2018公用事業(yè)物聯(lián)網(wǎng)公司絕不可錯過的超級經(jīng)驗帖！
2018-01-15 09:25:13 來源：物聯(lián)網(wǎng)智庫 熱度:
自來水、燃氣、電力等公用設(shè)施是當前物聯(lián)網(wǎng)最先落地應(yīng)用的主要領(lǐng)域，國內(nèi)公用事業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也正在經(jīng)歷蓬勃的發(fā)展，不過除了采用運營商公網(wǎng)外，專網(wǎng)成為不少公用事業(yè)客戶的選擇。北美的公用事業(yè)采用專網(wǎng)的方案已積累不少經(jīng)驗，本文對燃氣為例，介紹北美公用事業(yè)采用專網(wǎng)的經(jīng)驗。
北美燃氣公司智慧燃氣的現(xiàn)狀分析
1.公用設(shè)施（Utility）的物聯(lián)網(wǎng)解決方案來自行業(yè)，而非移動網(wǎng)絡(luò)運營商（MNO）
在北美很少有運營商參與公用設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)的實施，主要原因是：第一，物聯(lián)網(wǎng)集中了幾個產(chǎn)業(yè)鏈的端到端的解決方案，通訊只是整個方案中的一個環(huán)節(jié)；第二，公用設(shè)施單位的運營模式對行業(yè)解決方案的專業(yè)化要求很高，這種專業(yè)性橫跨終端集成、計量、通訊、后臺數(shù)據(jù)分析，以及業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域，非運營商獨自能夠解決的；而能夠滿足這些需求的只有各種表計供應(yīng)商，充分利用市場占有率，通過并購適合行業(yè)應(yīng)用的通訊技術(shù)和數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)，提供端到端的解決方案。過去兩年中，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，類似的并購案例頻繁完成，例如：Itron公司與Silverspring公司，Xylem公司與Sensus公司，Honeywell公司與Elster公司。
2.公用設(shè)施單位大部分都采用專網(wǎng)（專用通訊系統(tǒng)，專用頻譜）解決方案
原因主要包括：第一，公用設(shè)施單位對數(shù)據(jù)可靠性要求很高，數(shù)據(jù)和公司的運營效率、財務(wù)、現(xiàn)金流和安全運營直接相關(guān)。由于在重要性、可靠性和安全性上的要求遠遠超越普通物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求，北美的公用設(shè)施單位基本都采取專網(wǎng)方案；第二，在數(shù)字化時代里，公用設(shè)施單位對自己的數(shù)據(jù)價值越來越重視，希望能夠把數(shù)據(jù)牢牢把握在自己手里，而非把自己的核心數(shù)據(jù)開放給第三方，尤其是運營商；第三，公用設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)在運營中的即時反應(yīng)非常重要，一旦有通訊盲點或緊急情況，只有專網(wǎng)可以提供快速補盲和即時響應(yīng)的能力；第四，從業(yè)務(wù)擴展的角度看，數(shù)據(jù)服務(wù)越來越成為一種業(yè)務(wù)。公用設(shè)施單位通過自己組網(wǎng)，會逐步實現(xiàn)向數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)的擴展，為未來智慧城市中的各種重要的窄帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)滲透做好準備，比如智慧路燈、智慧市政管網(wǎng)、智慧停車、氣象監(jiān)測等。
3.北美智慧燃氣技術(shù)的解決方案提供商主要來自行業(yè)核心供應(yīng)商、咨詢公司、AMI（高級計量架構(gòu)）集成商
行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)主要包括ITRON，Silverspring，Landis+Gyr等公司，技術(shù)上主要包括MESH，小無線等技術(shù)；AMI集成商主要包括IBM，Acdenture等咨詢公司。多數(shù)用戶認為，將關(guān)鍵的（Critical）公共事業(yè)數(shù)據(jù)運營在非授權(quán)頻譜的公共網(wǎng)絡(luò)上，會隨著終端數(shù)增加逐漸暴露弊端，潛在通訊的“公地悲劇”風險；另外，NB-IoT、eMTC等公共物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在客戶響應(yīng)速度、數(shù)據(jù)獨立性和網(wǎng)絡(luò)安全上有一定的缺陷，客戶對其也是非常慎重，重要數(shù)據(jù)會湮沒在海量非重要數(shù)據(jù)中。
