IoT通信技術(shù)在智能計量上的應用

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和新能源的結合正在加速我國傳統經(jīng)濟發(fā)展形態(tài)，智能電網(wǎng)、智能水務(wù)、智能環(huán)保、智能開(kāi)采等新興領(lǐng)域隨物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用落地而處于飛速發(fā)展中，公開(kāi)數據顯示，自20世紀90年代以來(lái)全球各國對新能源需求增加了50%，并且預計到2040年將進(jìn)一步增加30%，IoT連接技術(shù)逐漸越來(lái)越多的用于處理能源管理和提供改進(jìn)的解決方案上。

　　IoT通信技術(shù)將成為能源利益商企們的戰略發(fā)展杠桿，驅動(dòng)其業(yè)務(wù)快速發(fā)展使其持續受益。

　　IoT連接技術(shù)為工業(yè)和能源業(yè)帶來(lái)了前所未有的技術(shù)升級的便利，傳統以IT為主架構的工業(yè)互聯(lián)形態(tài)逐漸會(huì )升級為以物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云、3位一體的基礎設施架構形態(tài)，物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)能夠解決在復雜的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下，機器對機器(M2M)設備之間多端連接、大數據交互以及快速傳輸，如傳感器和數據集中器。
 

　　解決了萬(wàn)物互聯(lián)的條件下，對加速促進(jìn)新能源監測和制造、預測性維護以及AI機器自動(dòng)化決策、以及應用在智能工廠(chǎng)中的全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)等目前比較熱門(mén)的商用問(wèn)題的解決將變得更加容易。

　　M2M設備是能源價(jià)值鏈中的中心鏈路，必須以適當的通信協(xié)議進(jìn)行通信。這提出了用于從現場(chǎng)設備傳輸信息的不同技術(shù)解決方案的問(wèn)題。在水和天然氣應用的情況下，通常使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)。以下列出兩例常見(jiàn)的用于智能計量的物聯(lián)通信技術(shù)。

　　無(wú)線(xiàn)M-Bus協(xié)議

　　使用169Mhz或868Mhz 的無(wú)線(xiàn)M-Bus(WM-Bus)點(diǎn)對點(diǎn)無(wú)線(xiàn)電協(xié)議傳統上用于智能計量和智能建筑，特別是其有條件的雙向質(zhì)量和相對適中的能耗。

　　WM-Bus是一種標準化協(xié)議。這是選擇解決方案的基本點(diǎn)，因為它確保了所有制造商之間的兼容性。

　　無(wú)線(xiàn)Mbus協(xié)議基于專(zhuān)用的非運營(yíng)網(wǎng)絡(luò )。為了操作，無(wú)線(xiàn)Mbus網(wǎng)絡(luò )需要集中器(或網(wǎng)關(guān))，其允許所有傳感器和遠程信息系統之間的連接。

　　無(wú)線(xiàn)Mbus協(xié)議基于兩個(gè)頻段：868Mhz和169Mhz。這些都是可以與其他應用程序共享的自由波段。已制定法規以確保公平分享。在歐洲，這些法規由ARCEP(法國電信和郵政監管機構)執行，并處理頻率信道，傳輸功率和帶寬占用率(占空比)。

　　868Mhz傳統上是最常用的頻段。在自由場(chǎng)中，傳感器和聚光器之間可能覆蓋的距離大約為1km。在建筑物內使用868Mhz無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò )更為復雜。內部分區可能是波傳輸的重要障礙，可能需要使用中繼器。

　　169Mhz頻段最近已用于智能計量應用。法國天然氣分銷(xiāo)公司GrDF的Gazpar項目是首批169Mhz智能計量網(wǎng)絡(luò )之一。169Mhz頻率具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。使用的頻率越低，波穿透越大。因此，在建筑物內部，所覆蓋的距離或經(jīng)過(guò)的樓層數量在169Mhz時(shí)比在868Mhz時(shí)更大。

　　LoRa無(wú)線(xiàn)電協(xié)議作為解決方案

　　就其本身而言，LoRa無(wú)線(xiàn)電協(xié)議是一種在工業(yè)和能源領(lǐng)域備受青睞的低功率寬范圍(LPWA)解決方案，是一種868Mhz無(wú)線(xiàn)電協(xié)議，僅描述設備的物理層。因此，有必要在該無(wú)線(xiàn)電層上方放置一個(gè)或多個(gè)應用層。使用LoRa，與頻率切換鍵(FSK)調制中的傳統WM-Bus協(xié)議相比，可以獲得30dB，從而使信號減小10，000倍。LoRa允許在不同信道上傳輸，從而改善頻帶占用時(shí)間。

　　專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )和運營(yíng)網(wǎng)絡(luò )是使用LoRa或LoRaWAN的兩種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )。

　　專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )需要自己的數據集中器和自己的LoRa網(wǎng)絡(luò )。它在安全性和使用方面是理想的，可以安裝在任何地方。

　　運行的網(wǎng)絡(luò )不需要數據集中器或SIM卡，因為運營(yíng)商提供直接從所有現場(chǎng)設備收集的基站。

　　例如，建筑物內需要優(yōu)化，有利可圖且最重要的安全能源管理的答案來(lái)自專(zhuān)有解決方案，其中LoRa代表較低層，無(wú)線(xiàn)M-Bus代表一個(gè)或多個(gè)應用層。

　　端點(diǎn)將在LoRa中與集中器集線(xiàn)器通信，集中器集線(xiàn)器將包含LoRa物理層和WM-Bus應用層。

　　LoRa和WM-Bus協(xié)議的這種組合可以為智能計量管理提供可行且可持續的解決方案。