無(wú)線自組網(wǎng)模式抄表正在進(jìn)入快速發(fā)展期

　　一方面隨著生活水平的提高，人們出于對(duì)隱私、安全、便利等方面的考慮，漸漸排斥入戶抄表。另一方面隨著供水、供電、供氣、供熱等部門對(duì)“一戶一表”工程改造的推進(jìn)，以及對(duì)自動(dòng)化的要求，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)已成為水、電、氣、熱自動(dòng)化管理和智能化控制不可缺少的組成部分。就遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表發(fā)展的熱點(diǎn)和趨勢(shì)等問(wèn)題，本刊采訪了深圳市安美通科技有限公司總經(jīng)理鄭輝先生。

　　深圳市安美通科技有限公司總經(jīng)理鄭輝

　　《物聯(lián)網(wǎng)世界》：請(qǐng)您簡(jiǎn)單介紹了一下貴公司的情況以及遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表的發(fā)展意義。

　　鄭輝：深圳市安美通科技有限公司是一家專業(yè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)線自組織網(wǎng)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、工程和服務(wù)的綜合性高科技企業(yè)。在解決水氣表采集與管理問(wèn)題上，已經(jīng)有超過(guò)7年的經(jīng)驗(yàn)沉淀，其產(chǎn)品和方案已經(jīng)幫助成千上萬(wàn)戶人家解決了“表”問(wèn)題。

　　目前國(guó)家正全面推動(dòng)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的規(guī)劃，能源的管理與利用也越來(lái)越變的重要，并納入了國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目之中。同時(shí)隨著人工成本高的上升以及國(guó)家提出的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變，對(duì)電表、水表、燃?xì)獗?、熱能表等的采集與管理提出了更高的要求，融入物聯(lián)時(shí)代實(shí)現(xiàn)智能有效的管理已成必然!”

　　《物聯(lián)網(wǎng)世界》：您認(rèn)為要徹底解決抄表問(wèn)題的理想方案是怎樣的?目前的現(xiàn)實(shí)方案是怎樣?

　　鄭輝：如果要徹底解決“表”問(wèn)題，最好是電表、水表、燃?xì)獗?、供熱表等等一切表能夠一次性智能化、遠(yuǎn)程抄表，一次性結(jié)算。這樣的方式不但能杜絕人工抄表產(chǎn)生的誤抄、漏抄、估抄等人為錯(cuò)誤;可避免了人工抄表時(shí)間跨度大，無(wú)法抄錄同一時(shí)間的數(shù)據(jù)，方便計(jì)算損耗;也可以使公用事業(yè)部門在提高工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減員增效的同時(shí)，隨時(shí)掌握各種表計(jì)的運(yùn)行情況，對(duì)水、電、氣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和分析。

　　可是由于中國(guó)獨(dú)特的國(guó)情，目前距離實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)還比較遠(yuǎn)。鄭總告訴記者，雖然有一些房地產(chǎn)開發(fā)商已開始嘗試水、氣、電等多表集抄或是多表預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，以減少住戶被打攪次數(shù)以及與公用事業(yè)部門的結(jié)算問(wèn)題，但實(shí)際推廣起來(lái)的難度不小。原因首先在中國(guó)的電表、水表、燃?xì)獗?、熱能表的安裝因地而異、因企而異、因戶而異。電表可能在電房，也可能在一樓樓梯間。水表有可能在樓下，也可能在樓頂。燃?xì)獗?、供熱表的安裝也各不相同;其次由于電力、自來(lái)水、燃?xì)狻⒐岬裙檬聵I(yè)公司的認(rèn)識(shí)不同，條件不同，在推行信息化進(jìn)程上的積極性和緊迫程度也不同。再次，水、電、氣、熱分屬于不同的部門管理，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一也是一大的難題。

　　多表集抄雖然目前難以實(shí)現(xiàn)，但電表、水表、燃?xì)獗?、熱能表各自領(lǐng)域的智能抄表系統(tǒng)都有一定的發(fā)展。從記者了解的情況來(lái)看，目前電表是一支獨(dú)秀，發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。國(guó)家電網(wǎng)公司在2012年舉行的一次新聞發(fā)布會(huì)曾透露，目前安裝智能電表已經(jīng)超過(guò)1億只。

