基于nb-iot的远程智能抄表应用研究
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远程抄表技术需要满足低功耗、广覆盖、易接入 等方面的要求，窄带物联网 NB-IoT 适应了远程抄表的 网络传输的基本要求，能够有效解决远程抄表过程中 所面临的各项问题。例如，在水表的抄表中要求信号 能够具有较强的穿透能力，在燃气抄表中要求能够具 有良好的实时性。通过设计对应的 APP 可以实现不同 用户对于数据的读取以及反馈，也可以方便自来水公 司、供电公司等管理部门进行科学计量与数据分析。
1 系统方案设计
1.1 NB-IoT 通信技术 NB-IoT 属于 LPWAN 的授权频段的技术应用，根
据规定工作在 500 MHz ～ 1 GHz。在实际工程应用中 采用了超级电容以及 PSM 等节电技术，NB-IoT 的使用
收稿日期：2019-10-06 基金项目：2017 年扬州市创新能力建设计划项目——高等院 校合作专项（YZ2017284）；2019 年江苏高校“青蓝工程” 培养对象——优秀青年骨干教师。 作者简介：唐明军（1982-），男，江苏高邮人，硕士研究生， 副教授，扬州工业职业技术学院信息学院院长，主要研究方向为 嵌入式系统开发、智能仪器仪表。
寿命超过了 10 年，能够满足远程抄表对长距离数据传 输以及低功耗等方面的实际需求 [2]。
NB-IoT 技术采用的调制方式可以保证数据的重传 与比对，有效提升了数据通信的可靠性。NB-IoT 远程 抄表与目前其它的数据通信方式对比具有显著的优势。 1.2 系统架构
远程抄表的对象就是在空间分布较为分散的各种 水表、电表等仪表（多为智能仪表，传统的机械表可 以采用转换仪器实现智能化数据输出）。因为仪表一 般都处于较为隐蔽的场所，所以在传输过程中信号会 产生额外的损耗。同时，由于仪表位置与接收终端位 置的水平高度不同，信号传播也会产生一定的损耗。 根据测算，数据传输过程中产生的总体损耗一般会达 到 20 dB 左右，因此在远程抄表中要充分考虑到现实 的问题，远程抄表系统架构如图 1 所示。
关键词：窄带物联网；远程抄表；射频；无线
Apr Reading Technology Based on NB-IoT
TANG Ming-jun （School of Information Engineering，Yangzhou Polytechnic Institute，Yangzhou 225127，China）
Key words：Narrow-band Internet of Things；remote meter reading；radio frequency；wireless
0 引 言
随着信息技术的快速发展以及大数据的实际应用， 物联网技术已经在社会各个领域取得了重要应用 [1]。 根据物联网协会统计数据，预测到 2020 年，物联网将 达到百亿级通信连接规模。在传统的 H2H 模式到 M2M 模式下，人工对水表、电表、热能表以及燃气表的抄表 存在劳动力成本高、计量不精确等方面的问题。应用 GPRS 技术可以实现远程抄表，但是 GPRS 同时存在定 位能力差、信号弱以及数据更新不及时等方面的弊端。
2020 年 1 月 10 日第 37 卷第 1 期
ｄｏｉ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２０．０１．０５４
Telecom Power Technology
Ｊａｎ． １０，２０２０，Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． １
设计应用
基于 NB-IoT 的远程智能抄表应用研究
唐明军 （扬州工业职业技术学院 信息工程学院，江苏 扬州 225127）
数据库
水表 电表 燃气表 热能表
窄带物联网终端 窄带物联网终端 窄带物联网终端 窄带物联网终端
窄带 物联 网通 信基 站
安全 防火 墙
图 1 远程抄表系统架构图
后台管理系统 后台管理系统
2 NB-IoT 远程抄表关键技术
2.1 核心网 远程抄表所涉及到的水表、燃气表、电表以及热
摘要：窄带物联网 NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）具有低功耗、信息吞吐率高、覆盖范围广以及性价比 高等方面的优势，可以实现对燃气表、电表、水表以及热能表等多个仪表的远程数据读取，解决传统抄表人工劳动强度大、 计量不准确等实际问题。通过对 NB-IoT 模块进行射频测试与上位机软件分析，对 NB-IoT 的发射功率衰减进行了传播有效 性的测试。结论表明，应用 NB-IoT 实现远程抄表具有显著的技术优势与实用价值。
Abstract：Narrow-band Internet of Things has the advantages of low power consumption，high information throughput， wide coverage and high cost-effective. NB-IoT can realize remote data reading of gas meter，electricity meter，water meter and heat meter，and solve practical problems such as high labor intensity and inaccurate measurement of traditional meter reading. Through the radio frequency test of NB-IoT module and the analysis of PC software，the transmission efficiency of NB-IoT transmission power attenuation is tested. The conclusion shows that the application of NB-IoT in remote meter reading has obvious technical advantages and practical value.
