蜂窩物聯網PoC為智能電表連接指引路向

　　——芬蘭智能電表專業廠商Gurux根據Nordic蜂窩物聯網解決方案開發出簡化智能電表通信的開源概念證明Lorenzo?Amicucci?（Nordic?Semiconductor業務發展經理）

　　電力公司正在尋求使用智能電表來最大限度地降低運營成本并減少消費者的賬單。但是，現有智能電表連接技術的性能和靈活性有限，而廣泛部署專有解決方案會嚴重限制互操作性，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中。

　　因此，智能電表行業需要一種可以通過規模經濟降低部署和運營成本的標準化解決方案。DLMS/COSEM (“DLMS”)標準是業界最廣泛接受的電表數據交換國際標準，發展前景最好。發揮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缺乏融合性。不過，由于DLMS基于開放系統互連(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”)網絡的蜂窩物聯網無線技術。

　　在全球范圍內實現智能電表計量到云連接方面，蜂窩物聯網提供了一個現實標準化的可行機會。但是底層技術是非常復雜的，這讓沒有經驗的人士望而生畏。現在，芬蘭智能電表專業廠商Gurux和NordicSemiconductor進行合作，有望簡化經由蜂窩物聯網實現DLMS智能電表通信的開發工作。在Nordic的幫助下，Gurux以其nRF9160 SiP為基礎，開發了開源概念驗證(PoC)智能電表，可直接解決使用蜂窩物聯網讀取智能電表時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個元素：將nRF9160 DK連接到電表的電纜(通過光學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上進行產品演示)的客戶端應用程序。

　　針對原型配置PoC的工作十分簡單直接。首先，工程師使用Gurux提供的示例對nRF9160 DK進行編程，該示例實現了MQTT橋接，然后通過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LTE-M鏈接發送數據，并從基于云的客戶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議。該PoC還可以用作原型網絡接口卡(NIC)。NIC是連接電表的插件板。由于引入了模塊化功能，使得電表通過轉換NIC來支持不同類型的連接，這個架構受到歡迎。通過使用nRF9160，NIC無需額外的微控制器。可以使用nRF9160來管理連接和邊緣處理，從而實現單芯片架構設計。

　　通過試驗電表數據收集接口，開發人員可以將nRF9160 DK配置用作大多數電表的NIC。由于DK上的軟件開發簡單(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相對簡單直接。

　　2 NB-IoT選項

　　這個PoC當前使用LTE-M蜂窩物聯網，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，替代蜂窩物聯網技術NB-IoT將是令人滿意的技術。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網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PoC核心的Nordic nRF9160 SiP可以使用由板載Arm Cortex-M33處理器觸發的簡單AT命令，在LTE-M和NB-IoT之間自動切換。這使得工程師可以輕松修改PoC來自動優化智能電表無線連接。通過在LTE-M和NB-IoT之間進行切換，建立最適合特定運營環境的連接，可以解決大多數蜂窩IoT連接難題。

　　本文來源于科技期刊《電子產品世界》2019年第12期第32頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。