1、2NB-loT智慧水表水-深2.1水务行业普遍存在的痛点问题目前，供水行业商业运营模式是：供 水企业-水表-客户。作为供水企业与客户 联系的重要纽带-水表，其安全、可靠、准 确计量和科学、规范管理十分重要。长期以来，供水行业在运营管理中存 在许多痛点，如：因供水设施故障导致的 漏损问题、因水表故障导致的贸易纠纷问 题、因人工费用上升导致的运营成本增加 问题等等。首先，产销差是供水企业最大的痛点。 产销差居高不下将直接影响供水企业的经 济效益。据中国城镇供水排水协会2016年 城市供水统计年鉴统计，2015年国内 603个建制市供水企业平均产销差率为 20.72%,按照2015年603个建制市供
2、水 量415亿立方米计算，2015年603个建制 市产销差水量（即管网漏损、计量损失、 盗用水、无收益用水等）约86亿立方米， 相当于每年漏损掉三峡水库五分之一的库 容量。产销差主要来自几个方面，一是物 理漏损，主要是供水管网的漏损，这类漏 损由于管网大多埋于地下而不易及时发现； 二是表观漏损，主要是水表计量误差；三 是免费及非法用水等。虽然针对产销差问题，国内许多供水 企业采取了很多防控措施，但由于供水区 域大、人工监控成本高、人工管理滞后等 原因，产销差控制形势依然严峻。其次，是贸易结算问题。水表作为供 水企业与客户进行贸易结算的重要依据, 旦出现故障或者人工抄录数据错误等情 况，都势必导
3、致客户或供水企业利益受损。目前，大多数供水企业都是通过人工 以1个月、2个月甚至更长时间为周期抄读 次水表，发现问题的周期长、历史用水 状况无法还原，需耗费大量人力物力解决 纠纷。同时，由于水表人工管理周期长, 易产生违法用水行为，从而增加了供水企 业的产销差。三是运营成本不断上升问题。为了解决上述问题，许多供水企业开 始使用智慧水表。，2.2传统智能水表存在的问题供水企业在传统智能水表的使用过程中，因为数据传输和数据本身的安全、智能水 表设备功耗大及无线网络覆盖能力弱等问题，增加了管理的难度和成本。具体如下：2.2.1数据传输安全问题目前，许多供水企业是通过小无线等 技术进行智能水表的数据传
4、输。由于利用 的是非授权频谱建立的自组网，其抗干扰 性、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。2.2.2功耗问题传统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, 将增加沟通成本；如内置电池，则由于功 耗大，需频繁更换电池，将增加维护成本 和管理难度。目前，国内小口径水表一般 国家强制周期更换时间为6年，但目前许 多智能水表的电池仅能使用两、三年。如 果供水企业对数据发送频次要求稍高，则 电池可能需要每年、甚至更短时间更换。2.2.3网络覆盖问题目前，国内很多水表安装在楼道内、 室内或地下，安装环境相对复杂。因此对 网络要求较高，为保证传输效果往往
5、需要 加装信号放大器，但效果不尽人意。2.2.4大量水表的接入问题未来，供水企业水表将逐步智能化， 仅深圳地区未来水表数量将超过300万只。 数量众多的水表，如使用小无线等方式进 行数据传输，将难以实现大量智能水表数 据通讯的统一网络搭建。如采用众多小区 域单独管理的模式，贝U将增加供水企业的 管理难度和成本；另一方面，不同供应商 生产的智能水表通讯方式不统一，供水企 业在大规模使用智能水表时，需耗费大量 人力、物力、财力解决智能水表间的互联 互通问题。，2.3深圳水务集团NB-loT智慧水表实践2.3.1三方合作背景为解决供水企业抄表的痛点及传统智 能水表存在的问题，2016年5月31日，深
