作者：Lorenzo Amicucci, Nordic Semiconductor
陳舊的電能計(jì)量意味著效率、準(zhǔn)確性甚至電網(wǎng)可靠性較低，這不僅給電力企業(yè)的基本運(yùn)營效益帶來壓力，還會直接拖累電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和合理價(jià)格，影響到社區(qū)和家庭的日常生活和預(yù)算。
智能計(jì)量及其產(chǎn)生的大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，就是顯而易見的解決方案。然而，無論在在任何地區(qū)，要成功部署智能計(jì)量技術(shù)，就必須在電力公司與計(jì)量表之間，以及計(jì)量表與消費(fèi)者之間實(shí)施有效的連接解決方案。
非洲的智能計(jì)量解決方案需求
在非洲地區(qū)，升級到智能計(jì)量的緊迫性非常明顯。配電電力公司，包括市政、都市和私營供應(yīng)商，以及智能城市項(xiàng)目、離網(wǎng)解決方案供應(yīng)商和電表制造商，都是非洲大陸能源行業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵利益相關(guān)者。他們共同認(rèn)識到，消除人工抄表對于大幅降低運(yùn)營成本、向客戶準(zhǔn)確收費(fèi)、啟動動態(tài)定價(jià)、監(jiān)控電網(wǎng)損耗、優(yōu)化電網(wǎng)性能和減少停電非常重要。
此外，人們也清楚地認(rèn)識到，聯(lián)網(wǎng)計(jì)量將使消費(fèi)者有能力主動管理和優(yōu)化自己的能源消耗，從而獲得益處。但是，智能計(jì)量取決于可靠的通信運(yùn)作，這在非洲地區(qū)并不容易實(shí)現(xiàn)。
主流計(jì)量技術(shù)無法提供支持
目前在非洲使用的兩種主流計(jì)量技術(shù)是電力線載波(PLC)和蜂窩技術(shù)，然后，盡管這兩種技術(shù)在其他地方取得了成功，但由于種種原因在非洲地區(qū)實(shí)施效果不佳。
對于PLC解決方案，預(yù)付費(fèi)電表通過物理電力線進(jìn)行通信，將數(shù)據(jù)發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)集中器(DCU)，然后再由數(shù)據(jù)集中器將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端。對于蜂窩解決方案，每個(gè)預(yù)付費(fèi)電表都有一個(gè)蜂窩調(diào)制解調(diào)器，可與蜂窩基站進(jìn)行通信，然后將數(shù)據(jù)回傳至能源公司的軟件平臺。
黑點(diǎn)有時(shí)會降低蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋的可靠性，導(dǎo)致蜂窩訂閱費(fèi)用高昂和服務(wù)可用性降低。而且，由于蜂窩智能儀表的訂閱是以優(yōu)化成本為優(yōu)先，因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率往往受到限制。
而且，非洲地區(qū)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常出現(xiàn)計(jì)劃內(nèi)和計(jì)劃外停電，PLC 解決方案也無法很好地工作。如果發(fā)生停電，恢復(fù)供電后，網(wǎng)絡(luò)需要很長時(shí)間才能重新啟動，智能電表也需要很長時(shí)間才能重新連接，這就延誤了重要的電網(wǎng)管理訊息和消費(fèi)者通知。
加入電網(wǎng)的可再生能源也會對PLC通信產(chǎn)生負(fù)面影響，而許多劣質(zhì)電器等消費(fèi)設(shè)備會產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，從而進(jìn)一步破壞智能電表的通信。
DECT NR+解決聯(lián)網(wǎng)難題
鑒于這些成熟技術(shù)仍然存在缺點(diǎn)，無線連接標(biāo)準(zhǔn)DECT NR+ (NR+)應(yīng)運(yùn)而生，成為了PLC和蜂窩技術(shù)的可行替代技術(shù)。NR+在設(shè)計(jì)上具有與蜂窩網(wǎng)絡(luò)相同的無縫運(yùn)作和安全性能，正常運(yùn)行時(shí)間的可靠性超過99.99%，此外，NR+還具有出色的抗盲點(diǎn)和抗干擾能力，這在一定程度上要?dú)w功于強(qiáng)大穩(wěn)定的物理層，以及在不太擁堵的1.9 GHz頻段上運(yùn)行。
通過NR+，智能電表可利用其自修復(fù)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來擴(kuò)展和加強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。在城市環(huán)境中，每個(gè)智能電表可與50多個(gè)相鄰電表連接，形成多個(gè)接入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)可靠的通信。
此外，NR+的運(yùn)營成本較低，數(shù)據(jù)費(fèi)用可忽略不計(jì)，并減少了對電信運(yùn)營商的通信依賴。在城市地區(qū)，數(shù)千個(gè)智能電表可共享一個(gè)蜂窩套餐訂閱，而在農(nóng)村地區(qū)，由于房屋網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分散，這一比例較低。
傳統(tǒng)的智能電表通常在夜間或每天幾次發(fā)送數(shù)據(jù)，而使用NR+之后，數(shù)據(jù)可以每分鐘傳輸一次。由于通過單個(gè)大容量連接(LTE、Wi-Fi 或以太網(wǎng))進(jìn)行整合數(shù)據(jù)傳輸，以及通過DECT NR+頻段進(jìn)行免許可證通信，因此蜂窩訂閱費(fèi)用不會大幅增加。
Wirepas DECT NR+智能計(jì)量解決方案
智能計(jì)量領(lǐng)域的創(chuàng)新企業(yè)已經(jīng)開始利用NR+。例如，南非設(shè)計(jì)和制造公司 Sustainable Energy Technologies (SET)推出了基于 NR+ 的 Wirepas 射頻網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)智能計(jì)量解決方案，該解決方案部署在Nordic Semiconductor公司的下一代nRF9151 模組上。這款解決方案是為配電電力公司和電表制造商開發(fā)的，旨在推動非洲向智能能源解決方案過渡，最初開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)是南非和肯尼亞。
Wirepas NR+實(shí)施方案解決了PLC和蜂窩電表的所有局限性，同時(shí)可持續(xù)收集近乎實(shí)時(shí)的能源數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電表監(jiān)控的雙向網(wǎng)絡(luò)通信。
nRF9151專為NR+和蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用量身定制
Nordic的nRF9151低功耗模組專為DECT NR+和蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，支持Wirepas的NR+協(xié)議棧，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)先考慮可靠性、安全性、長距離和可擴(kuò)展性的大規(guī)模網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
用于DECT NR+時(shí)，nRF9151具有高發(fā)射功率，可確保即使在信號較弱的區(qū)域也能進(jìn)行長距離通信，而且，它還具有卓越的接收器靈敏度，可使設(shè)備檢測到來自遠(yuǎn)處智能電表或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的微弱信號。nRF9151具備緊湊的尺寸(12 x 11 mm)和開放式 MCU，因而非常適合集成到智能電表內(nèi)的單芯片網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)。
NR+克服了以往的局限性，確保實(shí)現(xiàn)可靠、遠(yuǎn)距離和高性價(jià)比的連接，滿足了非洲地區(qū)的智能計(jì)量需求。Nordic提供的技術(shù)和專門從事智能計(jì)量的合作伙伴將為這一強(qiáng)大變革提供有力的支持。 |