4.穩(wěn)健與跨越
值得注意的是北美燃氣公司在整個智慧燃氣的部署上存在穩(wěn)健和跨越的風格。對技術(shù)路線的選擇上非常穩(wěn)?。好绹鋵嵤歉鞣矫婊A(chǔ)技術(shù)研發(fā)非常領(lǐng)先的國家，但公用設(shè)施單位在選用技術(shù)方向時，基本都會選擇經(jīng)過充分驗證的技術(shù)，而非各種新出現(xiàn)的技術(shù)。比如，在和PECO（費城能源公司）交流的過程中，發(fā)現(xiàn)他們最先部署的是電網(wǎng)的AMI系統(tǒng)，最近逐步開始部署燃氣網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并不迷戀所謂的“黑科技”。在業(yè)務(wù)的拓展上，北美的燃氣公司表現(xiàn)了對產(chǎn)業(yè)升級的理解和視野，充分地認識到數(shù)據(jù)將作為一種新的業(yè)務(wù)，積極參與其中。
北美智慧燃氣的技術(shù)難點和問題
在技術(shù)上，整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)難點在于通訊/數(shù)據(jù)安全性，可靠性，低功耗（電池壽命），雙向通訊（運維操作），網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，頻譜作為稀缺資源的重要性。
通訊和數(shù)據(jù)安全性需要如下幾個方面的考量：第一，通訊網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)是會成為“黑客”或惡意攻擊的對象，例如：偽基站和電信詐騙，目前物聯(lián)網(wǎng)安全性已經(jīng)成為熱點；第二，安全防范性隔離包括“物理隔離”和“軟隔離”，物理隔離是根本性的安全隔離，通過專屬網(wǎng)絡(luò)和專用頻譜，輔之以軟隔離（鑒權(quán)加密等）是最佳方案；第三，數(shù)據(jù)被第三方的獲得性。對于燃氣及其他公用設(shè)施單位，數(shù)據(jù)的重要程度非民用數(shù)據(jù)所能比肩。企業(yè)的運營收入和運營安全直接和數(shù)據(jù)緊密相關(guān)。與北美公用設(shè)施單位類似，我國的國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)都在建設(shè)自己的專網(wǎng)，并希望把自己的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)拓展到其它領(lǐng)域，這就是現(xiàn)在國家電網(wǎng)推動的“四表合一”。
可靠性的考量主要有如下幾點：第一，數(shù)據(jù)采集的可靠性，比如網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，典型的案例就是手機沒有信號，一旦需要后期“補盲”直接導致成本的上升；第二，運維效率的可靠性，在運維過程中一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)“補盲”或其他問題，公共事業(yè)單位是否有管理上的“抓手”，運營單位是否能夠迅速響應(yīng)；這取決于該部分業(yè)務(wù)在運營單位的重要性程度和其內(nèi)部組織構(gòu)架的響應(yīng)速度。目前看國內(nèi)和國外有實力的目光長遠的公用設(shè)施單位都選擇專網(wǎng)的路徑。
低功耗的考量主要有如下幾點：第一，網(wǎng)絡(luò)的通訊技術(shù)直接和功耗相關(guān)，脫胎于LTE的NB-IoT在移動通訊領(lǐng)域里，功耗不是主要考慮的問題；第二，適用于電網(wǎng)的解決方案，終端功耗也不是主要考慮的問題，因此適用于電網(wǎng)的技術(shù)不一定適用于燃氣行業(yè)；第三，低功耗的應(yīng)用，是否經(jīng)過長時間、大范圍、各種復雜場景應(yīng)用的商用驗證。
雙工模式的考量主要在于：第一，“階梯氣價”需要對終端進行遠程設(shè)置；第二，各種必需的操作，例如開關(guān)閥、需求側(cè)響應(yīng)；第三，未來對數(shù)據(jù)要求的變化。
在北美，公共設(shè)施儀表控制的智能網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)超越了簡單的用量讀取。它包括通訊平臺、智能燃氣表、先進的傳感器和數(shù)據(jù)分析軟件。通過智能網(wǎng)絡(luò)，可以顯示并監(jiān)控整個公共事業(yè)系統(tǒng)，將整個運維體系建立在智能網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上。更重要的是，它提供創(chuàng)新手段，幫助公共事業(yè)公司應(yīng)對日常運營的挑戰(zhàn)，比如創(chuàng)新的計量技術(shù)，新型傳感器，陰極保護監(jiān)控，溫度和壓力監(jiān)控，遠程控制，資產(chǎn)管理以及相關(guān)的數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)。這一系列有價值的數(shù)據(jù)不僅幫助公共設(shè)施行業(yè)提高運營效率，保障員工和燃氣用戶的安全，而且推動和刺激傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和升級。