　　智能電表發(fā)展迅速，這首先得益于國(guó)家智能電網(wǎng)的建設(shè)，一方面也電表的采集方案有關(guān)。

　　《物聯(lián)網(wǎng)世界》：目前在電表領(lǐng)域遠(yuǎn)程抄表的方案種類繁多，請(qǐng)介紹一下比較主流的方案。

　　鄭輝：在電表領(lǐng)域，目前針對(duì)不同應(yīng)用環(huán)境以及需求方式，遠(yuǎn)程抄表解決方案已是種類繁多，而且不斷在演變。其中比較典型、有代表意義的方式有基于RS485/MODBUS網(wǎng)絡(luò)、基于電力線載波、基于無(wú)線抄表的方案。

　　RS485/MODBUS是流行的一種布網(wǎng)方式，其特點(diǎn)是實(shí)施簡(jiǎn)單方便，且支持RS485的儀表特別多。所以在早期基于RS485/MODBUS的遠(yuǎn)程抄表方案較受歡迎。但這種方式也有其鮮明的弊端。比如施工布線工作量大，網(wǎng)線易受人為破壞，線路損壞后，故障點(diǎn)不易查找，且更換線路費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

　　隨后無(wú)需重新布線的電力線載波方案開始崛起。該方案不但節(jié)省成本且方便，非常受到用戶的歡迎，開始廣泛替代基于RS485/MODBUS的遠(yuǎn)程抄表方案。然而該方案也不是無(wú)懈可擊，中國(guó)的電網(wǎng)環(huán)境較差，很多電器都沒(méi)有按要求裝共模濾波器，造成對(duì)電網(wǎng)很大的污染，所以電力線載波抄表方案成功率較低。

　　無(wú)線抄表施工很簡(jiǎn)單、系統(tǒng)好維護(hù)、故障好查找，近年來(lái)得到了市場(chǎng)的追捧。特別是國(guó)家無(wú)委會(huì)將原來(lái)模擬電視的470~510MHz頻段釋放用于民用計(jì)量，無(wú)線抄表方案發(fā)展進(jìn)一步加速。

　　這三種方式發(fā)展有先后，是逐步替代的關(guān)系。市場(chǎng)的種種跡象表明，無(wú)線抄表將成為抄表方式的發(fā)展主流。而且會(huì)從電表開始蔓延到水表、燃?xì)獗怼崮鼙淼绕渌?jì)量領(lǐng)域。

　　一直以來(lái)水表、燃?xì)獗怼崮鼙硪驗(yàn)闆](méi)有得到類似智能電網(wǎng)政策的扶持，所以在智能化方面發(fā)展相對(duì)電表更為滯后，同時(shí)也沒(méi)有電表自帶電能的先天優(yōu)勢(shì)，故RS485/MODBUS或電力線載波方案都沒(méi)有充分的嘗試。無(wú)線抄表的崛起為水表、燃?xì)獗怼崮鼙淼闹悄芑?、遠(yuǎn)程抄表提供了新的發(fā)展思路。

　　無(wú)線抄表的功耗問(wèn)題仍是橫亙?cè)谒?、氣、熱表?yīng)用上的最大障礙。所以無(wú)線抄表最快會(huì)在電表中得到普及。當(dāng)無(wú)線抄表的功耗問(wèn)題得到解決后，水、氣、熱表都會(huì)有大規(guī)模的應(yīng)用。這是必然趨勢(shì)。

　　《物聯(lián)網(wǎng)世界》：無(wú)線抄表是被認(rèn)為解決表問(wèn)題的最有前景的方式，請(qǐng)您談?wù)劅o(wú)線抄表的現(xiàn)狀以及貴公司在該領(lǐng)域的方案。

　　鄭輝：無(wú)線抄表的巨大商機(jī)吸引了眾多主流RFIC廠商，包括ADI、Nordic、TI(Chipcon)、Micrel、Semtech、Axsem、Silicon Labs(Integration)、Atmel、Maxim、Freescale以及臺(tái)灣的笙科(AMICCOM)等在內(nèi)RFIC廠商們競(jìng)相研究開發(fā)低功耗的芯片。基于不同的芯片，隨之崛起的還有一批采用不同方式實(shí)現(xiàn)無(wú)線抄表的方案商和對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品供應(yīng)商。

