كيفية تطبيق تقنية الاتصال NB-IoT لعدادات المياه فوق الصوتية؟

تعتمد تقنية الاتصال NB-IoT لعداد المياه بالموجات فوق الصوتية على بنية سحابية متكاملة. تتضمن العملية برمتها أربع خطوات رئيسية:
1. القياس وجمع البيانات من جانب الجهاز
يستخدم عداد المياه بالموجات فوق الصوتية طريقة فرق الزمن (ToF) لقياس التدفق: حيث يقوم زوج من محولات الطاقة فوق الصوتية بإرسال واستقبال الإشارات بالتناوب. ويتم حساب معدل التدفق بقياس فرق الزمن بين انتشار الإشارة في اتجاه المنبع واتجاه المصب. تقوم وحدة التحكم الدقيقة (MCU) بجمع بيانات التدفق، وإجراء تعويض درجة الحرارة، وتخزينها محليًا.
2. الوصول إلى شبكة NB-IoT ونقل البيانات
يتم تنشيط وحدة NB-IoT المدمجة (مثل BC95 أو A7670) بواسطة مؤقت الساعة الحقيقية (RTC). تبدأ هذه الوحدة عملية الوصول إلى الشبكة عبر أوامر AT، وتُكمل عملية مصادقة المستخدم، وتُنشئ اتصالاً. تُغلّف البيانات بتنسيق قياسي (مثل TLV/Binary) يتضمن مُعرّف الجهاز، والطابع الزمني، وتدفق البيانات، وحالة البطارية، ثم تُرسل باستخدام بروتوكولات مثل CoAP/MQTT.
3. توجيه طبقة الشبكة والأمان
تمر البيانات عبر محطة قاعدة NB-IoT ← الشبكة الأساسية ← منصة إنترنت الأشياء (مثل OneNET). ويتم تأمين عملية الإرسال بواسطة تشفير DTLS والتحقق من هوية الجهاز لمنع التلاعب والتنصت.
4. تطبيق من جانب المنصة والتحكم ثنائي الاتجاه
تقوم منصة مرافق المياه بتحليل البيانات وتخزينها، مما يتيح القراءة عن بُعد، وإصدار الفواتير، والكشف عن التسريبات، والتحكم في الصمامات. ويمكن للمنصة إصدار أوامر (مثل قراءة المعلمات، وفتح/إغلاق الصمام) إلى العداد، الذي يقوم بتنفيذها وإعادة النتائج عبر شبكة NB-IoT.
الآليات الرئيسية منخفضة الطاقة:
وضع توفير الطاقة (PSM): يدخل في وضع السكون العميق بعد الإرسال، مع تيار منخفض يصل إلى مستوى ميكرو أمبير.
تقنية eDRX: تعمل على تمديد الاستقبال المتقطع لتحقيق التوازن بين زمن الاستجابة واستهلاك الطاقة.
يبلغ متوسط ​​استهلاك الطاقة اليومي للوصلة الصاعدة حوالي 18.7 مللي جول، مما يتيح عمر بطارية يتراوح بين 8 و 10 سنوات.