoRa、NB-IoT等通信方式正在试点阶段。不同通信方式智能水表系统组成如图1所示。本文从智能水表系统组成、采集模式、故障报警、集中器和备用方案等方面, 对NB-IoT、LoRa、GPRS的通信方式进行比较。

1.NB-IoT通信方式

(1) 智能水表系统组成。基表、光电转换模块、NB-IoT抄表模块、数据接收服务器。

(2) 采集模式。每天定时集中上报数据, NB-IoT抄表模块可保存1个月的数据。

(3) 故障报警。设备故障、电池不足时, 会自动记录并上报。 

(4) 集中器。不需要集中器, 需要NB-IoT信号覆盖。 

(5) 备用方案。NB-IoT抄表模块出现故障时需要更换, 最近1个月的数据可通过工具读取上传;某块表NB-IoT信号不好时, 通过加装天线来改善。

(6) 数据流量。每块表需要NB-IoT数据流量。现今,NB-IoT智能水表的技术优势得到大众的认可。


2.LoRa通信方式

(1) 智能水表系统组成。基表、光电转换模块、LoRa抄表模块、LoRa集中器、手持抄表机、LoRa中继器和数据接收服务器。 

(2) 采集模式。每天定时集中上报数据, 集中器可保存1个月的数据,居民区环境下一个集中器可接入500个表计, 覆盖半径约500 m。 

(3) 故障报警。当设备故障、电池不足时, 会自动记录并上报;集中器的配置和状态也会自动与服务器同步。 

(4) 集中器。需要集中器, 可通过GPRS/WIFI/RJ45上传数据, 需要外部供电。 

(5) 备用方案。当集中器出现故障, 无法自动上报数据时, 可采用手持抄表机人工抄报;LoRa抄表模块故障时需要更换设备, 故障期间数据会丢失;某块表信号不好时, 可通过集中器位置、增加中继器方式改善。 

(6) 数据流量。集中器采用GPRS上报数据时需要数据流量。

图1不同通信方式智能水表系统组成

3.GPRS通信方式

(1) 智能水表系统组成。基表、光电转换模块、GPRS抄表模块、数据接收服务器。 

(2) 采集模式。每天定时集中上报数据, GPRS抄表模块可保存1个月的数据。 

(3) 故障报警。当设备故障、电池不足时, 会自动记录并上报。 

(4) 集中器。不需要集中器, 需要GPRS信号覆盖。 

(5) 备用方案。GPRS抄表模块故障时需要更换, 最近1个月的数据可通过工具读取上传;某块表GPRS信号不好时, 通过加装天线来改善。 

(6) 数据流量。每块表需要GPRS数据流量。

二.基于不同无线通信方式的智能水表测试

搭建智能水表的无线通信测试平台, 引入4家通信运营商和4家水表厂商配合测试, 结合智能水表与通信基站的通信信号情况, 选择有代表性的居民小区安装智能水表, 对数据采集成功率、数据可靠性、网络信号强度等关键指标进行比较。

1.数据采集成功率

以15天为采集周期, 以4组智能水表应采数据量、实际采集数据量为基准, 计算数据采集成功率。数据采集成功率分析如表1所示。

表1数据采集成功率分析

LoRa的智能水表抄表数据先汇聚到水表厂商服务器, 再汇聚到水务企业数据管理中心, 通过关键数据 (如日冻结累计流量) 统计水表厂商和水务企业两端数据的一致性。

2.数据可靠性

从抄表数据中选取10天的日冻结累计流量 (单位:L) 进行数据可靠性分析, 检查数据是否存在突变、溢出正常范围, 以保证业务数据的可靠性。A组日冻结累计流量分析如图2所示。

图2A组日冻结累计流量分析

从图2可以看出, 20617090006221在7月27日、7月28日的数据增幅大, 存在异常。

3.网络信号强度

网络信号强度综合分析将信号强度分为4个等级 (强、较强、弱、较弱) , 4个分组分别获取连续15天的信号强度数据, 根据4个等级进行分组统计分析。通过对比一定周期内的测试数据,  基于NB-IoT的A组 (CoAP协议) 、B组 (UDP协议) 的智能水表在数据采集成功率、数据可靠性和网络信号强度等方面均优于基于LoRa的C组和D组, 需要对测试数据进行更长周期的跟踪, 并结合网络覆盖、硬件与通信费用成本, 确定智能水表选择的最优方案。

三.应用前景及展望

随着无线远传水表基表技术、传感技术、无线通信技术、网络传输技术和电源技术的发展与成熟, 以及水资源管理力度的加强和智能小区工程推进速度的加快, 作为用水计量器具和数据远传管理工具的水表自动抄表系统, 具有良好的应用前景和广阔的发展空间。因此, 企业未来还需要建立完整的平台来支撑规模化的智能水表管理, 包括表计检测、抄表数据采集及存储、抄表业务管理、表计设备运维管理、抄表数据增值服务等, 平台的核心是基于云平台、支持高频、高并发的数据采集和存储, 支持智能水表和上端抄表业务的闭环, 并为智慧水务提供大量的基础数据。