一次鋰電池在NB-IoT方案中的典型應用

2020-12-05 遼寧頻道

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)的優勢在於其具有廣覆蓋、大連接、低功效、高安全等技術特點,很多智慧城市應用場景對NB-IoT設備的要求都是能正常工作三至六年,部分終端模塊甚至要求待機時間在十年以上;在無外接市電免維護的情況下,現階段只有鋰一次電池能滿足此類電源需求。這裡我們整理了使用鋰亞電池的典型NB-IoT場景應用。

 

 

 

 

 一,智能水錶

作為終端數據採集設備,水錶連接千家萬戶。為收集採集數據,最原始的抄表方法是抄表員上門抄表,統計數據。隨著社會的發展,人工抄表衍生出諸多弊端,如效率低、人工成本高、記錄數據容易出錯、維護管理困難等。隨著物聯網智慧理念及技術的發展,出現了IC卡預付費水錶及GPRS遠傳水錶等,它解決了人工抄表一系列問題,但也有很多缺點,如IC卡運轉狀況缺乏有效的監督和數據管理,GPRS遠程抄表存在通訊基站用戶容量小,功耗高,信號差等問題。隨著NB-IoT技術應用的不斷成熟,基於NB-IoT技術的遠程抄表很好解決了這類問題。

隨著「一戶一表」、「階梯計費」、「多表合一」等政策的相繼出臺,NB-IoT智能水錶迎來了快速發展。 中國信通院曾預計,在2018年~2027年,智能水錶全球複合年增長率在12.1%左右。國內方面,根據《水錶行業「十三五」發展規劃綱要》提出的要求,預計「十三五」期間我國將新增智能水錶超過1.5億臺,對應產業規模超過400億元。

目前常見的NB-IoT物聯網水氣表中,鋰亞電池ER26500H和ER34615H(常配合SPC使用)比較受歡迎,但需要注意的是,電池在實際使用時因環境溫溼度不同、擺放姿態不同等都會對實際可輸出容量造成很大影響。武漢孚安特建議表計廠家在選擇電池品牌時,對電池進行多個方位的測試以綜合了解選型電池的性能。

 

 

 

 

 二,智能燃氣表

智能燃氣表是目前NB-IoT應用中除智能水錶外第二個已達百萬級應用的表計產品。加上國內省市氣化工程的快速推進,我國智能燃氣表行業正迎來市場需求全面放量的時期,NB-IOT智能燃氣表替代傳統膜式燃氣表已是大勢所趨。 使用NB-IOT智能燃氣表的用戶,數據能快速查詢與匯總。

根據天然氣「十三五」規劃,城鎮人口天然氣氣化率在2020年將達57%。以十年為更新周期,假設50%更新比例,2020年的燃氣表更新需求大約483萬臺。合計起來預計2020年燃氣表需求量在1933萬臺左右,其中NB物聯網燃氣表預計在1500萬臺左右。NB智能燃氣表近年來的快速起量讓大量傳統燃氣表製造商將重心轉移到該類型產品上,但同時在實際裝表過程中遇到了大量的問題,如抄讀成功率低、電池使用壽命短等。

目前很多NB燃氣表使用的是4節1.5V的5號鹼性電池,相較使用一次鋰電池的燃氣表,因鹼性電池容量不高,自放電較大,其免維護使用時間遠不如使用鋰電池的燃氣表。以現在被很多廠家採用的孚安特ER26500H或ER34615H電池來說,其能量密度是鹼性電池的4倍左右,單只電池電壓就能達到3.6V,能輕易承受100mA的脈衝電流;另外單體電池容量大,常溫下年自放電率連1%都不到,理論上來講,是目前階段最適合NB物聯網燃氣表的供電電源。

 

 

 

 

 三,智能物流運輸

NB-IoT在智能運輸方面多應用在智能貨櫃與高價值貨物的運輸管理中,涉及的一次鋰電池型號較多,如孚安特ER14505M,ER18505M,ER34615M,ER34615H或軟包電池等等。

