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智慧水務(wù)感知終端 – 長沙供水大口徑智能水表應(yīng)用案例

2017年，長沙供水有限公司開始大口徑遠(yuǎn)傳水表數(shù)據(jù)開賬試點(diǎn)工作，試點(diǎn)非常成功，于是公司立即制定了2017-2019三年行動(dòng)計(jì)劃。 2017年底完成了大口徑遠(yuǎn)傳水表數(shù)量為785 塊，根據(jù)三年行動(dòng)計(jì)劃，2018年預(yù)計(jì)更換大口徑遠(yuǎn)傳水表1950 塊，2019年完成所有大口徑大水量開賬水表的更換。

 

系統(tǒng)依托遠(yuǎn)傳水表數(shù)據(jù)直接作為結(jié)算數(shù)據(jù)，入庫開始傳輸數(shù)據(jù)，水表出庫、領(lǐng)用、安裝、通水、營業(yè)抄收環(huán)節(jié)的全過程根據(jù)水表傳回的狀態(tài)信息（空管及流量）和流程信息反映出來。系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，遠(yuǎn)傳的水表均直接以遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)作為結(jié)算依據(jù)，起初只是將數(shù)據(jù)傳回主站再進(jìn)行監(jiān)控分析。

 

大小口徑水表結(jié)合推進(jìn)小區(qū)級(jí)DMA

長沙水務(wù)推進(jìn)“一戶一表”改造，戶表數(shù)量與日俱增，已接管智能小區(qū)354個(gè)，共25萬塊智能水表；“一戶一表”給抄表收費(fèi)和用水管理帶了很多便利，但也給供水企業(yè)增加了漏損成本。已接管小區(qū)大部分為供水穩(wěn)定、用水模式變化不是很大的封閉區(qū)域，在建立DMA小區(qū)方面有著天然的優(yōu)勢(shì)。需將小區(qū)總表換為DMA計(jì)量表，將管線等資料錄入系統(tǒng)，同時(shí)做好總分表的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即可對(duì)小區(qū)進(jìn)行物理漏損和產(chǎn)銷差的每日監(jiān)測(cè)。

 

杭州水務(wù)集團(tuán)“智慧水務(wù)”子項(xiàng)目“智慧營銷”

“智慧營銷”系統(tǒng)組成：

■ 營銷基礎(chǔ)平臺(tái)（基礎(chǔ)平臺(tái)層）：面向外部客戶、內(nèi)部員工、關(guān)聯(lián)單位和政府等角色，以GIS管網(wǎng)系統(tǒng)、營帳系統(tǒng)、熱線服務(wù)系統(tǒng)、APP、網(wǎng)上營業(yè)廳、微信等，為內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)和外部互通互聯(lián)單位提供基礎(chǔ)信息。

■ 業(yè)務(wù)系統(tǒng)（業(yè)務(wù)處理層）：面向業(yè)務(wù)核心處理人員，是營銷業(yè)務(wù)規(guī)則的實(shí)現(xiàn)層，承擔(dān)流程控制、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)、質(zhì)量監(jiān)督等功能，是營銷系統(tǒng)的核心層，可以根據(jù)外部業(yè)務(wù)變化和服務(wù)創(chuàng)新的需要，通過對(duì)“基礎(chǔ)平臺(tái)層”提出需求進(jìn)行改造或延展。

■ 移動(dòng)作業(yè)端（工單作業(yè)層）：服務(wù)人員以業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)出的工單為工作起點(diǎn)，接收、處理、反饋工單處理的過程、結(jié)果，是服務(wù)人員和客戶直接接觸的界面，是營銷服務(wù)交付的數(shù)字化依據(jù)。

■ 在線預(yù)警，安全報(bào)供：在管網(wǎng)物理端安裝壓力、流量、水質(zhì)、滲漏等測(cè)量、感知設(shè)備，實(shí)時(shí)掌控管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)運(yùn)行情況。智能消火栓系統(tǒng)、Permalog滲漏預(yù)警系統(tǒng)等。

 

當(dāng)前智慧水務(wù)面臨的問題

目前，我國的智慧水務(wù)尚處于發(fā)展初級(jí)階段，整個(gè)領(lǐng)域還面臨著諸多問題，人工的參與和干預(yù)還比較多，智慧的目標(biāo)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有實(shí)現(xiàn)。

■ 業(yè)內(nèi)對(duì)智慧水務(wù)的認(rèn)知不統(tǒng)一

降低成本，提升效率，優(yōu)化管理，精準(zhǔn)化指導(dǎo)生產(chǎn)，部分代替人工?這些可能只是其中的一部分。此外，對(duì)智慧水務(wù)的作用效果認(rèn)識(shí)比較片面，僅把監(jiān)測(cè)以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可視化作為開發(fā)的重點(diǎn)，缺乏數(shù)據(jù)分析、優(yōu)化決策、輔助預(yù)警的能力。

■ 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺失

現(xiàn)有的一些地方標(biāo)準(zhǔn)多從“水務(wù)信息化”的角度去理解智慧的不同實(shí)現(xiàn)形態(tài)，分別編制了水表、管網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)、客服系統(tǒng)等的標(biāo)準(zhǔn)，還未形成具有頂層規(guī)劃和統(tǒng)籌運(yùn)行的系統(tǒng)性標(biāo)準(zhǔn)，還沒有以“智慧水務(wù)”為核心對(duì)象的足夠高度的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的缺失，使得企業(yè)不知道什么樣的智慧水務(wù)才算理想的，也不知道從何處著手。