　　目前，各種不同的無(wú)線抄表方案都有自己的一些成功案例和一批擁護(hù)的企業(yè)，其中基于GSM/GPRS、WIFI、ZigBee、自組網(wǎng)等方式的無(wú)線抄表方案影響力較大。這幾種方式也都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和特色。

　　GSM/GPRS無(wú)線抄表。采用GSM/GPRS無(wú)線抄表，數(shù)據(jù)可以一站到基站，準(zhǔn)確率高。這種方案無(wú)需重新組建網(wǎng)絡(luò)，通訊速度較快，且免于維護(hù)。但缺點(diǎn)是價(jià)格較高，通訊會(huì)產(chǎn)生費(fèi)用，而且GPRS電流較大，功耗也不容易控制，為了保證數(shù)年的電池使用壽命，每個(gè)月只能打開10分鐘左右，這就談不上實(shí)時(shí)性。同時(shí)多數(shù)GPRS不是工業(yè)級(jí)，安裝在戶外將面臨環(huán)境的考驗(yàn)。此外GPRS還面臨技術(shù)升級(jí)，未來(lái)幾年有可能讓出頻段。所以較少直接用在表上，一般是在管理中心和集中器中加裝無(wú)線通訊模塊，作為其它方式的數(shù)據(jù)匯總上傳的設(shè)備。

　　近年來(lái)WIFI的使用越來(lái)越普及，許多城市甚至搞了WIFI全覆蓋，WIFI的成本低，技術(shù)簡(jiǎn)單，用WIFI抄表似乎是個(gè)好的想法。但他的缺點(diǎn)與GPRS類似，也有功耗的問(wèn)題。目前低功耗WIFI還在研發(fā)階段，遠(yuǎn)遠(yuǎn)還沒(méi)到實(shí)用階段，WIFI每個(gè)月打開的也是非常有限的，覆蓋一個(gè)小區(qū)需要十幾個(gè)甚至幾十個(gè)無(wú)線路由器，不談費(fèi)用，可靠性都值得懷疑。同時(shí)WIFI的重復(fù)信道較多，又是ISM頻段，同頻干擾較為嚴(yán)重。

　　ZigBee無(wú)線抄表。ZigBee無(wú)線抄表也存在與WiFi一樣的同頻干擾的問(wèn)題，2.4GHz穿透性和靈敏度也較差，此外Zigbee的省電是有有條件的，要用很低的占空比，況且Zigbee的路由器到設(shè)備是一級(jí)，路由器端并不省電，很難想象在一個(gè)社區(qū)抄水氣表，還要另外安裝許多Zigbee的路由器。Zigbee方案若干年就有人嘗試用于水氣表，但至今沒(méi)有成功的案例。

　　自組網(wǎng)無(wú)線抄表。采用低頻ISM頻段的專有協(xié)議無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)的無(wú)線抄表是目前實(shí)踐結(jié)果較好的方案，在市場(chǎng)嶄露頭角的幾家主要方案商均采用了這種低頻段的無(wú)線自組織網(wǎng)。該方案可以自動(dòng)組建網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)與自動(dòng)刪除節(jié)點(diǎn)，無(wú)需配置路由，通訊速度快，維護(hù)簡(jiǎn)單。目前普遍采用的低頻段包括915MHz、868MHz、433MHz以及剛剛釋放出來(lái)的470~510MHz頻段。與ZigBee相比，低頻段組網(wǎng)還具有距離優(yōu)勢(shì)，如在433MHz和470~510MHz頻段下距離是ZigBee的五倍。當(dāng)然該方案還是有其自身的缺點(diǎn)，那就是標(biāo)準(zhǔn)混亂，同時(shí)由于各方案商采用芯片不同，該方案表現(xiàn)出來(lái)采集數(shù)據(jù)的靈敏度不一，普遍來(lái)說(shuō)要差上一點(diǎn)。

　　安美通作為ADI、TI和SEMTECH第三方設(shè)計(jì)公司，已形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多頻段無(wú)線通信核心技術(shù)體系，其推出的電池供電的低功耗水氣表組網(wǎng)方案處于行業(yè)領(lǐng)先水平，在深圳燃?xì)獾人畾獗砥髽I(yè)已經(jīng)批量應(yīng)用，效果非常理想。

　　技術(shù)沒(méi)有優(yōu)劣，只有合適和不合適，根據(jù)應(yīng)用選擇最合適的方案才是最好的辦法。在水、氣、熱表領(lǐng)域，無(wú)線自組網(wǎng)模式抄表代表著未來(lái)的趨勢(shì)。

　　《物聯(lián)網(wǎng)世界》：您認(rèn)為目前阻礙無(wú)線抄領(lǐng)域發(fā)展的主要因素有哪些?

