近年來，在實(shí)現(xiàn)小口徑NB-IoT遠(yuǎn)傳閥控水表使用的道路上，長沙供水一直在積極探索中。接下來，跟隨小編的腳步，讓我們一起來看看從使用到發(fā)現(xiàn)問題到測(cè)試的過程中，有哪些經(jīng)驗(yàn)是值得同行深思與重視的？
長沙供水從2012年開始使用小口徑智能水表，歷經(jīng)九年，從無到有，逐步編制了自己企業(yè)的通訊規(guī)約；自主搭建了遠(yuǎn)傳集抄平臺(tái)；開發(fā)了基于遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控?cái)?shù)據(jù)的各項(xiàng)應(yīng)用（水費(fèi)日結(jié)算、預(yù)付費(fèi)、自動(dòng)開關(guān)閥、短信服務(wù)通知等），形成了一套相對(duì)成熟的應(yīng)用和管理體系。歷經(jīng)九年，在線遠(yuǎn)傳水表數(shù)量也從最初的一千多臺(tái)增加到了如今的102萬臺(tái)。這些水表品牌不同，傳輸方式各異，但有一個(gè)共同點(diǎn)：都是集中器式閥控水表。
長沙供水對(duì)遠(yuǎn)傳水表的使用思路是主站功能做加法，表端功能做減法，因此將水量水費(fèi)計(jì)算、預(yù)結(jié)算、自動(dòng)開關(guān)閥等功能交由主站服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，表端僅要求具備基本的抄讀、上報(bào)、閥控功能，這樣既可以方便地根據(jù)政策、管理的需要對(duì)價(jià)格、水量管控等參數(shù)在主站服務(wù)器進(jìn)行調(diào)整，又可以降低水表端的采購成本，減少故障率和表端軟硬件被破解風(fēng)險(xiǎn)，但前提是要求水表實(shí)時(shí)在線，集中器式水表無疑完全符合要求。
集中器式水表具備實(shí)時(shí)在線功能，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)抄表、實(shí)時(shí)接收主站指令、實(shí)時(shí)上報(bào)抄表數(shù)據(jù)、指令執(zhí)行情況及水表狀態(tài)信息，但在實(shí)際使用過程中，發(fā)現(xiàn)集中器式水表（尤其是LoRa水表）也有一些不足，主要是：
集中器的安裝選址問題
在老舊城區(qū)改造使用集中器水表，最頭疼的就是集中器的選址，既要考慮信號(hào)覆蓋范圍，又要考慮安裝位置是否方便運(yùn)維、是否獲得權(quán)利人認(rèn)可，最重要的就是安裝位置可得到持續(xù)供電。在運(yùn)營實(shí)踐中，就遇到過供電主體不再供電導(dǎo)致大批水表無法傳輸數(shù)據(jù)的情況。另外和各供電主體進(jìn)行電費(fèi)定期結(jié)算也是非常繁瑣的，實(shí)踐中長沙供水將這項(xiàng)工作納入到廠商有償售后服務(wù)范圍，通過明確結(jié)算標(biāo)準(zhǔn)、定期與廠商結(jié)算的方式進(jìn)行了管理優(yōu)化。
影響水表傳輸率的因素繁多
有線斷路短路，無線干擾屏蔽，集中器故障、斷電、sim卡斷網(wǎng)等都會(huì)造成單塊多塊、甚至一個(gè)小區(qū)的水表傳輸中斷的情況。
水表更換困難
長沙供水經(jīng)歷了兩輪智能水表定點(diǎn)定期招標(biāo)采購，有一些廠商第二輪沒有中標(biāo)，但其水表仍然在線，這些廠商的水表單塊更換比較困難：有線水表雖然實(shí)現(xiàn)了互通互換，可以使用其他廠商的有線水表，但卻存在著維護(hù)責(zé)任不明的問題，而無線水表則因?yàn)槲茨芙y(tǒng)一下行協(xié)議，只能單塊向原廠商購買或使用機(jī)械表退出遠(yuǎn)傳序列。另外，更換集中器水表還要進(jìn)行集中器設(shè)置并調(diào)整集抄系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在供水企業(yè)員工尚不具備操作技能的情況下，就需要廠商進(jìn)行業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)，這也給水表更換帶來一定困難。
