蜂窩物聯(lián)網(wǎng)PoC為智能電表連接指引路向

　　——芬蘭智能電表專業(yè)廠商Gurux根據(jù)Nordic蜂窩物聯(lián)網(wǎng)解決方案開發(fā)出簡化智能電表通信的開源概念證明Lorenzo?Amicucci?（Nordic?Semiconductor業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理）

　　電力公司正在尋求使用智能電表來最大限度地降低運(yùn)營成本并減少消費(fèi)者的賬單。但是，現(xiàn)有智能電表連接技術(shù)的性能和靈活性有限，而廣泛部署專有解決方案會(huì)嚴(yán)重限制互操作性，并將電力公司捆綁在安裝和維護(hù)成本都很高的小眾通信技術(shù)中。

　　因此，智能電表行業(yè)需要一種可以通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)降低部署和運(yùn)營成本的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案。DLMS/COSEM (“DLMS”)標(biāo)準(zhǔn)是業(yè)界最廣泛接受的電表數(shù)據(jù)交換國際標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)展前景最好。發(fā)揮DLMS潛力的主要障礙在于將DLMS電表連接到后端電力基礎(chǔ)設(shè)施的通信技術(shù)缺乏融合性。不過，由于DLMS基于開放系統(tǒng)互連(OSI)模型，因而能夠采用各種通信媒體，其中包括基于強(qiáng)大成熟并且高度安全的LTE (“4G”)網(wǎng)絡(luò)的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)無線技術(shù)。

　　在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)智能電表計(jì)量到云連接方面，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)提供了一個(gè)現(xiàn)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)化的可行機(jī)會(huì)。但是底層技術(shù)是非常復(fù)雜的，這讓沒有經(jīng)驗(yàn)的人士望而生畏?，F(xiàn)在，芬蘭智能電表專業(yè)廠商Gurux和NordicSemiconductor進(jìn)行合作，有望簡化經(jīng)由蜂窩物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)DLMS智能電表通信的開發(fā)工作。在Nordic的幫助下，Gurux以其nRF9160 SiP為基礎(chǔ)，開發(fā)了開源概念驗(yàn)證(PoC)智能電表，可直接解決使用蜂窩物聯(lián)網(wǎng)讀取智能電表時(shí)通常遇到的工程難題。

　　1 配置原型

　　設(shè)計(jì)用于DLMS電表的概念驗(yàn)證(PoC)包含了4個(gè)元素：將nRF9160 DK連接到電表的電纜(通過光學(xué)探頭或直接串行端口連接)；采用Gurux MQTT橋接示例的nRF9160 DK，以及MQTT Broker和基于GXDLMSDirector(可輕松安裝在PC上進(jìn)行產(chǎn)品演示)的客戶端應(yīng)用程序。

　　針對(duì)原型配置PoC的工作十分簡單直接。首先，工程師使用Gurux提供的示例對(duì)nRF9160 DK進(jìn)行編程，該示例實(shí)現(xiàn)了MQTT橋接，然后通過電纜將其連接到智能電表。而后使用GXDLMSDirector選擇電表制造商并設(shè)置MQTT參數(shù)。然后PoC可以使用MQTTBroker通過LTE-M鏈接發(fā)送數(shù)據(jù)，并從基于云的客戶端應(yīng)用程序接收信息。盡管PoC主要是為DLMS設(shè)計(jì)的，但它可以支持LTE-M鏈路上的其他智能電表替代協(xié)議。該P(yáng)oC還可以用作原型網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)。NIC是連接電表的插件板。由于引入了模塊化功能，使得電表通過轉(zhuǎn)換NIC來支持不同類型的連接，這個(gè)架構(gòu)受到歡迎。通過使用nRF9160，NIC無需額外的微控制器?？梢允褂胣RF9160來管理連接和邊緣處理，從而實(shí)現(xiàn)單芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　通過試驗(yàn)電表數(shù)據(jù)收集接口，開發(fā)人員可以將nRF9160 DK配置用作大多數(shù)電表的NIC。由于DK上的軟件開發(fā)簡單(部分歸因于應(yīng)用處理器和調(diào)制解調(diào)器集成在同一芯片組上)，構(gòu)建原型NIC相對(duì)簡單直接。

　　2 NB-IoT選項(xiàng)

　　這個(gè)PoC當(dāng)前使用LTE-M蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，因其支持最具挑戰(zhàn)性的計(jì)量應(yīng)用所需的低延遲性能和高數(shù)據(jù)速率。但是對(duì)于許多應(yīng)用而言，替代蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)NB-IoT將是令人滿意的技術(shù)。對(duì)于延遲和覆蓋范圍都很重要的高級(jí)電表，可以設(shè)計(jì)支持兩種蜂窩物聯(lián)網(wǎng)版本的組合解決方案，從而以單一設(shè)計(jì)覆蓋最廣泛的應(yīng)用范圍。

　　處于這個(gè)PoC核心的Nordic nRF9160 SiP可以使用由板載Arm Cortex-M33處理器觸發(fā)的簡單AT命令，在LTE-M和NB-IoT之間自動(dòng)切換。這使得工程師可以輕松修改PoC來自動(dòng)優(yōu)化智能電表無線連接。通過在LTE-M和NB-IoT之間進(jìn)行切換，建立最適合特定運(yùn)營環(huán)境的連接，可以解決大多數(shù)蜂窩IoT連接難題。

　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第12期第32頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。