■ 數(shù)據(jù)不完整、不精準(zhǔn)

數(shù)據(jù)采集的頻率和質(zhì)量不夠高，難以為之后的分析決策步驟提供支撐。沒有完善精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，模型算法形同虛設(shè)，智慧水務(wù)的實(shí)現(xiàn)只能是“天方夜譚”。數(shù)據(jù)孤島嚴(yán)重。大部分水務(wù)企業(yè)雖然建立了各類模塊，但是不同軟件系統(tǒng)之間難以兼容，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法流通、共享，形成數(shù)據(jù)孤島，系統(tǒng)的靈活性和延展性也比較差。數(shù)據(jù)孤島成為限制當(dāng)前智慧水務(wù)突破的瓶頸，信息互聯(lián)互通欠佳，更高層次的智慧應(yīng)用就不能實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)安全難以保障。水務(wù)行業(yè)涉及海量的數(shù)據(jù)信息，需要確保全過程的隱私保護(hù)和信息安全，確保經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸和交換的數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生增加、修改、丟失和泄露等。

 

基于NB-IoT的智慧水務(wù)

以物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息通信技術(shù)的顯著進(jìn)步和低成本傳感器核心技術(shù)的突破，深刻地改變著傳統(tǒng)水務(wù)產(chǎn)業(yè)形態(tài)，催生了大量新技術(shù)、新產(chǎn)品、新模式，特別是與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的進(jìn)一步結(jié)合。NB-IoT 利用運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)組織物聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市一張網(wǎng)。NB-IoT 終端數(shù)據(jù)采集后直接上傳到云端，可進(jìn)一步進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，便于維護(hù)和管理，為智慧水務(wù)建設(shè)提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。

 

NB-IoT 的部署方案

將NB-IoT 應(yīng)用于水務(wù)行業(yè)，部署架構(gòu)通常包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層，具體又可以細(xì)分為NB-IoT 終端、NB-IoT基站、NB-IoT 核心網(wǎng)、IoT 平臺(tái)和水務(wù)行業(yè)應(yīng)用中心。以上各部分的功能分別介紹如下：

■ NB-IoT 終端：包括智能水表、壓力表、流量計(jì)、水質(zhì)儀表、智能消火栓、智能井蓋等各種監(jiān)測(cè)傳感器，終端集成NB-IoT 模組，與NB-IoT 基站連接，智能終端通過NB-IoT 基站將信息上傳給IoT 平臺(tái)。

■ NB-IoT 基站：為終端提供無線接入服務(wù)，并將采集到的終端上報(bào)的數(shù)據(jù)發(fā)給IoT 網(wǎng)關(guān)。這里主要采用運(yùn)營商已架設(shè)的LTE 基站，部署方式主要分為獨(dú)立部署、保護(hù)帶部署和帶內(nèi)部署。

■ NB-IoT 核心網(wǎng)：識(shí)別NB-IoT 終端的有效性、存儲(chǔ)NBIoT終端的數(shù)據(jù)，和IoT 平臺(tái)對(duì)接，將NB-IoT 終端的數(shù)據(jù)提供給IoT 平臺(tái)。

■ IoT 平臺(tái)：完成各類業(yè)務(wù)的處理，包括設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理等，  

并將處理后的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到行業(yè)應(yīng)用中心或NB-IoT 終端。

■ 水務(wù)行業(yè)應(yīng)用中心：水務(wù)行業(yè)應(yīng)用中心是物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的上層控制中心，根據(jù)水務(wù)行業(yè)需求進(jìn)行應(yīng)用平臺(tái)及APP 的開發(fā)，接收水務(wù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并控制NB-IoT 終端。

 

NB-IoT 在智慧水務(wù)行業(yè)的潛在應(yīng)用場(chǎng)景

考慮到NB-IoT 技術(shù)的具體特性， NB-IoT 比較適合應(yīng)用于低功耗/ 長待機(jī)、深覆蓋、大容量有需求的低速率業(yè)務(wù)。另外，由于NB-IoT 移動(dòng)性較弱，更適合靜態(tài)或非連續(xù)移動(dòng)、非實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，并且這些業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延也并不是很敏感。具體到水務(wù)行業(yè)，可以考慮應(yīng)用NB-IoT 的業(yè)務(wù)類型和業(yè)務(wù)場(chǎng)景如下：

■ 自主異常報(bào)告業(yè)務(wù)類型。如智能消火栓、智能井蓋等設(shè)備狀態(tài)異常的通知報(bào)警等，上行數(shù)據(jù)極小數(shù)據(jù)量需求（十字節(jié)量級(jí)），周期多以月、天為單位。

■ 自主周期報(bào)告業(yè)務(wù)類型。如智能水表的測(cè)量報(bào)告、水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳報(bào)告等，上行較小數(shù)據(jù)量需求（百字節(jié)量級(jí)），周期多以天、小時(shí)為單位。

■ 網(wǎng)絡(luò)指令業(yè)務(wù)類型。如抄表請(qǐng)求、水樣取樣請(qǐng)求、開啟/關(guān)閉設(shè)備（綠化灌溉）、屋頂水箱鎖觸發(fā)等，下行極小數(shù)據(jù)量需求（十字節(jié)量級(jí)），周期多以天、小時(shí)為單位。

■ 軟件更新業(yè)務(wù)類型。如水務(wù)業(yè)務(wù)相關(guān)軟件打補(bǔ)丁或更新，上行下行較大數(shù)據(jù)量需求（千字節(jié)量級(jí)），周期多以年、月為單位。

 

時(shí)間：2018-7-20