　　鄭輝：無(wú)線抄表技術(shù)已經(jīng)在電表上規(guī)模大批量應(yīng)用，也必將在水、氣、熱表領(lǐng)域迎來(lái)自己的春天。從目前市場(chǎng)情況來(lái)看，水、氣、熱表中水氣表將最先有可能普及應(yīng)用。

　　氣表由于國(guó)內(nèi)主要是有幾大燃?xì)饧瘓F(tuán)控制，技術(shù)已不是太大問(wèn)題，主要矛盾是標(biāo)準(zhǔn)的博弈與商業(yè)利益之爭(zhēng)，這一點(diǎn)已經(jīng)有點(diǎn)像國(guó)家電網(wǎng)關(guān)于無(wú)線抄表的狀況了。而水表都由各地水務(wù)局統(tǒng)一采購(gòu)和配備，只要水務(wù)局下定決心，可以無(wú)線抄表、控制水閥的智能水表將會(huì)普及很快。雖然無(wú)線智能水氣表還面臨幾個(gè)問(wèn)題，但這幾個(gè)問(wèn)題已經(jīng)解決或正在解決。

　　功耗與靈敏度的問(wèn)題。由于水氣表安裝的位置與電表不同，同時(shí)往往安裝點(diǎn)沒(méi)有電源供應(yīng)，所以無(wú)線智能水氣表一般采用電池供電。而水氣表空間是有限的，電池要能持續(xù)多年供電。故功耗是水氣表的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。靈敏度是另外一個(gè)重要指標(biāo)，在電表是我們可以使用靈敏度較高的芯片，功耗不是主要問(wèn)題，但一般境況下靈敏度和功耗一般成正比，功耗低的芯片一般靈敏度都不高，如果一個(gè)表不能與任何周邊的表與設(shè)備通訊，就談不上自組網(wǎng)。

　　功耗與靈敏度的問(wèn)題，其實(shí)就是個(gè)取舍問(wèn)題，選擇合適的無(wú)線芯片和功耗較低的MCU，同時(shí)要用網(wǎng)絡(luò)算法和良好的軟硬件設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)的可靠性，與一致性。

　　目前，安美通已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)用一塊5號(hào)電池大小的3.6AH ER18505鋰亞電池就能支撐無(wú)線自主網(wǎng)抄表10年。最早的水氣表模塊已經(jīng)穩(wěn)定工作超過(guò)3年，現(xiàn)在的情況還非常正常。

　　安美通也在積極的與相關(guān)芯片廠家配合研發(fā)功耗更低，靈敏度和抗干擾能力高的下一代的產(chǎn)品，相信不久就能問(wèn)世。

　　除了功耗與靈敏度，標(biāo)準(zhǔn)也是一個(gè)問(wèn)題。雖然國(guó)家已經(jīng)劃定470~510MHz頻段釋放用于民用計(jì)量，但具體如何使水、氣、電不同領(lǐng)域都用好這些頻段沒(méi)有定論。在水、氣、熱表領(lǐng)域還是存在標(biāo)準(zhǔn)亂象，儀表互補(bǔ)兼容、互相干擾等問(wèn)題窮處不窮，而各廠商、各單位之間意見(jiàn)并沒(méi)有統(tǒng)一的跡象。但目前GB/T 19897、GB/T19882自動(dòng)抄表系統(tǒng)系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(等效IEC62056)已經(jīng)推出，各廠商、各單位也開始重視標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的問(wèn)題，相信真正統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)相去不遠(yuǎn)矣。

　　隨著芯片與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，無(wú)線自組網(wǎng)模式抄表方案及產(chǎn)品也在不斷的完善中。我們有理由相信，無(wú)線自組網(wǎng)模式抄表在水、氣、熱表領(lǐng)域中成為主流是可以預(yù)期的，并且就在不遠(yuǎn)的將來(lái)。