2017年，隨著NB-IoT技術(shù)在智能水表行業(yè)開始商用，全國各地水司紛紛試水，而作為“敢為人先”的長沙供水之所以遲遲未動(dòng)，表現(xiàn)出異常的謹(jǐn)慎，原因就在于“閥控”。
了解NB-IoT水表的優(yōu)勢(shì)，如具備獨(dú)立通訊模塊，水表數(shù)據(jù)無需通過采集器、放大器、集中器進(jìn)行中轉(zhuǎn)；相比其他通訊方式（2G3G4G）功耗更低、待機(jī)更久、網(wǎng)絡(luò)覆蓋更廣更強(qiáng)、無需調(diào)試安裝方便等，這些優(yōu)勢(shì)確實(shí)可以解決使用集中器水表遇到的問題和困難，但更加清楚NB-IoT水表非實(shí)時(shí)在線的機(jī)制對(duì)閥控的影響。
怎么讓NB與閥控進(jìn)行完美對(duì)接，長沙供水此次廣泛收集了各水表廠商的意見，也參考了NB燃?xì)獗淼囊恍┳龇?，提出了在表端建立自喚醒機(jī)制的方案，即表端在成功執(zhí)行主站關(guān)閥指令后，可在最長七天內(nèi)以30分鐘至120分鐘的頻率進(jìn)行自喚醒（后調(diào)整設(shè)置為2天內(nèi)每60分鐘自喚醒一次），并要求此參數(shù)可通過遠(yuǎn)程批量調(diào)整。為確保特殊情況下的及時(shí)開閥復(fù)水（用戶期限后交費(fèi)的情況），同時(shí)還提出水表應(yīng)具備人工表端按鍵喚醒功能。
2020年初，經(jīng)過與合作廠商的技術(shù)和商務(wù)洽談，長沙供水啟動(dòng)了小批量NB水表的試點(diǎn)工作。試點(diǎn)地點(diǎn)設(shè)在一個(gè)待接管的戶改別墅區(qū)，小區(qū)一千多戶全部更換為NB水表后接管。
水表上線后，主要從數(shù)據(jù)傳輸情況、傳輸數(shù)據(jù)準(zhǔn)確情況、閥控情況三個(gè)方面對(duì)試點(diǎn)水表進(jìn)行了測(cè)試。
傳輸率方面，試點(diǎn)的水表平均傳輸率在97%左右，影響傳輸?shù)脑蛑饕獮檫\(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、通訊平臺(tái)和主站機(jī)制方面，就試點(diǎn)水表而言，長沙供水認(rèn)為在運(yùn)營商信號(hào)覆蓋強(qiáng)的地方，NB傳輸方式的遠(yuǎn)傳水表可以滿足業(yè)務(wù)要求，少數(shù)水表處于信號(hào)不佳的地方，也可通過廠商服務(wù)或運(yùn)營商信號(hào)增強(qiáng)的方式解決傳輸問題。
傳輸準(zhǔn)確率方面，長沙供水隨機(jī)抽取40塊水表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抄讀，并與當(dāng)天凌晨上報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，平均差異水量低于0.4立方米，NB水表的上報(bào)準(zhǔn)確率可以滿足使用要求。
閥控方面，長沙供水對(duì)9塊欠費(fèi)水表下達(dá)了關(guān)閥指令，第二天所有關(guān)閥指令均在通信后一分鐘內(nèi)得到執(zhí)行，關(guān)閥成功率100%；用戶在繳納水費(fèi)后，長沙供水遠(yuǎn)程下達(dá)了開閥指令，有2塊水表因廠商維護(hù)人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)開閥，6塊水表水表在自喚醒機(jī)制中執(zhí)行了開閥指令，最短耗時(shí)1分37秒，最長耗時(shí)1小時(shí)50分，1塊水表在自喚醒機(jī)制結(jié)束后，在第二天正常通訊時(shí)間執(zhí)行了開閥指令，耗時(shí)11小時(shí)34分。