北美燃氣公司在部署智慧燃氣系統(tǒng)中的經(jīng)驗和教訓
經(jīng)過拜訪數(shù)個北美的燃氣集團，了解了他們在智慧燃氣實施過程中的經(jīng)驗和教訓，主要有如下經(jīng)驗的分享：第一，必須進行專用組織架構(gòu)設(shè)置；第二，建立必要的管理流程；第三，對全壽命周期的投入/產(chǎn)出進行財務(wù)分析和比較；第四，業(yè)務(wù)擴展。
專業(yè)組織架構(gòu)
智慧燃氣業(yè)務(wù)的部署不是簡單的硬件安裝工作，而是是整體產(chǎn)業(yè)的智能化升級，必須輔之以必要的行政、技術(shù)和經(jīng)營團隊作為支撐。對此必須認識很清楚，否則會出現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施齊備，但無法運營的窘境。
必要的管理流程
專業(yè)組織結(jié)構(gòu)必須有專業(yè)的流程作為運營制度，包括例行會議制度，逐步建立的問題處理機制，以及跨部門協(xié)作機制等等。
在項目前期作全壽命投資和費用的商業(yè)計劃
固定投入往往是可預測和可控的；后期運維的費用往往在項目初期是隱形的，因此是不可控的。常見的情況是，由于后期運維費用不可控造成項目的坍塌。典型案例比如后期運維人工的不可控和第三方服務(wù)等，因此成熟的商務(wù)驗證非常重要。
業(yè)務(wù)擴展
很顯然，目前北美和國內(nèi)公用設(shè)施單位已經(jīng)逐步認識到數(shù)據(jù)服務(wù)作為一塊業(yè)務(wù)，可挖掘的深度深不可測，因此在項目早期對未來業(yè)務(wù)作提前部署非常重要。目前在通用和民用物聯(lián)網(wǎng)方面，傳統(tǒng)通訊公司和運營商有非常獨到的傳統(tǒng)優(yōu)勢。但在公用設(shè)施領(lǐng)域、對極端重要數(shù)據(jù)服務(wù)領(lǐng)域和智慧城市數(shù)據(jù)領(lǐng)域，運營商并沒有優(yōu)勢、甚至其傳統(tǒng)的優(yōu)勢在專用的極端重要的數(shù)據(jù)領(lǐng)域成為劣勢。比如，在萬物互聯(lián)的定位之下，公用設(shè)施和極端重要數(shù)據(jù)服務(wù)領(lǐng)域只是其“長尾需求”或“邊際需求”。
北美公共事業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的背景故事
公共事業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是從電力的AMI發(fā)展而來，逐步擴展到智慧水務(wù)，智慧燃氣，智慧路燈，智慧城市等領(lǐng)域。目前在公共事業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和AMI領(lǐng)域，主要包括以下三種通訊方式：
1、電力線載波（PLC），使用電力公司的電力線連接
2、基于無授權(quán)的（Unlicensed）頻譜的擴頻無線通訊
3、基于美國聯(lián)邦通訊委員會（FCC）許可的頻譜的無線網(wǎng)絡(luò)
在北美，電力線載波（PLC），包括“單向”和“雙向”通訊的應(yīng)用，已經(jīng)成功運營了數(shù)十年。但是，電力線載波的缺點是速率低，需要大量的中繼器，諧波干擾嚴重，需要在變電站等設(shè)施上增加濾波設(shè)備。而且，電力線載波不是獨立的通訊網(wǎng)絡(luò)，依賴電網(wǎng)設(shè)施。通訊在斷電期間、變電站異常情況、饋線或相位倒換情況、保護繼電器開路時，都有可能中斷。
2003年8月，北美地區(qū)大面積斷電事故，對AMI和公共事業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，帶來重要的影響。一些公用事業(yè)公司在現(xiàn)有的設(shè)施上安裝了光纖，提供并行的寬帶通訊網(wǎng)絡(luò)（將電力線載波作為備份），但是這種方案成本高昂，尤其對于偏遠或人口分布不均勻的地區(qū)而言。
面對這些現(xiàn)實，加之新技術(shù)和新標準的發(fā)展，無線通訊的時代逐步走來。參考公共事業(yè)電信委員會在2009年1月的報告中的結(jié)論，“通過無線通訊技術(shù)，可以高效，經(jīng)濟地實現(xiàn)關(guān)鍵公用事業(yè)資產(chǎn)之間的實時雙向通訊。這些技術(shù)支持機器到機器的通訊，這些通訊構(gòu)成了能源配網(wǎng)的基礎(chǔ)。”（摘自：The Utility Spectrum Crisis: A Critical Need to EnableSmart Grids, Utilities Telecom Council, January 2009）
