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长沙供水有话说,小口径NB远传阀控水表应用及效果(宝贵经验总结)

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2022-04-28  来源:环球表计  浏览次数:170
 摘要:近年来,在实现小口径NB-IoT远传阀控水表使用的道路上,长沙供水一直在积极探索中。接下来,跟随小编的脚步,让我们一起来看看从使用到发现问题到测试的过程中,有哪些经验是值得同行深思与重视的?

近年来,在实现小口径NB-IoT远传阀控水表使用的道路上,长沙供水一直在积极探索中。接下来,跟随小编的脚步,让我们一起来看看从使用到发现问题到测试的过程中,有哪些经验是值得同行深思与重视的?

长沙供水从2012 年开始使用小口径智能水表,历经九年,在线远传水表数量从最初的1000 多台增加到了如今的102 万台。这些水表品牌不同,传输方式各异,但有一个共同点:都是集中器式阀控水表。笔者认为NB 技术应该是未来智能水表传输方式的主流,但在长沙供水NB 阀控水表取代LoRa 阀控水表进入规模应用,NB-IoT 水表非实时在线的机制对阀控的影响无法忽略……..
长沙供水对小口径NB-IoT远传阀控水表的应用探索
长沙供水有限公司 李波翰/黄立强

 

长沙供水从2012年开始使用小口径智能水表,历经九年,从无到有,逐步编制了自己企业的通讯规约;自主搭建了远传集抄平台;开发了基于远传远控数据的各项应用(水费日结算、预付费、自动开关阀、短信服务通知等),形成了一套相对成熟的应用和管理体系。历经九年,在线远传水表数量也从最初的一千多台增加到了如今的102万台。这些水表品牌不同,传输方式各异,但有一个共同点:都是集中器式阀控水表。

 

长沙供水对远传水表的使用思路是主站功能做加法,表端功能做减法,因此将水量水费计算、预结算、自动开关阀等功能交由主站服务器实现,表端仅要求具备基本的抄读、上报、阀控功能,这样既可以方便地根据政策、管理的需要对价格、水量管控等参数在主站服务器进行调整,又可以降低水表端的采购成本,减少故障率和表端软硬件被破解风险,但前提是要求水表实时在线,集中器式水表无疑完全符合要求。

 

集中器式水表具备实时在线功能,可以实现实时抄表、实时接收主站指令、实时上报抄表数据、指令执行情况及水表状态信息,但在实际使用过程中,发现集中器式水表(尤其是LoRa水表)也有一些不足,主要是:

集中器的安装选址问题

在老旧城区改造使用集中器水表,最头疼的就是集中器的选址,既要考虑信号覆盖范围,又要考虑安装位置是否方便运维、是否获得权利人认可,最重要的就是安装位置可得到持续供电。在运营实践中,就遇到过供电主体不再供电导致大批水表无法传输数据的情况。另外和各供电主体进行电费定期结算也是非常繁琐的,实践中长沙供水将这项工作纳入到厂商有偿售后服务范围,通过明确结算标准、定期与厂商结算的方式进行了管理优化。

影响水表传输率的因素繁多

有线断路短路,无线干扰屏蔽,集中器故障、断电、sim卡断网等都会造成单块多块、甚至一个小区的水表传输中断的情况。

水表更换困难

长沙供水经历了两轮智能水表定点定期招标采购,有一些厂商第二轮没有中标,但其水表仍然在线,这些厂商的水表单块更换比较困难:有线水表虽然实现了互通互换,可以使用其他厂商的有线水表,但却存在着维护责任不明的问题,而无线水表则因为未能统一下行协议,只能单块向原厂商购买或使用机械表退出远传序列。另外,更换集中器水表还要进行集中器设置并调整集抄系统数据,在供水企业员工尚不具备操作技能的情况下,就需要厂商进行业务联动,这也给水表更换带来一定困难。


2017年,随着NB-IoT技术在智能水表行业开始商用,全国各地水司纷纷试水,而作为“敢为人先”的长沙供水之所以迟迟未动,表现出异常的谨慎,原因就在于“阀控”。

了解NB-IoT水表的优势,如具备独立通讯模块,水表数据无需通过采集器、放大器、集中器进行中转;相比其他通讯方式(2G3G4G)功耗更低、待机更久、网络覆盖更广更强、无需调试安装方便等,这些优势确实可以解决使用集中器水表遇到的问题和困难,但更加清楚NB-IoT水表非实时在线的机制对阀控的影响。


怎么让NB与阀控进行完美对接,长沙供水此次广泛收集了各水表厂商的意见,也参考了NB燃气表的一些做法,提出了在表端建立自唤醒机制的方案,即表端在成功执行主站关阀指令后,可在最长七天内以30分钟至120分钟的频率进行自唤醒(后调整设置为2天内每60分钟自唤醒一次),并要求此参数可通过远程批量调整。为确保特殊情况下的及时开阀复水(用户期限后交费的情况),同时还提出水表应具备人工表端按键唤醒功能。


2020年初,经过与合作厂商的技术和商务洽谈,长沙供水启动了小批量NB水表的试点工作。试点地点设在一个待接管的户改别墅区,小区一千多户全部更换为NB水表后接管。


水表上线后,主要从数据传输情况、传输数据准确情况、阀控情况三个方面对试点水表进行了测试。

传输率方面试点的水表平均传输率在97%左右,影响传输的原因主要为运营商网络信号、通讯平台和主站机制方面,就试点水表而言,长沙供水认为在运营商信号覆盖强的地方,NB传输方式的远传水表可以满足业务要求,少数水表处于信号不佳的地方,也可通过厂商服务或运营商信号增强的方式解决传输问题。