從試點(diǎn)情況來看，NB水表的傳輸率和準(zhǔn)確率可基本滿足使用要求，但開閥指令耗時(shí)的不穩(wěn)定性將可能使長沙供水后續(xù)面臨巨大的服務(wù)壓力。對(duì)此長沙供水進(jìn)一步提出了緊急開閥的方案：表端具備緊急開閥按鍵，閥門執(zhí)行主站指令關(guān)閥的情況，觸發(fā)按鍵后閥門立即開啟并保持48小時(shí)（此時(shí)限參數(shù)可遠(yuǎn)程批量調(diào)整），同時(shí)向主站報(bào)送緊急開閥及閥門狀態(tài)等數(shù)據(jù)，后續(xù)響應(yīng)機(jī)制為：
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緊急開閥期間水表未收到主站開閥指令，閥門在48小時(shí)后立即關(guān)閉，緊急開閥按鍵無法再次開閥，直至收到主站開閥指令后，閥門方能打開，按鍵恢復(fù)初始狀態(tài)；
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緊急開閥期間水表收到主站開閥指令，開閥狀態(tài)保持，按鍵恢復(fù)初始狀態(tài)。目前試點(diǎn)廠商可以批量生產(chǎn)這些新功能的NB水表。
結(jié)合試點(diǎn)情況，對(duì)NB水表和LoRa水表的特性進(jìn)行了比對(duì)：
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NB傳輸 |
LoRa傳輸 |
備注說明 |
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發(fā)展方向 |
國家主導(dǎo) |
企業(yè)主導(dǎo) |
國家將NB通訊列入5G技術(shù)范圍。 |
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采購價(jià)格 |
一般 |
一般 |
單表價(jià)NB略高于LoRa，如考慮LoRa集中器中繼器運(yùn)維費(fèi)用，NB略低 |
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通訊成本 |
約3元/表/年 |
約1元/表/年 |
質(zhì)保期內(nèi)NB通訊成本已含在表價(jià)中 |
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通訊數(shù)據(jù)安全性 |
高 |
低 |
NB是國家專有網(wǎng)絡(luò)，LoRa是公共網(wǎng)絡(luò) |
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抗干擾性 |
強(qiáng) |
弱 |
LoRa易受同頻段設(shè)備干擾 |
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安裝環(huán)境適應(yīng)性 |
中 |
低 |
均不適合地埋，LoRa僅能集中安裝，且需要集中器取電，NB無需集中器，可集中也能分散 |
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遠(yuǎn)傳調(diào)試便捷性 |
簡單 |
復(fù)雜 |
LoRa需專業(yè)人員調(diào)試，采集調(diào)試數(shù)據(jù)需寫入集抄系統(tǒng) |
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傳輸穩(wěn)定性 |
好 |
較好 |
網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不好時(shí)，LoRa集中器下所有水表均受影響，NB僅范圍內(nèi)水表受影響 |
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實(shí)時(shí)抄表 |
否 |
可 |
NB水表平時(shí)休眠，僅通訊時(shí)可抄表 |
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閥控適應(yīng)性 |