智能貨櫃:通常是在普通貨櫃上配備傳感和通信設備以到達智能管理的目的。設備一般使用多個主動RFID 產品。主動式電子標籤內部自帶電池,工作可靠性高,信號傳送距離遠。在結合GPS 技術後,能在貨櫃狀態發生變化時實時將狀態變化發生的時間、地點以及周圍的環境信息傳輸到貨主或管理人員的機器上去,實現貨櫃的實時跟蹤。

這些標籤可以貼在運輸貨物的貨櫃上,而這些標籤能夠隨時將貨櫃的一些關鍵信息如位置、安全狀況、燈光、溫度和溼度的變化傳給讀取器網絡,讀取器網絡收集、過濾獲得RFID的信息,並將有效信息通過NBIoT模塊輸送到TSS 系統(Transportation Security System 交通安全信息系統)。發貨人通過TSS 系統,就可以實現貨物的追蹤,了解貨物的及時方位、狀態和安全狀況。

NB-IoT高價值貨物定位及渠道管理:對於經銷商是否竄貨囤貨,貨物在物流過程中是否丟失,流通的效率怎麼樣,貨物消費趨勢怎麼樣等等能起到極好的管理效果。基於運營商NB-IoT網絡及物聯網開放平臺,可實現貨物在倉、在途、開箱等狀態的識別和及時上報,物流軌跡透明可見,操作流程有跡可循。

相比智能貨櫃箱體智能設備,高價值貨物運輸車所用智能設備因為直接將NB模塊集成進去了,所以功耗會更高些,此時可以選用孚安特更大脈衝性能及容量的鋰一次電源方案。

  四,智能消防

1, 智能獨立煙感:傳統家用獨立式光電感煙火災探測報警器僅有能在探測到火災時產生的煙霧時發出報警音的功能,而內置NB-IoT模塊的煙感能實現遠程網關接入,做到設備實時監控,警情及時上報,多方聯合監管等,極大提高防火效率,避免重大財產損失。常使用的孚安特電池有鋰錳CR123A,CR14250,CR17450E及鋰亞功率型電池ER18505M(或鋰亞能量型電池組合SPC使用)等。

2,智能消防栓:目前兩種常見的手段中,一是通過智能消防栓悶蓋內的傳感及通訊等設備,即時反饋被撞倒、被破壞等異常信息到消防平臺。此方案將多隻帶刻傷槽的ER34615M電池組合作為電源方案比較常見。

另一種是在常規消防栓周邊安裝傳感終端,通過NB-IoT模塊將監測到的壓力值異常等狀態實時上報雲平臺,傳感終端常見ER26500H或ER34615H配合SPC使用。下圖為孚安特某客戶的示意圖:

 

 

 

  五,共享單車

共享單車每月平均用戶達3200萬以上,國內一線城市覆蓋率8.04%。如果使用的是基於GPRS網絡制式的智能鎖,由於GPRS網絡覆蓋能力有限,導致此類智能鎖的用戶使用體驗差,在某些網絡覆蓋差的地方,開鎖時間高達5~10秒,結單響應時間高達25秒;另外GPRS模組功耗高,電池待機時間短至兩個月,若要維護較長的電池使用周期,需要採用人力或太陽能發電,維護單車成本高。

NB-IoT的共享單車智能鎖解決方案解決了功耗高、電池使用壽命短的問題,按照每車每天開鎖10次計算,電池使用壽命可以達到2-3年,可以支撐整輛單車的使用生命周期; NB-IoT晶片,模組成本低,並且單車不需要額外的充電裝置,拉低了整車成本。前期使用不可充鋰錳電池CR17450E等,現基本轉為鋰亞電池ER34615H組合SPC使用。

 

 

 

 六,其他:

智慧城市項目中的智能井蓋,地磁,智能垃圾桶等,因此類場景地理位置分散,布線麻煩,因此特別適合使用配備一次鋰電池的NB-IOT設備。

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