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仪器仪表

一份征求意见稿 一片争议声 LoRa你现在还好吗?

IoT通信技术在智能计量上的两种应用

近日,一份《微功率短距离无线电发射设备技术要求(征求意见稿)》引发了业界热议。LoRa似乎成了一个焦点,我们不妨也来看看LoRa。

2019年4月10日

无线电频率规定

物联网技术和新能源的结合正在加速我国传统经济发展形态,智能电网、智能水务、智能环保、智能开采等新兴领域随物联网技术的应用落地而处于飞速发展中,公开数据显示,自20世纪90年代以来全球各国对新能源需求增加了50%,并且预计到2040年将进一步增加30%,IoT连接技术逐渐越来越多的用于处理能源管理和提供改进的解决方案上。

无线电频谱资源是一种公共资源,受国家法律法规管理。我们不妨先梳理下微功率(短距离)无线电设备管理的规定发展的相关情况。

IoT通信技术将成为能源利益商企们的战略发展杠杆,驱动其业务快速发展使其持续受益。

《关于发布《微功率(短距离)无线电设备管理暂行规定》的通知》信部[1998]
178号,其中提到了470-510MHz频段的使用,当时这个频段允许用于无线传声器,是明确用于传送声音的无线电设备,而非数据。主要应用场所为电影院、音乐厅、会议室等公共场所以及残疾人士的听觉辅助使用。

IoT连接技术为工业和能源业带来了前所未有的技术升级的便利,传统以IT为主架构的工业互联形态逐渐会升级为以物联网、大数据、云、3位一体的基础设施架构形态,物联网连接技术能够解决在复杂的网络环境下,机器对机器设备之间多端连接、大数据交互以及快速传输,如传感器和数据集中器。

以下为规定的部分原文:

解决了万物互联的条件下,对加速促进新能源监测和制造、预测性维护以及AI机器自动化决策、以及应用在智能工厂中的全自动生产线等目前比较热门的商用问题的解决将变得更加容易。

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M2M设备是能源价值链中的中心链路,必须以适当的通信协议进行通信。这提出了用于从现场设备传输信息的不同技术解决方案的问题。在水和天然气应用的情况下,通常使用无线技术。以下列出两例常见的用于智能计量的物联通信技术。

自2005年10月1日起施行的《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》信部无[2005]423
号,也就是现在执行的《要求》,增加了对民用无线电计量仪表等类型设备的许可,“在满足传输数据时,其发射机工作时间不超过5秒的条件下,470-510MHz频段可作为民用无线电计量仪表使用频段”。与上面的《暂行规定》相比增加了数据传送的许可。因此,市场上也涌现出了许多做无线产品应用的企业,尤其是抄表行业。而抄表不少产品采用了自组网的抄表方式。LoRa在中国也是使用了这个频段。

无线M-Bus协议

以下为规定的部分原文:

使用169Mhz或868Mhz
的无线M-Bus点对点无线电协议传统上用于智能计量和智能建筑,特别是其有条件的双向质量和相对适中的能耗。

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WM-Bus是一种标准化协议。这是选择解决方案的基本点,因为它确保了所有制造商之间的兼容性。

2017年12月14日,工业和信息化部无线电管理局《公开征求对《微功率短距离无线电发射设备技术要求(征求意见稿)》的意见》,其中对民用计量仪表部分,增加了“限单频点使用,不能用于组网应用
也正是这句引发了社会各界异议。

无线Mbus协议基于专用的非运营网络。为了操作,无线Mbus网络需要集中器,其允许所有传感器和远程信息系统之间的连接。

以下为规定的部分原文:

无线Mbus协议基于两个频段:868Mhz和169Mhz。这些都是可以与其他应用程序共享的自由波段。已制定法规以确保公平分享。在欧洲,这些法规由ARCEP(法国电信和邮政监管机构)执行,并处理频率信道,传输功率和带宽占用率。

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868Mhz传统上是最常用的频段。在自由场中,传感器和聚光器之间可能覆盖的距离大约为1km。在建筑物内使用868Mhz无线电网络更为复杂。内部分区可能是波传输的重要障碍,可能需要使用中继器。

我们再看一看规定内容的发展变化情况

169Mhz频段最近已用于智能计量应用。法国天然气分销公司GrDF的Gazpar项目是首批169Mhz智能计量网络之一。169Mhz频率具有几个优点。使用的频率越低,波穿透越大。因此,在建筑物内部,所覆盖的距离或经过的楼层数量在169Mhz时比在868Mhz时更大。

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LoRa无线电协议作为解决方案

从传送声音到传输数据,再到组网应用,也是市场内在需求发展的结果,组网是物联网发展的趋势。政策规定是行业最大的公约数。“限单频点使用,不能用于组网应用”,这让使用此频段做产品的企业产生了疑虑,这还需要再进一步释疑。

就其本身而言,LoRa无线电协议是一种在工业和能源领域备受青睐的低功率宽范围解决方案,是一种868Mhz无线电协议,仅描述设备的物理层。因此,有必要在该无线电层上方放置一个或多个应用层。使用LoRa,与频率切换键调制中的传统WM-Bus协议相比,可以获得30dB,从而使信号减小10,000倍。LoRa允许在不同信道上传输,从而改善频带占用时间。

从《要求》来看,规定的是微功率短距离的无线电设备,而非长距离无线电设备。那么具体多少是属于短距离呢?《要求》中也没有明确的说明。

专用网络和运营网络是使用LoRa或LoRaWAN的两种类型的网络。

据了解,LPWA技术(NB-IoT、LoRaWAN、Sigfox等)的应用市场也多是集中在抄表上。

专用网络需要自己的数据集中器和自己的LoRa网络。它在安全性和使用方面是理想的,可以安装在任何地方。

互联网和物联网

运行的网络不需要数据集中器或SIM卡,因为运营商提供直接从所有现场设备收集的基站。

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例如,建筑物内需要优化,有利可图且最重要的安全能源管理的答案来自专有解决方案,其中LoRa代表较低层,无线M-Bus代表一个或多个应用层。

物联网和互联网还是属于不同的“网”
,但又是连接在一起的。电子产品,尤其是嵌入式电子产品,由于其中的MCU或单片机资源受限而无法运行IP协议。一般地,需要集中器或网关与终端进行小数据量的通信,通过网关或基站进行IP协议转换连接到互联网,从而形成“云-管-端”的物联网架构,并通过云端应用对设备和数据等进行管理和分析。LoRaWAN与其他物联网技术一样也是这样一种架构。

端点将在LoRa中与集中器集线器通信,集中器集线器将包含LoRa物理层和WM-Bus应用层。

物联网的“物”正以单点接入或组网的方式连接到互联网,正如互联网是全球范围的连接一样,物联网的发展也将会打通与世界的连接。而经济的全球化也必将带来物联网的全球化。

LoRa和WM-Bus协议的这种组合可以为智能计量管理提供可行且可持续的解决方案。来源:OFweek人工智能网

谷歌董事长施密特预言:互联网即将消失,一个高度个性化、互动化的有趣世界—物联网即将诞生。

2015年07月04日,《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》国发〔2015〕40号:”顺应世界“互联网+”发展趋势,充分发挥我国互联网的规模优势和应用优势,推动互联网由消费领域向生产领域拓展,加速提升产业发展水平,增强各行业创新能力,构筑经济社会发展新优势和新动能“。《意见》明确了互联网由消费领域向生产领域拓展,物联网技术将会在其中起到很大的推动作用。

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