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(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商Gurux根據Nordic蜂窩物聯(lián)網(wǎng)解決方案開(kāi)發(fā)出簡(jiǎn)化智能電表通信的開(kāi)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(lái)最大限度地降低運營(yíng)成本并減少消費者的賬單。但是，現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(zhuān)有解決方案會(huì )嚴重限制互操作性，并將電力公司捆綁在安裝和維護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(guò)規模經(jīng)濟降低部署和運營(yíng)成本的標準化解決方案。DLMS/COSEM (“DLMS”)標準是業(yè)界最廣泛接受的電表數據交換國際標準，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設施的通信技術(shù)缺乏融合性。不過(guò)，由于DLMS基于開(kāi)放系統互連(OSI)模型，因而能夠采用各種通信媒體，其中包括基于強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(wú)線(xiàn)技術(shù)。

　　在全球范圍內實(shí)現智能電表計量到云連接方面，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)提供了一個(gè)現實(shí)標準化的可行機會(huì )。但是底層技術(shù)是非常復雜的，這讓沒(méi)有經(jīng)驗的人士望而生畏?，F在，芬蘭智能電表專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商Gurux和NordicSemiconductor進(jìn)行合作，有望簡(jiǎn)化經(jīng)由蜂窩物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現DLMS智能電表通信的開(kāi)發(fā)工作。在Nordic的幫助下，Gurux以其nRF9160 SiP為基礎，開(kāi)發(fā)了開(kāi)源概念驗證(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

　　設計用于DLMS電表的概念驗證(PoC)包含了4個(gè)元素：將nRF9160 DK連接到電表的電纜(通過(guò)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(hù)端應用程序。

　　針對原型配置PoC的工作十分簡(jiǎn)單直接。首先，工程師使用Gurux提供的示例對nRF9160 DK進(jìn)行編程，該示例實(shí)現了MQTT橋接，然后通過(guò)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置MQTT參數。然后PoC可以使用MQTTBroker通過(guò)LTE-M鏈接發(fā)送數據，并從基于云的客戶(hù)端應用程序接收信息。盡管PoC主要是為DLMS設計的，但它可以支持LTE-M鏈路上的其他智能電表替代協(xié)議。該PoC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(guò)轉換NIC來(lái)支持不同類(lèi)型的連接，這個(gè)架構受到歡迎。通過(guò)使用nRF9160，NIC無(wú)需額外的微控制器?？梢允褂胣RF9160來(lái)管理連接和邊緣處理，從而實(shí)現單芯片架構設計。

　　通過(guò)試驗電表數據收集接口，開(kāi)發(fā)人員可以將nRF9160 DK配置用作大多數電表的NIC。由于DK上的軟件開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單(部分歸因于應用處理器和調制解調器集成在同一芯片組上)，構建原型NIC相對簡(jiǎn)單直接。

　　2 NB-IoT選項

　　這個(gè)PoC當前使用LTE-M蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，因其支持最具挑戰性的計量應用所需的低延遲性能和高數據速率。但是對于許多應用而言，替代蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)NB-IoT將是令人滿(mǎn)意的技術(shù)。對于延遲和覆蓋范圍都很重要的高級電表，可以設計支持兩種蜂窩物聯(lián)網(wǎng)版本的組合解決方案，從而以單一設計覆蓋最廣泛的應用范圍。

　　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(jiǎn)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(lái)自動(dòng)優(yōu)化智能電表無(wú)線(xiàn)連接。通過(guò)在LTE-M和NB-IoT之間進(jìn)行切換，建立最適合特定運營(yíng)環(huán)境的連接，可以解決大多數蜂窩IoT連接難題。

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