为什么ZigBee和LoRa那么好用,他还是选择了NB-IoT?

来源: comobs 作者: 时间:2017-06-21 09:24

zigbee LoRa NB-IoT

  “如果在体制内,我可能够格当个工程院院士,我们的产品工程价值绰绰有余”,银蕨电力科技CEO方明博士略带调侃的言语迎来现场掌声。通过微型智能电网传感器+NB-IoT+大数据分析,这家初创企业破解了长期以来困扰运检一线现场的“配网单相接地短路故障检测和定位”这一业界难题。

  6月12日,鹰潭,移动物联网产业与应用发展峰会预期18:30结束。然而,会议超时了1个多小时,方明是当天峰会最后登台的演讲人,但这丝毫没有影响他对NB-IoT技术应用于智能电网前景的看好。

  1990年,在清华大学攻读电力专业博士学位的方明,参与了高压直流输电控制与保护系统的研制;2000年之后参与了国内3G通信的研究;这几年又重操旧业开始在智能电网领域创业。

  过去,曾有人多次找方明研发电气安全监测和节能减耗系统,他认为时机并不成熟,主要是没有合适的远程通信系统。不过,当他了解到NB-IoT这项技术具备强穿透性、超低功耗和广覆盖等特性,并即将在国内商用时,他认为机会来了。

  特高压工程电压等级高至80万伏,需要对某些关键高压设备进行在线监测和故障预诊断,以防非计划停运,无线、无源才能满足如此高电压位置的绝缘要求。

  为了在线同步采集动作电流,及时发现更换特性蜕化的避雷器,银蕨电力采用ZigBee技术,经过18个月研发,电流传感器才稳定工作。过程中,他们甚至不得不修改ZigBee的底层协议来规避WiFi信道对ZigBee在中国的应用频点产生的干扰。

  在方明眼中,NB-IoT这一技术出来有点晚了,如果当时有完善的NB-IoT网络覆盖和成熟的模组,可能只需要5个月就能实现基于Zigbee的特高压设备在线监测和故障诊断系统的同样功能。

  目前,在鹰潭,三大运营商已建成近千个NB-IoT基站,提供全域覆盖的NB-IoT优质网络,实测NB-IoT网络可覆盖至地下3米深处的城市管道。

  以前,银蕨电力曾使用了Zigbee、LoRa等私有通信连接技术。“用着还不错”,方明如此评价。吸引银蕨电力迅速切换至NB-IoT的原因在于:NB-IoT是广域覆盖的,厂家不需要为单独部署调试网络花费精力。

  其次,NB-IoT采用定时周期上报以及本地事件触发的报警机制,大大简化了信令交互,不像3G/4G移动通信终端那么耗电,且其信号可穿透建筑墙壁。因此,NB-IoT特别适合远程自动抄表等应用。

  不过,在Rel-14版本中,NB-IoT支持多播、连续移动性、新的功率等级等等,也将适用于部分对数据传输速率要求不高的移动业务。

  几天前,鹰潭遭遇连续的大雨,让方明一度担心起他的另一个应用试点,基于NB-IoT对地下高压电缆的温度监测是否会因为水淹而失效?

  智慧城市不仅需要保证地面以上的安全,还需要关注“地下”,包括地下电缆状态监测及报警、隧道环境监测(水位、气体、温湿度)、安防及管网资源管理(井盖门禁、井下人员定位、电缆资产)。

  由于电缆接头处的铜芯接触面电阻较大,负荷电流会引起接头发热并导致绝缘进一步老化,严重时可能会引发火灾等事故。

  为防止事故发生,过去一般采用人工定期巡检,成本高且实时性不够。业界也试图用分布式光纤监测等来解决问题,但光纤系统自身需要维护且成本很高。

  由于NB-IoT具备深度覆盖的特性,无需信号中继,可很方便地用于城市地下2~3米处的电缆接头温度监测和温度异常告警。

  所幸的是,大雨过后,安装于鹰潭的地下电缆温度传感器依然工作正常,然而,这类应用在方明眼中并没有技术门槛。其实,他的言外之意是,此类应用会很快得到普及。

  近期,NB-IoT正式商用许可获工信部批准,GSM/FDD IMT系统频段可部署。方明认为,在800MHz/900MHz频段下,NB-IoT信号可穿透地下、街头金属环网柜、低压配电箱和大型建筑墙壁等,这些将有利于实现很多过去难以实现的电力系统监测类应用。

  目前,智能电网的数字化、信息化、互动化,需要对电网设备状态进行监测,包括电力生产管理、电力资产全寿命周期管理、智能用电等方面。NB-IoT提供了一种简单有效的通信手段。

  国家电网相关人士认为,基于NB-IoT的无线、无源微型智能电网传感器使得电网有了“可穿戴设备”,非常适合线路长短不一、拓扑结构复杂的配电系统的海量数据采集和故障检测定位。其在电力设备诊断、电力需求管理和响应的数据采集中将发挥更大的作用……NB-IoT的商用,可以给电网装上更多的“眼睛和耳朵”:

  1.可7x24小时远程监测配电网任意地点的电流、电压、温度、谐波、三相不平衡等,挖掘分析这些数据可让电网正常运行时完全“透明可视”,故障后及时准确地定位故障地点,减少停电抢修时间;

  2.通过对历史和实时用电数据进行分析,可掌握线路负荷和过流情况,预防绝缘老化等,使得电气安全问题早知道;

  3.节能设备可能只省20%的电,80%的节能来自用电习惯的管理,NB-IoT的应用可提供持续的节能之道;(延伸阅读:来自华为坂田基地的员工投诉)

  4.传统能效和电气安全监测系统存在局限性,设备安装成本已经超过其自身成本,带有面板的电表式思维肯定会被淘汰,有了NB-IoT,未来的方向是微型传感器+云的升级;

  对于NB-IoT,方明也一针见血的指出了制约其早日规模应用发展的三个瓶颈:

  1.NB-IoT在鹰潭网络覆盖得很好,但NB-IoT芯片方案可能还需要半年时间才会完全成熟;

  2.与ZigBee等对比, NB-IoT模组成本80元偏贵,希望芯片和模组厂家能够迅速降低成本;

  3.配合NB-IoT模组,现在的物理SIM卡,需要尽快切换至eSIM或软SIM,物联网传感器体积越小越好,现有SIM卡尺寸面积几乎与模块一样大,希望业界能够尽快去掉物理SIM卡,以加速NB-IoT的大规模商用。

  本文是comobs关于窄带蜂窝物联网观察系列之3



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