NB-IoT智能水表行业现状及案例

智能水表系统是将计量传感器、数据传输技术和微处理器智能控制技术结合在一起的一种远程计量、测控、抄读系统，是实现自来水行业水资源管理、水表抄读、水费收费管理自动化、数字化、网络化的管理系统。

目前实现数据传输技术主要包括以下几种：①采用有线网络；②借助运营商移动网络GPRS/CDMA网络；③利用短距离无线传输技术。

1.有线网络总线方式

如图11.21所示，智能水表直接连接在总线上，每条总线可接约128只水表，再将总线接到集中器上，集中器通过总线转换器，最后接入管理计算机，实现网络自动抄收管理的目的。这种方式比较适合小区物业等局域抄表。

图11.21 总线抄表方式

2.利用运营商公网GPRS/CDMA方式

利用运营商的移动网络，实现无线抄表是一种适合大范围部署的解决方案。一般采用GPRS/CDMA的网络。

如图11.22所示，用户水表中的采集器直接将数据传输到集中器，然后集中器通过GPRS/CDMA网络将数据录入到服务器中，实现网络自动抄收管理的目的。该方式实现了远程无线抄收，可以在任意地方实施抄表，简单、灵活、方便。

如果某一小区内某栋楼的数据读取失败，可由抄表人员进入每栋楼进行手动抄表，再将手抄器的数据导入管理计算机上进行数据管理，实现自动抄收管理的目的。

3.短距离无线通信方式

以ZigBee为例，如图11.23所示，在这种部署方式中，用户水表中的采集器直接将数据传输到ZigBee集中器，然后ZigBee集中器通过GPRS/CDMA网络或有线网络将数据录入到服务器中，实现网络自动抄收管理的目的。

ZigBee支持三种主要的自组织无线网络类型，即星形结构、网状结构和簇状结构。其中，网状结构具有很强的网络健壮性和系统可靠性。

这些抄表方式存在的问题总结如下：

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图11.22 GPRS/CDMA抄表方式

图11.23 短距离无线通信抄表方式

（1）覆盖问题

目前，国内很多水表安装在管道井、楼道内、室内或地下，安装环境相对复杂。因此有线网络存在布线复杂、后期维护困难等问题，且成本较高。同时采用传统的运营商公网时，对网络覆盖要求较高，为保证传输效果往往需要加装信号放大器，但效果不尽人意。

（2）数据传输安全和可靠性

对于传统的人工抄表方式，经常由于人为原因出现数据抄录错误，无法保证数据可靠性。对于通过ZigBee等短距离无线通信技术进行智能水表的数据传输，由于利用的是非授权频谱建立的自组网，容易受到干扰，数据传输的可靠性和稳定性较低；另外，其数据管理技术水平良莠不齐，数据传输、数据管理的安全令人担忧。

（3）功耗

使用传统GPRS/CDMA公网进行数据传输的智能水表的高功耗问题是供水企业迫切需要解决的问题。如需外接电源，将增加成本，且由于水表的很多安装位置外接电源不方便，水表终端一般采用电池供电的方式，如内置电池，由于功耗大，需频繁更换电池，增加维护成本和管理难度。因此，对功耗要求非常苛刻，一般而言，电池的使用时间至少要在3～6年，而目前终端很难满足。

（4）成本

无论是家庭用户，还是企业用户，抄表终端的成本始终是绕不开的话题，特别是对于海量连接数的家庭用户，对于成本更为敏感。抄表终端的成本包括两个部分：第一，一次性改造或者安装的成本；第二，系统的运行成本。最好的方案应当是一次性投入的成本尽可能低，无运行成本或运行成本非常低。而目前的表体费用较高，对于沿用传统的上门抄表模式的供水企业，人工监控成本也很高。

目前智能水表市场增长迅速，市场前景广阔。2015年我国水表产量7000万台，其中智能水表1500万台，出口水表约1000万台，国内销售的6000万台最主要应用于新建楼盘与住宅改造。虽然目前国内房地产市场已经趋近平稳，但棚户区改造同样是巨大的市场。随着技术的不断提升以及智慧城市的演进，智能水表行业将稳步发展。

2016年之前智能水表产量一直以近20%的速度增长，预计新一代的物联网以及NB-IoT智能水表将很快实现批量生产，将大大满足市场需求。《水表行业“十三五”发展规划纲要》指出，“十三五”期间智能水表（含智能应用系统）销售收入占全部水表销售比例要达到40%，伴随着政策向好，智能水表的市场规模也将稳步提升，预计增速将达到28%，到2020年智能水表的渗透率将接近45%，年出货量4500万台。根据渗透率提升的预测以及销售收入的预计增幅比例，假定未来40%～50%的新增水表需求为智能水表，按我国当前约4.5亿家庭用户以及智能水表价格270元/台计算，预计未来五年我国将新增智能水表超过1.5亿台，对应规模将达到超过400亿元，相较于当前每年50亿元的市场规模将有显著提升。