幾乎同時，基于公共頻譜的的擴頻無線電技術(shù)，被廣泛宣傳為最終替代有線通訊和抄表方案的“免費”技術(shù)。然而一系列新的問題出現(xiàn)了，包括覆蓋范圍限制、頻譜干擾和可靠性問題。加上公共事業(yè)的工作人員，依然堅持“業(yè)務(wù)持續(xù)性”（ business-as-usual）的心態(tài)，使無線通訊技術(shù)演進，在最好的十年間遇到困境。由于基于公共頻譜的網(wǎng)絡(luò)的初始建設(shè)和后期運維成本高，公用事業(yè)公司還沒有一個可行的方法來滿足他們的商業(yè)案例。
基于公共頻譜的無線設(shè)備工作在FCC規(guī)定的ISM頻段上，主要包括902-928MHz或2400-2483MHz。設(shè)備必須遵從FCC規(guī)定的ISM頻段規(guī)則。抗干擾的方式一般采用擴頻技術(shù)，例如：直序列擴頻（DSSS），跳頻擴頻（Frequency Hopping）等。公共頻譜的好處（諷刺的是，也是公共頻譜的缺點）在于它對所有用戶都是免費的。免費的頻譜會吸引數(shù)以億計的產(chǎn)品，但是沒有FCC的保護。在開放頻譜的的產(chǎn)品上，必須粘貼標簽說明：“（1）本設(shè)備不會造成有害干擾; 并且（2）本設(shè)備必須接受任何接收到的干擾，包括可能導致誤操作的干擾。”
經(jīng)過早期業(yè)務(wù)探索階段，通過在建筑物旁建設(shè)集中器，采用微功率（“小無線”）、公共頻譜的自組網(wǎng)（MESH），或者通過手持設(shè)備等無線通訊手段，實現(xiàn)了小規(guī)模智能表計的數(shù)據(jù)通訊。但是，由于微功率設(shè)備的無線覆蓋距離僅有幾百米，為滿足城市級規(guī)模商用，實現(xiàn)用戶全面覆蓋，則需要建設(shè)數(shù)千個微功率集中器。建設(shè)維護成本高昂，而且存在系統(tǒng)容量的瓶頸，無法滿足復雜的業(yè)務(wù)需求。2012年，即北美啟動AMI建設(shè)的第7年，包括智能電網(wǎng)和智慧燃氣領(lǐng)域，經(jīng)過初期的遠程抄表（AMR）業(yè)務(wù)發(fā)展后，系統(tǒng)自動化、數(shù)據(jù)分析、需求側(cè)響應(yīng)、遠程關(guān)斷等業(yè)務(wù)需求明顯增速。公共事業(yè)單位開始意識到智能計量的高效運維優(yōu)勢和潛在商業(yè)價值，并一致認為建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的專用AMI通訊網(wǎng)絡(luò)，比大量安裝集中器更具意義。通過實驗和經(jīng)驗總結(jié)，點對多點的遠距離無線通訊方案成為一種發(fā)展方向。
在方案選擇上，一種建議是在現(xiàn)有微功率集中器網(wǎng)絡(luò)上層，疊加一層廣覆蓋網(wǎng)，形成混合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（Hybrid Network）來滿足新增應(yīng)用需求。但是在具體實施中，該方案的復雜度和額外維護成本成為最大障礙。因此，公共事業(yè)部門推薦采用新型的面向長期發(fā)展的AMI通訊技術(shù)，即支持專用頻段，支持多信道并行，支持全雙工，支持單一的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，支持不同業(yè)務(wù)質(zhì)量保障（QOS）和優(yōu)先級。
責任編輯：吳禮得
相關(guān)推薦
物聯(lián)網(wǎng)的福音，統(tǒng)一的通訊協(xié)議終于來了
物聯(lián)網(wǎng)的場景很美好，但是要實現(xiàn)起來十分難，因為跨界太多，為什么？讓我們來設(shè)想一個場景：手機上追劇收到更新，一鍵傳輸?shù)诫娨暽嫌^看，一會電視右上角彈出一張照片，來自門口攝像頭拍下的快遞員。取回快遞接著看電視，右上角彈出文字，提示烤箱里的蛋糕做好了?？赐觌娨?，拿著蛋糕出門，無需任何設(shè)置，20 分鐘后，所有設(shè)備自動關(guān)閉。這就是物聯(lián)網(wǎng)與智能
2015年度物聯(lián)網(wǎng)水表企業(yè)最受關(guān)注排行榜物聯(lián)網(wǎng)時代下傳感器將迎來發(fā)展風口
近期，中國傳感器及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研討會正式在北京召開。據(jù)悉，這次會議旨在落實《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》、《中國制造2025》、《國務(wù)院關(guān)于積極推進物聯(lián)網(wǎng)+行動的指導意見》等國家戰(zhàn)略，推動我國傳感器及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)向著融合化、創(chuàng)新化、生態(tài)化、集群化方向加快發(fā)展。近年，在居民收入持續(xù)提高消費需求升級、電子信息技術(shù)快速發(fā)展、大企業(yè)積
這些年 黑客這般入侵與控制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的