一般 |
較好 |
NB水表增加關(guān)閥后自喚醒機(jī)制、表端喚醒機(jī)制及緊急開閥功能后，閥控適應(yīng)性可變?yōu)?ldquo;好”LoRa水表集中開關(guān)閥有排隊(duì)導(dǎo)致開閥遲滯情況 |
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更換適應(yīng)性 |
好 |
差 |
更換在線NB水表，新表可以為任何廠商的水表，也可以用NB水表更換任意非地埋水表；更換在線LoRa水表，只能用NB水表或原廠家LORA水表 |
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更換便捷性 |
較好 |
一般 |
LoRa水表需更改系統(tǒng)遠(yuǎn)傳調(diào)試數(shù)據(jù)，相比普通機(jī)械表換表，NB水表需先注冊(cè)，需確保IMEI號(hào)準(zhǔn)確。 |
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長沙供水集抄系統(tǒng)兼容性 |
一般 |
好 |
現(xiàn)有集抄系統(tǒng)是專為集中器遠(yuǎn)傳水表開發(fā)，NB水表雖可使用，但需進(jìn)行完善 |
綜上所述，筆者認(rèn)為NB技術(shù)應(yīng)該是未來智能水表傳輸方式的主流，但在長沙供水，NB閥控水表取代LoRa閥控水表進(jìn)入規(guī)模應(yīng)用，還要滿足以下條件：
一、長沙供水的集抄系統(tǒng)僅在基本功能上實(shí)現(xiàn)了對(duì)NB水表的兼容，尚未對(duì)NB水表自動(dòng)開關(guān)閥功能進(jìn)行有效完善，尚未針對(duì)NB通訊模式進(jìn)行系統(tǒng)機(jī)制優(yōu)化等無法滿足后續(xù)更細(xì)化的管理要求，還需要開發(fā)對(duì)NB類水表相關(guān)數(shù)據(jù)的分類統(tǒng)計(jì)等，這就要求需要根據(jù)NB通訊的特點(diǎn)編制自己的NB通訊規(guī)約，在統(tǒng)一規(guī)約的基礎(chǔ)上完善集抄系統(tǒng)機(jī)制和功能，并在業(yè)務(wù)上進(jìn)行配套完善，以實(shí)現(xiàn)對(duì)NB水表的有效管理。
二、在保障NB水表通訊上，部分試點(diǎn)水表安裝區(qū)域信號(hào)較弱，出現(xiàn)連續(xù)未傳輸水表，雖然可以通過廠商調(diào)整天線或要求運(yùn)營商加強(qiáng)信號(hào)的方式解決，但是環(huán)境信號(hào)條件越惡劣，水表在通訊上消耗的電量就越大，電池?fù)p耗也就越大。有可能無法保證水表的使用壽命。因此可更換電池設(shè)計(jì)將是后續(xù)采購使用中的必須。
三、在NB數(shù)據(jù)傳輸上，長沙供水采取的是非透?jìng)鞣绞?，水表上?bào)數(shù)據(jù)通過運(yùn)營商平臺(tái)初步解析后再進(jìn)入主站，傳輸?shù)募皶r(shí)性和可靠性還沒能得到充分驗(yàn)證；另外，主站下發(fā)指令的數(shù)量、頻次及時(shí)間戳的準(zhǔn)確性也有可能與運(yùn)營商通訊規(guī)則沖突導(dǎo)致指令失敗，在多次測(cè)試中，主站下發(fā)的指令就出現(xiàn)了IP被禁導(dǎo)致指令發(fā)送不成功或延時(shí)的情況，這些都需要與運(yùn)營商進(jìn)行深入溝通探討后進(jìn)行解決。
總之，供水企業(yè)是民生服務(wù)型企業(yè)，做的每一個(gè)決策既要符合企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求，更要不斷滿足人民對(duì)美好生活的向往，水表作為聯(lián)系千家萬戶的紐帶，一頭代表了供水企業(yè)的發(fā)展基石，一頭連接著民眾不斷提升的服務(wù)需求，長沙供水水表選型的目標(biāo)始終都會(huì)是：與合作伙伴共同努力，讓這根與民眾聯(lián)系的紐帶更加緊密。
