2018公用事業(yè)物聯(lián)網(wǎng)公司絕不可錯(cuò)過(guò)的超級(jí)經(jīng)驗(yàn)帖！

2018-01-15 09:25:13 來(lái)源：物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù) 熱度:

自來(lái)水、燃?xì)狻㈦娏Φ裙迷O(shè)施是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)最先落地應(yīng)用的主要領(lǐng)域，國(guó)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(guò)除了采用運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)外，專(zhuān)網(wǎng)成為不少公用事業(yè)客戶(hù)的選擇。北美的公用事業(yè)采用專(zhuān)網(wǎng)的方案已積累不少經(jīng)驗(yàn)，本文對(duì)燃?xì)鉃槔榻B北美公用事業(yè)采用專(zhuān)網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)。

北美燃?xì)夤局腔廴細(xì)獾默F(xiàn)狀分析

1.公用設(shè)施（Utility）的物聯(lián)網(wǎng)解決方案來(lái)自行業(yè)，而非移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商（MNO）

在北美很少有運(yùn)營(yíng)商參與公用設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施，主要原因是：第一，物聯(lián)網(wǎng)集中了幾個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的端到端的解決方案，通訊只是整個(gè)方案中的一個(gè)環(huán)節(jié)；第二，公用設(shè)施單位的運(yùn)營(yíng)模式對(duì)行業(yè)解決方案的專(zhuān)業(yè)化要求很高，這種專(zhuān)業(yè)性橫跨終端集成、計(jì)量、通訊、后臺(tái)數(shù)據(jù)分析，以及業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域，非運(yùn)營(yíng)商獨(dú)自能夠解決的；而能夠滿(mǎn)足這些需求的只有各種表計(jì)供應(yīng)商，充分利用市場(chǎng)占有率，通過(guò)并購(gòu)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(guò)去兩年中，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，類(lèi)似的并購(gòu)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(zhuān)網(wǎng)（專(zhuān)用通訊系統(tǒng)，專(zhuān)用頻譜）解決方案

原因主要包括：第一，公用設(shè)施單位對(duì)數(shù)據(jù)可靠性要求很高，數(shù)據(jù)和公司的運(yùn)營(yíng)效率、財(cái)務(wù)、現(xiàn)金流和安全運(yùn)營(yíng)直接相關(guān)。由于在重要性、可靠性和安全性上的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(zhuān)網(wǎng)方案；第二，在數(shù)字化時(shí)代里，公用設(shè)施單位對(duì)自己的數(shù)據(jù)價(jià)值越來(lái)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(kāi)放給第三方，尤其是運(yùn)營(yíng)商；第三，公用設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)在運(yùn)營(yíng)中的即時(shí)反應(yīng)非常重要，一旦有通訊盲點(diǎn)或緊急情況，只有專(zhuān)網(wǎng)可以提供快速補(bǔ)盲和即時(shí)響應(yīng)的能力；第四，從業(yè)務(wù)擴(kuò)展的角度看，數(shù)據(jù)服務(wù)越來(lái)越成為一種業(yè)務(wù)。公用設(shè)施單位通過(guò)自己組網(wǎng)，會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)向數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，為未來(lái)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(zhǔn)備，比如智慧路燈、智慧市政管網(wǎng)、智慧停車(chē)、氣象監(jiān)測(cè)等。

3.北美智慧燃?xì)饧夹g(shù)的解決方案提供商主要來(lái)自行業(yè)核心供應(yīng)商、咨詢(xún)公司、AMI（高級(jí)計(jì)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(wú)線等技術(shù)；AMI集成商主要包括IBM，Acdenture等咨詢(xún)公司。多數(shù)用戶(hù)認(rèn)為，將關(guān)鍵的（Critical）公共事業(yè)數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)在非授權(quán)頻譜的公共網(wǎng)絡(luò)上，會(huì)隨著終端數(shù)增加逐漸暴露弊端，潛在通訊的“公地悲劇”風(fēng)險(xiǎn)；另外，NB-IoT、eMTC等公共物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在客戶(hù)響應(yīng)速度、數(shù)據(jù)獨(dú)立性和網(wǎng)絡(luò)安全上有一定的缺陷，客戶(hù)對(duì)其也是非常慎重，重要數(shù)據(jù)會(huì)湮沒(méi)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?xì)夤驹谡麄€(gè)智慧燃?xì)獾牟渴鹕洗嬖诜€(wěn)健和跨越的風(fēng)格。對(duì)技術(shù)路線的選擇上非常穩(wěn)健：美國(guó)其實(shí)是各方面基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)非常領(lǐng)先的國(guó)家，但公用設(shè)施單位在選用技術(shù)方向時(shí)，基本都會(huì)選擇經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證的技術(shù)，而非各種新出現(xiàn)的技術(shù)。比如，在和PECO（費(fèi)城能源公司）交流的過(guò)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(kāi)始部署燃?xì)饩W(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?xì)夤颈憩F(xiàn)了對(duì)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的理解和視野，充分地認(rèn)識(shí)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?xì)獾募夹g(shù)難點(diǎn)和問(wèn)題

