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隨著同時(shí)提供 NB-IoT 和 LoRaWAN 選項(xiàng)的網(wǎng)關(guān)面市，電力公司不再需要二擇其一，可以兩者兼?zhèn)洹?/p>
能源成本不斷上升，去年美國(guó)的零售電價(jià)平均為每千瓦時(shí) 10.66 美分，這是 30 多年來(lái)的最高水平。盡管如此，至少與其他發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其是歐洲同等國(guó)家相比，美國(guó)的電力仍然相對(duì)便宜。歐洲國(guó)家占據(jù)了全球家庭電價(jià)前十名中的七個(gè)，德國(guó)消費(fèi)者的負(fù)擔(dān)最大，平均每千瓦時(shí)支付 36 美分。
歐盟(EU)在智能電表部署方面處于領(lǐng)先地位，就不足為奇了。預(yù)計(jì)在未來(lái)五年內(nèi)，大約四分之三的家庭將會(huì)安裝智能電表。這項(xiàng)技術(shù)承諾將能源消耗動(dòng)態(tài)同步到非高峰電費(fèi)時(shí)段，以幫助人們節(jié)省電費(fèi)。電力企業(yè)也將從中受益。針對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)反饋使得電力公司能夠啟動(dòng)動(dòng)態(tài)定價(jià)、監(jiān)控電網(wǎng)損耗并優(yōu)化供電性能，最終降低成本并提高利潤(rùn)率。
從家庭到云
為了完全實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，電力公司必須決定如何最好地將來(lái)自數(shù)億個(gè)家庭智能電表的大量使用數(shù)據(jù)傳輸到云。在那里，功能強(qiáng)大的服務(wù)器可以分析數(shù)據(jù)并據(jù)此采取相應(yīng)的行動(dòng)。在歐洲，智能電表通常包含無(wú)線電表總線(wMBus) 技術(shù)。這種成熟的技術(shù)在一組智能電表和一個(gè)網(wǎng)關(guān)之間提供短距離連接，以將一公里范圍的 LPWAN數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到云。
與之競(jìng)爭(zhēng)的LPWAN技術(shù)為網(wǎng)關(guān)到云的無(wú)線連接提供了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但它們?cè)斐闪藘呻y境地。電力機(jī)構(gòu)可能不愿意在兩種技術(shù)中只能選擇其一，因?yàn)楹ε伦约喝粞哄e(cuò)注碼在競(jìng)爭(zhēng)失敗并面臨過(guò)時(shí)的技術(shù)上，會(huì)遇上困境。
面向未來(lái)的解決方案
例如，LoRaWAN具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，部署工作相對(duì)容易，單個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)可以監(jiān)管數(shù)千臺(tái)終端設(shè)備。然而，它不適用于連續(xù)監(jiān)控用途或低延遲“實(shí)時(shí)”應(yīng)用。它的傳輸范圍或大數(shù)據(jù)有效載荷也未如基于蜂窩的 NB-IoT(主要LPWAN智能電表連接競(jìng)爭(zhēng)技術(shù))。
在標(biāo)準(zhǔn)組織 3GPP 和許多領(lǐng)先企業(yè)的支持下，NB-IoT成為一項(xiàng)面向未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。它提供了即插即用的簡(jiǎn)便性、安全性，并且非常適合固定安裝用途，因?yàn)镹B-IoT技術(shù)能夠在地下室和建筑物深處穿透墻壁和其他潛在的障礙物，而電力儀表經(jīng)常處于這些地方。
設(shè)計(jì)靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性
然而，隨著兼?zhèn)銷B-IoT 和 LoRaWAN 選項(xiàng)的強(qiáng)大網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)，歐洲電力公司不再需要兩者選其一。
例如，德國(guó)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案公司 Lobaro 開發(fā)了一款網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，可以從數(shù)百個(gè)智能電力儀表接收wMBus計(jì)量數(shù)據(jù)，并使用 NB-IoT 或 LoRaWAN 或兩者的組合來(lái)將數(shù)據(jù)中繼傳輸?shù)皆啤?/p>
這款無(wú)線M-Bus網(wǎng)關(guān)根據(jù)本地網(wǎng)絡(luò)可用性和無(wú)線信號(hào)覆蓋范圍選擇合適的 LPWAN，為電力公司和樓宇管理提供了更大的設(shè)計(jì)靈活性和可靠性。
雙項(xiàng)云連接功能還為已有LoRaWAN安裝裝置的電力公司提供了轉(zhuǎn)換到蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的選項(xiàng)，而無(wú)需進(jìn)行大規(guī)模改動(dòng)或者僅限于改動(dòng)LoRaWAN裝置以用于未來(lái)安裝。
處理器的力量
這款網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的核心是 Nordic Semiconductor 的低功耗nRF9160 SiP，該器件集成了LTE-M/NB-IoT調(diào)制解調(diào)器和GPS，提供必要的計(jì)算能力來(lái)監(jiān)測(cè)要求嚴(yán)苛的應(yīng)用。
nRF9160 SiP專為蜂窩物聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計(jì)，它具有專用 Arm Cortex-M33應(yīng)用處理器、1MB Flash和256KB RAM，提供充足的功率和內(nèi)存，以同時(shí)支持蜂窩固件以及 Lobaro的wMBus堆棧和LoRaWAN固件。
nRF9160 SiP還擁有充裕的性能以支持未來(lái)的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品。例如很可能可使用溫度和振動(dòng)傳感器來(lái)提供預(yù)測(cè)性維護(hù)功能。
將會(huì)部署的智能電表和網(wǎng)關(guān)多達(dá)百萬(wàn)計(jì)，因此不可能頻繁更換電池。nRF9160 SiP的調(diào)制解調(diào)器和MCU經(jīng)過(guò)全新設(shè)計(jì)，旨在優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的電源性能。它支持節(jié)能功能，包括eDRX和PSM，使得Lobaro網(wǎng)關(guān)能夠由單個(gè)3.6V 電池供電。如果每天發(fā)送一次計(jì)量數(shù)據(jù)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)10年的電池使用壽命。
展望未來(lái)
智能計(jì)量應(yīng)用的直接機(jī)會(huì)在于賬單透明度，以及為消費(fèi)者節(jié)省電費(fèi)和改進(jìn)電網(wǎng)性能，以及為電力企業(yè)節(jié)省成本。但更令人興奮的可能性還在前方。
數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的云連接智能電表將以前所未有的規(guī)模，為大數(shù)據(jù)分析和電網(wǎng)智能鋪平道路。電力公司可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和天氣預(yù)報(bào)來(lái)構(gòu)建人工智能驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)模型，以無(wú)縫整合可再生能源供應(yīng)。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)存在，現(xiàn)在只是采用的問(wèn)題。
作者：Nordic Semiconductor公司Lorenzo Amicucci
