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摘要：随着社会经济发展速度不断加快，为有效解决城市建设与能源管理矛盾问题，需加强城市能源管理力度，应用更加先进的NB-IOT技术完善能源管理方案，切实提升城市能源管理水平。NB-IOT技术又被称之为窄带物联网，在实际运行期间具有能耗低、经济效益高、连接范围广的优势。本文就针对此，对NB-IOT技术在城市能源管理中的实际应用方案进行细致阐述，以期为相关工作人员提供理论性帮助。
关键词：NB-IOT技术；城市能源管理；应用设计
前言：NB-IOT技术下的城市能源管理是计算机、互联网、低功耗广义等信息技术的重要结合体，能够切实提升城市能源管理数据收集与传输效率，对加快农业信息化、智能化发展速率具有重要意义。为切实发挥出NB-IOT技术在城市能源管理中的技术作用，需结合城市能源管理要求，对NB-IOT技术结构进行不断优化。
1、NB-IOT技术在城市能源管理中的应用重要性
现阶段城市能源管理工作多运用面向物联网中远距离提供号通讯需求的通讯技术，以期满足数据传输与NB-IOT供应的广覆盖、低功率、低成本建设需求[1]。NB-IOT技术是该通讯系统的重要组成部分，可采用超宽带、重复传输、精简网络协议的设计方式，牺牲一定速度、时延、移动性能。
将NB-IOT技术应用在城市能源管理过程中，能够切实提升功率谱密度，避免重复传输问题出现，提高数据整体覆盖率。同时，电子技术也可以简化原有协议栈，使基带处理流程的简化，从根本上提高设计集成度。
2、NB-IOT技术在城市能源管理中的应用技术特征
第一，窄带性特征。NB-IOT技术的频点带宽只有180KHz，传统物联网结构是NB-IOT技术带宽的数倍甚至数10倍。在未来应用过程中，可以有效解决，多载波扩容问题；
第二，大连接特征[2]。将NB-IOT技术应用在城市能源管理过程中，建立起的业务模型可以平均每个用户每两小时传输数据一次，在其他时间内都是休眠状态；
第三，低速率特征。NB-IOT技术的单用户速率只有20kbps，在实际运行期间耗费的能源较少；
第四，首次附着的时间较长，为6~8秒；
第五，传输时延较为稳定，基本可达10秒级范围。时延与终端所处状态存在密切关联，后期可管理性强；
第六，NB-IOT技术的覆盖面大，技术空口最大耦合损耗比GPRS提升了20dB，是传统网络结构的2~4倍。
3、NB-IOT技术在城市能源管理中的具体应用设计
3.1设计系统概况
本文拟将NB-IOT技术应用在城市能源管理中的配用电监测系统内部，该系统主要用于采集企业用电分路、重要设施电能数据等工作。通过使用NB-IOT窄带物联网技术，将数据上传至系统云平台中心，供客户随时随地查询，掌握企业实际用电情况，对用电的安全性、经济性进行严格考核。
3.2NB-IOT技术下的系统设计目标
在建设城市能源管理工作中的配用电监测系统时，NB-IOT技术应用目标应当从配用电系统运行安全、系统运行综合经济效益、系统管理水平等方面考量。
其中，配用电系统安全运行主要就是利用NB-IOT技术，对系统故障进行前期预警，防止系统故障问题进一步演化[3]；系统运行综合经济效益主要就是实现系统精细化管理目标，为系统提供有力数据支持，确保企业能够实现节能与节费目标；高效管理主要就是利用NB-IOT技术，对电能成本核算周期进行自动化核算，确保电能消耗指标能够被及时掌握及控制，从根本上保障配用电管理实际运行效率。
3.3NB-IOT技术下的系统功能设计
在利用NB-IOT技术设计城市能源管理中的配用电系统时，需要使系统能够展现出首页综合信息，如登录着管理的用户信息、月用电量信息、近七日用电量信息、报警信息等；要求系统能够对用户操作行为进行全程管理，查询终端用户数据更新情况；利用NB-IOT技术，对电价进行严格管理。收集电价管理数据、费率电价管理数据、阶梯电价管理数据、综合电价管理数据等，对不同级别的用户进行分时段分价格管理，从根本上保障用户及NB-IOT企业的核心经济利益[4]；要求设计出的配用电系统还应当对电能进行综合管理及分析，清晰展现出当日或当月用电情况，分析用电环节动态特征，帮助用户做好电费规划工作，合理控制用电成本；
3.4NB-IOT技术下的系统设计方案
城市能源管理中的配用电系统主要由预付费系统、NB-IOT通讯装置组成，在NB模块上运用NB-IOT窄带物联网通讯技术，运行645协议采集电表数值。预付费系统可通过微信、支付宝等实现在线缴费，切实提升消费效率。下图为NB-IOT技术下的无线智能费控电表运行原理。
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配用电系统内部的主站系统主要包括现代数字通讯技术、计算机软硬件技术、电能计量技术与预售电技术等。在系统实际运行期间，具有可靠性强、安全效益高等优势。同时，将NB-IOT技术应用在主张系统设计期间，可以有效控制NB-IOT设施运行功耗量，符合NB-IOT系统节能运行目标。同时，NB-IOT技术不需要重新建网，可以重复利用运营商网络、射频以及天线结构。
与其他技术相比，NB-IOT技术的覆盖性强，接收信号灵敏度高，比现有无线技术的接入数量提高50~100倍。
配用电系统内还包括云服务装置，能够支撑动态调整计算资源，依照用户各类需求灵活处理各类数值，有效解决高峰阶段资源消耗及数据处理较慢问题，可用性更强[5]。电系统内的web移动端部署更加简便，可以实现任何时间、任何新地点、任何系统部署目标。在窄带互联网环境运行下，配用电系统的升级维护效率高、兼容性更强，能够节约各类能源，实现城市能源管理要求。
3.5NB-IOT技术下的系统应用重点
借助NB-IOT技术设计出城市能源管理中的配用电系统，能够切实提升用户预付费支付效率，保障电费结算结果，加快NB-IOT行业资金回笼。配用电系统还可以促进用户统一管理，时刻监督用户用电情况。与传统用电系统相比，NB-IOT技术中的配用电系统具有数据采集功能，能够将历史数据以报表的形式提供给客户。同时，配用电系统还具有远程监控功能，可以对用电异常用户进行数据分析、复位控制，保障用户实际用电效率。
总结：总而言之，NB-IOT技术在城市能源管理中的应用尚且存在诸多问题亟待相关工作者解决，为充分发挥出NB-IOT技术积极作用，应认清当前城市能源管理要求，推动物联网朝向超宽带、低时延方向发展，尽早实现农业智能化发展目标。
参考文献：
[1]郭晓曦. NB-IoT终端安全协议一致性测试集的设计与实现[D].北京邮电大学,2018.
[2]吴晓斌. 基于NB-IoT的窨井盖及井下工况远程监控系统设计[D].中北大学,2018.
[3]王新宇. 基于软件无线电平台的NB-IoT下行链路物理层设计与实现[D].北京邮电大学,2019.
[4]祝淑琼. NB-IoT网络中面向能效与覆盖增强的资源分配机制[D].北京邮电大学,2019.
[5]杨欢. 面向窄带物联网（NB-IOT）的低速率数传模块的设计与实现[D].电子科技大学,2020.