6、 圳水务集团、中国电信和华为技术有限公 司在深圳签署智慧水务战略合作框架协 议，宣告正式开展基于NB-loT的智慧 水务战略合作。NB-loT智慧水表旨在提 供一个可复制的解决方案。该方案运用 NB-loT高安全、广覆盖、低功耗、大连 接广域通信技术，实现对智慧水表的流量 信息实时采集、设备状态监测、控制指令 下发等远程操作，将采集的水表数据和状 态信息进行及时分析和处理，从而实现更 有针对性、科学性的动态管理，提升智慧NB-loT智慧水表具备以下特点：采用先进的NB-loT广域通信技术，电 信无线频谱资源，实时采集城市供水终 端信息；端到端的安全技术保障数据安全和接入 安全；信息共享平台，构
7、建基于物联网和云计 算的智能表务管理平台。水表的管理效率和服务水平ONB-loT四大优势运营级安全双向鉴权空口严格加密专用频谱广覆盖低功耗50K连接数每个小区频增效率高小包数据发送特征终端极低激活比20db增益窄带功率谱密度提升重传次数编码增益10年电池寿命简化协议，芯片功耗低功能效率高发射/接收时间短2.3.2 NB-loT智慧水表技术优势NB-loT智慧水表的技术特点有助于解决上述传统智能水表面临的问题，而且带来 后续应用场景的高可拓展性，具体如下：提升表务运维及管理效率针对水务抄表普遍存在的痛点：NB-loT 智慧水表有助于降低抄表成本、实时数据 分析、科学表务管理、及时故障排查，降 低
8、运营成本，提升运营效率；针对传统智能水表的数据安全问题：NB -loT智慧水表端到端的安全管理方案，保 障数据可靠性。电信网络基于授权频谱组 建的网络，其抗干扰能力、数据安全性、 技术服务等方面均有高安全性保障，同时 易于推广，对于计费水表的数据整体安全 提供可靠保障；针对传统智能水表的功耗问题：配合低功 耗的信号采集单元；NB-loT技术显著降 低能耗，经测试表明，在普通环境下NB-loT水表功耗在数据采集一天两次的 频率上可以满足连续使用6年的规格要求；针对传统智能水表的网络覆盖问题：广域 低功耗NB-loT技术，具备广覆盖，容量大, 可靠性高的优势，可协助解决水表安装密集 或分散,安装位
9、置条件复杂等网络覆盖问题;针对传统智能水表的大规模连接问题：建立 统一的loT平台,可以承接不同的物联网应用。 为水司应用解决多家供应商协议的兼容性, 简化不同供应商的集成。满足水表终端接入 便捷性的要求，满足互联互通互换的大规模 连接问题；后续可拓展到水务其他领域满足智慧水表业务应用的同时，可拓展到智能管网、漏损监测、水质监测以及业务增值等 智慧水务相关业务。未来可拓展/复制到全国水务公司的智慧水表业务应用3NB-loT智慧 水表解决方案8 3.1 NB-loT智慧水表整体解决方案NB-loT智慧水表解决方案是围绕水 务公司精细化运营管理需求构建的端到端 行业解决方案，借助物联网、云计算、大
10、 数据等技术，将海量水务信息进行及时采 集、分析与处理，帮助水务公司提升运营 管理效率、以更加精细和动态的方式管理 水务系统的整个生产、管理和服务流程, 实现水务企业对内管理创新和对外服务创 新，从而实现智能化管理和决策。业务应用基础信,息应里I报表计费管理表务官理智能 扌煖官网信息节水瀬管网监测分区计量智慧管网loT平台NB-loT智慧水表解决方案按照云、 管、端的系统架构来建设，以满足ICT未 来演进的需求，方案包括终端层、网络层、 云平台、loT平台和水务应用层等几个层 面，通过物联网、云计算、大数据等技术 将各个层面整合统一为有机的整体，支撑 智慧水务应用的构建和快速上线。8 3.2