1 系统方案设计
1.1 NB-IoT 通信技术 NB-IoT 属于 LPWAN 的授权频段的技术应用，根
据规定工作在 500 MHz ～ 1 GHz。在实际工程应用中 采用了超级电容以及 PSM 等节电技术，NB-IoT 的使用
收稿日期：2019-10-06 基金项目：2017 年扬州市创新能力建设计划项目——高等院 校合作专项（YZ2017284）；2019 年江苏高校“青蓝工程” 培养对象——优秀青年骨干教师。 作者简介：唐明军（1982-），男，江苏高邮人，硕士研究生， 副教授，扬州工业职业技术学院信息学院院长，主要研究方向为 嵌入式系统开发、智能仪器仪表。
寿命超过了 10 年，能够满足远程抄表对长距离数据传 输以及低功耗等方面的实际需求 [2]。
NB-IoT 技术采用的调制方式可以保证数据的重传 与比对，有效提升了数据通信的可靠性。NB-IoT 远程 抄表与目前其它的数据通信方式对比具有显著的优势。 1.2 系统架构
远程抄表的对象就是在空间分布较为分散的各种 水表、电表等仪表（多为智能仪表，传统的机械表可 以采用转换仪器实现智能化数据输出）。因为仪表一 般都处于较为隐蔽的场所，所以在传输过程中信号会 产生额外的损耗。同时，由于仪表位置与接收终端位 置的水平高度不同，信号传播也会产生一定的损耗。 根据测算，数据传输过程中产生的总体损耗一般会达 到 20 dB 左右，因此在远程抄表中要充分考虑到现实 的问题，远程抄表系统架构如图 1 所示。
关键词：窄带物联网；远程抄表；射频；无线
Apr Reading Technology Based on NB-IoT
TANG Ming-jun （School of Information Engineering，Yangzhou Polytechnic Institute，Yangzhou 225127，China）
Key words：Narrow-band Internet of Things；remote meter reading；radio frequency；wireless
0 引 言
随着信息技术的快速发展以及大数据的实际应用， 物联网技术已经在社会各个领域取得了重要应用 [1]。 根据物联网协会统计数据，预测到 2020 年，物联网将 达到百亿级通信连接规模。在传统的 H2H 模式到 M2M 模式下，人工对水表、电表、热能表以及燃气表的抄表 存在劳动力成本高、计量不精确等方面的问题。应用 GPRS 技术可以实现远程抄表，但是 GPRS 同时存在定 位能力差、信号弱以及数据更新不及时等方面的弊端。
2020 年 1 月 10 日第 37 卷第 1 期
ｄｏｉ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２０．０１．０５４
Telecom Power Technology
Ｊａｎ． １０，２０２０，Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． １
设计应用
基于 NB-IoT 的远程智能抄表应用研究
唐明军 （扬州工业职业技术学院 信息工程学院，江苏 扬州 225127）
数据库
水表 电表 燃气表 热能表
窄带物联网终端 窄带物联网终端 窄带物联网终端 窄带物联网终端
窄带 物联 网通 信基 站
安全 防火 墙
图 1 远程抄表系统架构图
后台管理系统 后台管理系统
2 NB-IoT 远程抄表关键技术
2.1 核心网 远程抄表所涉及到的水表、燃气表、电表以及热
摘要：窄带物联网 NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）具有低功耗、信息吞吐率高、覆盖范围广以及性价比 高等方面的优势，可以实现对燃气表、电表、水表以及热能表等多个仪表的远程数据读取，解决传统抄表人工劳动强度大、 计量不准确等实际问题。通过对 NB-IoT 模块进行射频测试与上位机软件分析，对 NB-IoT 的发射功率衰减进行了传播有效 性的测试。结论表明，应用 NB-IoT 实现远程抄表具有显著的技术优势与实用价值。
Abstract：Narrow-band Internet of Things has the advantages of low power consumption，high information throughput， wide coverage and high cost-effective. NB-IoT can realize remote data reading of gas meter，electricity meter，water meter and heat meter，and solve practical problems such as high labor intensity and inaccurate measurement of traditional meter reading. Through the radio frequency test of NB-IoT module and the analysis of PC software，the transmission efficiency of NB-IoT transmission power attenuation is tested. The conclusion shows that the application of NB-IoT in remote meter reading has obvious technical advantages and practical value.