传输准确率方面长沙供水随机抽取40块水表进行现场抄读,并与当天凌晨上报数据进行比对,平均差异水量低于0.4立方米,NB水表的上报准确率可以满足使用要求。

阀控方面长沙供水对9块欠费水表下达了关阀指令,第二天所有关阀指令均在通信后一分钟内得到执行,关阀成功率100%;用户在缴纳水费后,长沙供水远程下达了开阀指令,有2块水表因厂商维护人员在现场进行了现场开阀,6块水表水表在自唤醒机制中执行了开阀指令,最短耗时1分37秒,最长耗时1小时50分,1块水表在自唤醒机制结束后,在第二天正常通讯时间执行了开阀指令,耗时11小时34分。


从试点情况来看,NB水表的传输率和准确率可基本满足使用要求,但开阀指令耗时的不稳定性将可能使长沙供水后续面临巨大的服务压力。对此长沙供水进一步提出了紧急开阀的方案:表端具备紧急开阀按键,阀门执行主站指令关阀的情况,触发按键后阀门立即开启并保持48小时(此时限参数可远程批量调整),同时向主站报送紧急开阀及阀门状态等数据,后续响应机制为:

  1. 紧急开阀期间水表未收到主站开阀指令,阀门在48小时后立即关闭,紧急开阀按键无法再次开阀,直至收到主站开阀指令后,阀门方能打开,按键恢复初始状态;

  2. 紧急开阀期间水表收到主站开阀指令,开阀状态保持,按键恢复初始状态。目前试点厂商可以批量生产这些新功能的NB水表。

 

结合试点情况,对NB水表和LoRa水表的特性进行了比对:

 

NB传输

LoRa传输

备注说明

发展方向

国家主导

企业主导

国家将NB通讯列入5G技术范围。

采购价格

一般

一般

单表价NB略高于LoRa,如考虑LoRa集中器中继器运维费用,NB略低

通讯成本

约3元/表/年

约1元/表/年

质保期内NB通讯成本已含在表价中

通讯数据安全性

NB是国家专有网络,LoRa是公共网络

抗干扰性

LoRa易受同频段设备干扰

安装环境适应性

均不适合地埋,LoRa仅能集中安装,且需要集中器取电,NB无需集中器,可集中也能分散

远传调试便捷性

简单

复杂

LoRa需专业人员调试,采集调试数据需写入集抄系统

传输稳定性

较好

网络环境不好时,LoRa集中器下所有水表均受影响,NB仅范围内水表受影响

实时抄表

NB水表平时休眠,仅通讯时可抄表

阀控适应性

一般

较好

NB水表增加关阀后自唤醒机制、表端唤醒机制及紧急开阀功能后,阀控适应性可变为“好”LoRa水表集中开关阀有排队导致开阀迟滞情况

更换适应性

更换在线NB水表,新表可以为任何厂商的水表,也可以用NB水表更换任意非地埋水表;更换在线LoRa水表,只能用NB水表或原厂家LORA水表

更换便捷性

较好

一般

LoRa水表需更改系统远传调试数据,相比普通机械表换表,NB水表需先注册,需确保IMEI号准确。

长沙供水集抄系统兼容性

一般

现有集抄系统是专为集中器远传水表开发,NB水表虽可使用,但需进行完善

综上所述,笔者认为NB技术应该是未来智能水表传输方式的主流,但在长沙供水,NB阀控水表取代LoRa阀控水表进入规模应用,还要满足以下条件:


一、长沙供水的集抄系统仅在基本功能上实现了对NB水表的兼容,尚未对NB水表自动开关阀功能进行有效完善,尚未针对NB通讯模式进行系统机制优化等无法满足后续更细化的管理要求,还需要开发对NB类水表相关数据的分类统计等,这就要求需要根据NB通讯的特点编制自己的NB通讯规约,在统一规约的基础上完善集抄系统机制和功能,并在业务上进行配套完善,以实现对NB水表的有效管理。


二、在保障NB水表通讯上,部分试点水表安装区域信号较弱,出现连续未传输水表,虽然可以通过厂商调整天线或要求运营商加强信号的方式解决,但是环境信号条件越恶劣,水表在通讯上消耗的电量就越大,电池损耗也就越大。有可能无法保证水表的使用寿命。因此可更换电池设计将是后续采购使用中的必须。


三、在NB数据传输上,长沙供水采取的是非透传方式,水表上报数据通过运营商平台初步解析后再进入主站,传输的及时性和可靠性还没能得到充分验证;另外,主站下发指令的数量、频次及时间戳的准确性也有可能与运营商通讯规则冲突导致指令失败,在多次测试中,主站下发的指令就出现了IP被禁导致指令发送不成功或延时的情况,这些都需要与运营商进行深入沟通探讨后进行解决。


总之,供水企业是民生服务型企业,做的每一个决策既要符合企业可持续发展的要求,更要不断满足人民对美好生活的向往,水表作为联系千家万户的纽带,一头代表了供水企业的发展基石,一头连接着民众不断提升的服务需求,长沙供水水表选型的目标始终都会是:与合作伙伴共同努力,让这根与民众联系的纽带更加紧密。

 
 
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