11、NB-loT智慧水表解决方案优势3.2.1 800M频段信号覆盖特性更优中国电信的800M频段在信号穿透力和 覆盖度上拥有较大的优势，能够充分保障 智慧水表等业务在复杂应用环境下的数据 信号传输的稳定性与可靠性。中国电信已 启动800M NB-loT试点工作，预计2017 年6月底前完成NB-loT端到端业务运营测 试和验证，将在全国范围率先进行业务试 商用。3.2.2专网服务保证数据传输安全可靠中国电信物联网业务基于物联网移动 核心网专用网元，与传统网络区隔，防止 恶意网络攻击，可帮助企业实现终端访问 控制和流量控制以及企业内外网隔离，为 客户提供可靠、稳定的网络。同时，中国 电信提供物联网
12、无线VPDN增值服务，利 用L2TP或GRE隧道技术为物联网客户构 建与公众互联网隔离的虚拟专用网络，满 足客户的物联网无线终端访问客户内部网 络的需求。3.2.3智能网络可感知、可管理通过整合通信网络能力与IT运营能力， 为水务公司、水表厂商提供可感知、可诊 断、可控制的智能网络，满足客户对终端 的工作状态、通信状态等进行实时自主查 询、管理的需求。同时为满足物联网客户 在终端制造和销售过程中的生产测试阶段、 库存阶段、正式使用阶段中对网络的不同 使用需求，提供号码的一次激活期、静默 期、二次激活期功能。3.2.4 loT平台使能水务应用快速构建和 部署loT平台丰富的协议适配能力，可支 持
13、海量多样化终端设备接入，基于统一规 约和统一接口，loT平台可实现不同品牌、 不同型号水表以及不同应用平台统一接入 和管理，互联互通。同时，开放的API可 实现水务应用快速集成，实现快速构建和 部署。4NB-IOT智慧水表 给供水企业及城市 治理带来的变革提, 4.1提高社会管理水平，彰显企业社会责任 4.2减少表观漏损，提高企业经济效益NB-loT智慧水表的应用，使得供水 企业高质量地大规模应用智能终端变为可 能。除了能实时监控漏损，降低供水企业 的产销差外，NB-loT智慧水表还提供更 精准的计量（可计量到升）和用水异常监 控，可增加售水收入、减少贸易纠纷，也 为供水企业提供增值服务创造了
14、机会。，4.3提升管理效率，降低管理成本4.3.1与现有管理模式比与供水企业现有管理模式相比,NB-loT 智慧水表每天高频次水量数据采集能力可使 供水企业对所有的水表运行状况了如指掌, 从而大大降低人工管理成本，提高管理效率。4.3.2与传统智能水表比与传统智能水表管理相比，NB-loTW 慧水表高密度、高精度、多维度采集功能是 T殳智能水表不具备的，这对于供水企业监 控小区漏损和用户用水模式分析具有非常重 要的意义。同时，NB-loT智慧水耕I靈 能水表能更好地解决了互联互通问题，降低 供水企业隹度。新技术将推动智慧 水务快速发展loT产业进入战略机遇期智慧水务所需技术逐步成熟2016年以
15、来，以物联网为代表的信息通信技术，深刻改变着传统产业形态和人们的 生活方式，催生了大量新技术、新产品、新模式，引发了全球数字经济浪潮。对物联网 产业发展前景的普遍看好和政府、企业的战略性投入推动物联网迅速进入以“云-管-端” 体化布局为模式的生态构建新阶段。，5-1 loT产业进入战略机遇期政府层面，各国高度重视物联网新 一轮发展带来的产业机遇，在战略设计、 产业生态组织、政策环境建设、大规模应 用示范方面大力推进，抢抓物联网机遇的 意向非常突出。资本层面，同样看好物联网发展前景, 对从事物联网相关公司的投资持续增加。 自2012年以来，物联网领域创业企业融 资达到1260亿美元。产业层面，产