在技術(shù)上，整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)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(yùn)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(gè)方面的考量：第一，通訊網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)是會(huì)成為“黑客”或惡意攻擊的對(duì)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(diǎn)；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(guò)專(zhuān)屬網(wǎng)絡(luò)和專(zhuān)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(duì)于燃?xì)饧捌渌迷O(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(yùn)營(yíng)收入和運(yùn)營(yíng)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(lèi)似，我國(guó)的國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)都在建設(shè)自己的專(zhuān)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(guó)家電網(wǎng)推動(dòng)的“四表合一”。

可靠性的考量主要有如下幾點(diǎn)：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(jī)沒(méi)有信號(hào)，一旦需要后期“補(bǔ)盲”直接導(dǎo)致成本的上升；第二，運(yùn)維效率的可靠性，在運(yùn)維過(guò)程中一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)“補(bǔ)盲”或其他問(wèn)題，公共事業(yè)單位是否有管理上的“抓手”，運(yùn)營(yíng)單位是否能夠迅速響應(yīng)；這取決于該部分業(yè)務(wù)在運(yùn)營(yíng)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(guó)內(nèi)和國(guó)外有實(shí)力的目光長(zhǎng)遠(yuǎn)的公用設(shè)施單位都選擇專(zhuān)網(wǎng)的路徑。

低功耗的考量主要有如下幾點(diǎn)：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(dòng)通訊領(lǐng)域里，功耗不是主要考慮的問(wèn)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(wèn)題，因此適用于電網(wǎng)的技術(shù)不一定適用于燃?xì)庑袠I(yè)；第三，低功耗的應(yīng)用，是否經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間、大范圍、各種復(fù)雜場(chǎng)景應(yīng)用的商用驗(yàn)證。

雙工模式的考量主要在于：第一，“階梯氣價(jià)”需要對(duì)終端進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置；第二，各種必需的操作，例如開(kāi)關(guān)閥、需求側(cè)響應(yīng)；第三，未來(lái)對(duì)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(jiǎn)單的用量讀取。它包括通訊平臺(tái)、智能燃?xì)獗怼⑾冗M(jìn)的傳感器和數(shù)據(jù)分析軟件。通過(guò)智能網(wǎng)絡(luò)，可以顯示并監(jiān)控整個(gè)公共事業(yè)系統(tǒng)，將整個(gè)運(yùn)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(duì)日常運(yùn)營(yíng)的挑戰(zhàn)，比如創(chuàng)新的計(jì)量技術(shù)，新型傳感器，陰極保護(hù)監(jiān)控，溫度和壓力監(jiān)控，遠(yuǎn)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(jià)值的數(shù)據(jù)不僅幫助公共設(shè)施行業(yè)提高運(yùn)營(yíng)效率，保障員工和燃?xì)庥脩?hù)的安全，而且推動(dòng)和刺激傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和升級(jí)。

北美燃?xì)夤驹诓渴鹬腔廴細(xì)庀到y(tǒng)中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)

經(jīng)過(guò)拜訪數(shù)個(gè)北美的燃?xì)饧瘓F(tuán)，了解了他們?cè)谥腔廴細(xì)鈱?shí)施過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，主要有如下經(jīng)驗(yàn)的分享：第一，必須進(jìn)行專(zhuān)用組織架構(gòu)設(shè)置；第二，建立必要的管理流程；第三，對(duì)全壽命周期的投入/產(chǎn)出進(jìn)行財(cái)務(wù)分析和比較；第四，業(yè)務(wù)擴(kuò)展。

專(zhuān)業(yè)組織架構(gòu)

智慧燃?xì)鈽I(yè)務(wù)的部署不是簡(jiǎn)單的硬件安裝工作，而是是整體產(chǎn)業(yè)的智能化升級(jí)，必須輔之以必要的行政、技術(shù)和經(jīng)營(yíng)團(tuán)隊(duì)作為支撐。對(duì)此必須認(rèn)識(shí)很清楚，否則會(huì)出現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施齊備，但無(wú)法運(yùn)營(yíng)的窘境。

必要的管理流程

專(zhuān)業(yè)組織結(jié)構(gòu)必須有專(zhuān)業(yè)的流程作為運(yùn)營(yíng)制度，包括例行會(huì)議制度，逐步建立的問(wèn)題處理機(jī)制，以及跨部門(mén)協(xié)作機(jī)制等等。

在項(xiàng)目前期作全壽命投資和費(fèi)用的商業(yè)計(jì)劃

固定投入往往是可預(yù)測(cè)和可控的；后期運(yùn)維的費(fèi)用往往在項(xiàng)目初期是隱形的，因此是不可控的。常見(jiàn)的情況是，由于后期運(yùn)維費(fèi)用不可控造成項(xiàng)目的坍塌。典型案例比如后期運(yùn)維人工的不可控和第三方服務(wù)等，因此成熟的商務(wù)驗(yàn)證非常重要。