16、业巨头纷纷制定其物联 网发展战略，华为、亚马逊、苹果、微软、 Intek高通、SAP、IBM、阿里巴巴、腾 讯、XX、GE、AT&T等全球知名企业 均从不同环节布局物联网，产业大规模发 展的条件正快速形成。企业层面，物联网技术是工业/制造业 （包括水工业）转型升级的基础。工业/制 造业转型升级将推动在产品、设备、流程、 服务中物联网感知技术应用，网络连接的 部署和基于物联网平台的业务分析和数据 处理，加速推动物联网突破创新。在对 2000位企业领导的访谈中：75%处于初期阶段75%的企业逐步开始连接设备、收集数据，但并未利用数据洞察来创 造价值。69%的企业持有很高的 期望值69%企业对物联网
17、所派生的全新业务模式期望很高，认为物联网可以 通过全新业务模式和收入流，改善他们的业务线。55%的企业计划将5%以 上的收入用于投资55%的企业预计未来5年内物联网投资在收入中的占比会提升到5% 以上。数据来源旧M（中国）商业价值研究院丿 5.2智慧水务所需技术逐步成熟万物互联在推动海量设备接入的同时, 将在网络中形成海量数据，预计2020年全 球联网设备带来数据将达到44ZB6,物联 网数据价值的发掘将进一步推动物联网应 用呈现爆发性增长，促进生产生活和社会 管理方式不断向智能化、精细化、网络化 方向转变。以物联网（loT）技术为基础，连接 生产现场的各类传感器、执行器，进行大 量数据采集并
18、实时或离线分析，实现运行 监控、预测维护、制造协同等成为垂直行 业新的技术趋势。对loT海量数据进行分 析需要庞大的计算能力，这成为云计算、 大数据与loT相互结合的最大动力。2015 年以来，来自IT、互联网和制造业的巨头 纷纷发布其面向loT场景的云计算服务。 包括微软发布了 “AzureloT”服务，将现 场数据发送至Azure平台进行进一步分析, 制造业巨头GE发布了 “Predix Cloud” 平台，可以通过内置在发动机、发电机等 产品上的 Tredix Machine,将现场数据 发送至Predix平台，用户可以利用开放的 PaaS环境开发APP应用对数据进行分析。 亚马逊发布了
19、 “AWSIoT”服务，可以通 过连接生产、生活中的各类设备，并利用 AWS上已有的各类云服务进行数据的存 储与分析。与loT在技术和业务模式上的 结合将成为云计算、大数据向各垂直行业 渗透的重要切入点。 5.3新技术将推动智慧水务快速发展通过尝试与物联网、云计算、大数据 结合的新商业模式，水行业未来将会产生 难以估量的战略价值。着眼于整个水循环始末，无论企业管 理层、运营调度层、或是生产控制层，都 将海量水务信息进行及时分析与处理，并 及时作出反应和处理，以更加精细和动态 的方式管理水务系统的整个生产、管理和 服务流程，从而实现智能化管理和决策, 使水务资产更加高效、长期和可靠运行, 让智慧
20、水务成为现实。但开端需要低成本的解决包括水表在 内的水务设备智能化及智能设备数据可靠 远传问题。智慧水表承担了水务行业智慧 化的起航者角色，智慧水务以智慧水表为 基础，逐步实现水务管理的智慧化。Pipe NetworkSHENZHEN WA8 6.1智慧水表到智慧水务的跨越基于NB-loT的智慧水表利用NB-loT 网络的广域覆盖、海量连接、低功耗、高 安全特性，有效解决了水务企业传统上需 要多种技术组合也难于实现水表计量数据 准确、实时、海量、快速上传的问题。未来随着包括水表、流量计、压力计、 水质监测仪等海量水务基础设施设备接入 NB-loT网络，海量设备的统一接入与互 联、信息监测、智能
21、监控等全生命周期管 理及如何更好的使用这些设备产生的数据 将是水务企业面临的新问题，而基于云计 算、大数据技术的物联网云平台可以很好 的解决这一问题。而NB-loT网络、大数 据、云计算与水务企业过程控制和内部管 理深度融合，通过挖掘和运用水务信息 资源，提升管理效率和效能，智慧地管理 城市的供水、用水、耗水、排水、污水收 集处理、再生水综合利用等将成为现实。智慧水务不是一套简单的设备，而是 完整的解决方案和服务体系，需要关注三 个层次，设备层（表计、传感器、执行器 等）、数据传输层（数据的网络接入问题）以 及平台层（云、大数据、数据挖掘、数学 建模、控制策略等）等。第二维度通过互联网的联通、
22、 瓣的共享,扌成信 息孤岛;高性能的跑硬件设 施、畅通无阻的网络 通讯支撑了智慧水务 的高施行。基础瞄与应用智慧水务逻辑滌第一维度把传感器嵌入或装备到水源、供水系 .统、打咏系统中，并且被晋遍连接， 形成所ig物联网； 将物联网与现有的互联网整合起来，.实现政府管理机构、企业和社团与水 物理系统的整合。第三维度基于云计算，通过智能融 合技术的应用实现对海量 数据的存储、计算与分析， 并引入综合集成法；.智慧水务让所有的事务、 部呈以及运行 E者燮有 更深入的智育誰，实现管 理机构和企业智能洞察。智瞄用 6.2智慧水务发展趋势智慧水务将沿着数字化到智慧化进而 最终形成生态化的趋势发展，当前水务企
23、 业所处的阶段普遍为第一阶段，数字化是 智慧水务的基础，对内可以实现各类信息 流的数据积累和可视化，对外可以实现合 作联通的数据和流程打通，而在数字化形 成一定规模后，构建以智慧水务使能平台 为核心的智慧化运营体系将成为业务转型 重心，在完成了水务企业平台化建设和自 身转型后，可以向水行业甚至实施跨界业 务拓展，通过业务相关性形成集约效应， 打造新生态圈。数字化将先从包括智慧水表在内的基 础设施建设开始。调研机构F rost&Su llivan 报告显示，全球智慧水务市场中基础设施 部分占主导地位，智慧水表和自动计量基 础设施（AMI）水表和水传感器自2016年1 月份以来已经占到了市场总收入
24、的37% o 智慧水努基础设施：全球智慧水表2015年HUAWei智慧水努发展节奏：数字化f智慧化f生态化数字化是智慧水努的基础，后续需关注对现有业务转型后的智慧化运营，平台化后跨界扩展数字化/ “在未来的18个月中，我相信所有的水务公司都会制定一个明确的物联网发 展战略，就好像在2005年的时候，每个水务公司都会有一个针对中国市场的战略， 或者像1998年制定的Internet战略一样。如果你想走在水务行业的前面，就需要 先准备起来” -一国际水务情报出版人Christopher Gasson 2016.10 7，6.3智慧水务发展展望6.3.1发展技术体系，建立行业标准智慧水务合作各方基于
25、NB-loT智慧 水表合作，通过多种方式，积极促进企业 建立自主技术体系，形成可重用的核心产 品，并通过在行业领域推广产业化应用, 带动全局发展，增强行业影响力，并以合 作为基础，建立NB-loT智慧水表行业标 准，利用技术革新和不停迭代，带动整体 技术进步。6.3.2推动行业创新，提升社会价值借助NB-loT技术优势，结合运营商 云计算、大数据、平台等服务能力，在智 慧水表、管网监测、水压水质监测、井盖 监控、消防栓监控、水务信息化应用整合等 系列领域开展技术应用创新，打造水务 行业多方面智能化、智慧化。同时通过推 动智慧水务应用的发展，助力水务行业运 营管理转型升级，实现水务企业对内管理 创新和对外服务创新，通过企业的精细化 管理，降低能耗、内耗、时间成本的消耗, 提高公司效益、提升企业核心竞争力；同 时提升对外服务水平，及时响应客户需求, 对外合理开放处理过程，承担更多的社会 责任，提升社会服务能力。