業(yè)務(wù)擴(kuò)展

很顯然，目前北美和國(guó)內(nèi)公用設(shè)施單位已經(jīng)逐步認(rèn)識(shí)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(cè)，因此在項(xiàng)目早期對(duì)未來(lái)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(yùn)營(yíng)商有非常獨(dú)到的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。但在公用設(shè)施領(lǐng)域、對(duì)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(yùn)營(yíng)商并沒(méi)有優(yōu)勢(shì)、甚至其傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在專(zhuān)用的極端重要的數(shù)據(jù)領(lǐng)域成為劣勢(shì)。比如，在萬(wàn)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(zhǎng)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(lái)，逐步擴(kuò)展到智慧水務(wù)，智慧燃?xì)猓腔勐窡簦腔鄢鞘械阮I(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(wú)授權(quán)的（Unlicensed）頻譜的擴(kuò)頻無(wú)線通訊

3、基于美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)（FCC）許可的頻譜的無(wú)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(yùn)營(yíng)了數(shù)十年。但是，電力線載波的缺點(diǎn)是速率低，需要大量的中繼器，諧波干擾嚴(yán)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(dú)立的通訊網(wǎng)絡(luò)，依賴(lài)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(hù)繼電器開(kāi)路時(shí)，都有可能中斷。

2003年8月，北美地區(qū)大面積斷電事故，對(duì)AMI和公共事業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，帶來(lái)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(duì)于偏遠(yuǎn)或人口分布不均勻的地區(qū)而言。

面對(duì)這些現(xiàn)實(shí)，加之新技術(shù)和新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，無(wú)線通訊的時(shí)代逐步走來(lái)。參考公共事業(yè)電信委員會(huì)在2009年1月的報(bào)告中的結(jié)論，“通過(guò)無(wú)線通訊技術(shù)，可以高效，經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵公用事業(yè)資產(chǎn)之間的實(shí)時(shí)雙向通訊。這些技術(shù)支持機(jī)器到機(jī)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(shí)，基于公共頻譜的的擴(kuò)頻無(wú)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(fèi)”技術(shù)。然而一系列新的問(wèn)題出現(xiàn)了，包括覆蓋范圍限制、頻譜干擾和可靠性問(wèn)題。加上公共事業(yè)的工作人員，依然堅(jiān)持“業(yè)務(wù)持續(xù)性”（ business-as-usual）的心態(tài)，使無(wú)線通訊技術(shù)演進(jìn)，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(yùn)維成本高，公用事業(yè)公司還沒(méi)有一個(gè)可行的方法來(lái)滿(mǎn)足他們的商業(yè)案例。

基于公共頻譜的無(wú)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(kuò)頻技術(shù)，例如：直序列擴(kuò)頻（DSSS），跳頻擴(kuò)頻（Frequency Hopping）等。公共頻譜的好處（諷刺的是，也是公共頻譜的缺點(diǎn)）在于它對(duì)所有用戶(hù)都是免費(fèi)的。免費(fèi)的頻譜會(huì)吸引數(shù)以?xún)|計(jì)的產(chǎn)品，但是沒(méi)有FCC的保護(hù)。在開(kāi)放頻譜的的產(chǎn)品上，必須粘貼標(biāo)簽說(shuō)明：“（1）本設(shè)備不會(huì)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(dǎo)致誤操作的干擾。”

經(jīng)過(guò)早期業(yè)務(wù)探索階段，通過(guò)在建筑物旁建設(shè)集中器，采用微功率（“小無(wú)線”）、公共頻譜的自組網(wǎng)（MESH），或者通過(guò)手持設(shè)備等無(wú)線通訊手段，實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模智能表計(jì)的數(shù)據(jù)通訊。但是，由于微功率設(shè)備的無(wú)線覆蓋距離僅有幾百米，為滿(mǎn)足城市級(jí)規(guī)模商用，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)全面覆蓋，則需要建設(shè)數(shù)千個(gè)微功率集中器。建設(shè)維護(hù)成本高昂，而且存在系統(tǒng)容量的瓶頸，無(wú)法滿(mǎn)足復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求。2012年，即北美啟動(dòng)AMI建設(shè)的第7年，包括智能電網(wǎng)和智慧燃?xì)忸I(lǐng)域，經(jīng)過(guò)初期的遠(yuǎn)程抄表（AMR）業(yè)務(wù)發(fā)展后，系統(tǒng)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)分析、需求側(cè)響應(yīng)、遠(yuǎn)程關(guān)斷等業(yè)務(wù)需求明顯增速。公共事業(yè)單位開(kāi)始意識(shí)到智能計(jì)量的高效運(yùn)維優(yōu)勢(shì)和潛在商業(yè)價(jià)值，并一致認(rèn)為建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的專(zhuān)用AMI通訊網(wǎng)絡(luò)，比大量安裝集中器更具意義。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的遠(yuǎn)距離無(wú)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(lái)滿(mǎn)足新增應(yīng)用需求。但是在具體實(shí)施中，該方案的復(fù)雜度和額外維護(hù)成本成為最大障礙。因此，公共事業(yè)部門(mén)推薦采用新型的面向長(zhǎng)期發(fā)展的AMI通訊技術(shù)，即支持專(zhuān)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持不同業(yè)務(wù)質(zhì)量保障（QOS）和優(yōu)先級(jí)。

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責(zé)任編輯：吳禮得

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