智慧電表被視為解決非洲電力效率與可靠性挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。然而，現(xiàn)有的電力線載波與蜂巢式技術(shù)在當(dāng)?shù)爻尚в邢蕖ECT NR+憑藉高可靠性、低成本與強(qiáng)抗干擾優(yōu)勢(shì)，成為推動(dòng)智慧電表普及與能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵解決方案。
陳舊的電力計(jì)量方式意味著效率、準(zhǔn)確性甚至電網(wǎng)可靠性較低，這不僅給電力公司的基本營(yíng)運(yùn)效益帶來(lái)壓力，還會(huì)直接拖累電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和合理價(jià)格，影響到社區(qū)和家庭的日常生活和預(yù)算。
最直接的解決方案就是智慧電表及其產(chǎn)生的大量即時(shí)資料。然而，想要在任何地區(qū)成功部署智慧電表技術(shù)，就必須在電力公司與電表之間，以及電表與消費(fèi)者之間實(shí)施有效的連接解決方案。
非洲對(duì)智慧電表解決方案的需求
在非洲，升級(jí)到智慧電表的迫切性相當(dāng)明顯。電力配送公司，包括市政、都市和私人供應(yīng)商，以及智慧城市專案、離網(wǎng)解決方案供應(yīng)商和電表製造商，都是非洲大陸能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵利益相關(guān)者。他們共同認(rèn)識(shí)到消除人工抄表對(duì)於顯著降低運(yùn)營(yíng)成本、準(zhǔn)確向客戶收費(fèi)、啟動(dòng)動(dòng)態(tài)定價(jià)、監(jiān)控電網(wǎng)損耗、最佳化電網(wǎng)性能和盡可能減少停電非常重要。
同樣地，人們也清楚地理解到一點(diǎn)，可連接網(wǎng)路的電力計(jì)量方式將使消費(fèi)者受惠，因?yàn)樗麄兡軌蛑鲃?dòng)管理和最佳化自身的能源消耗。但是，智慧電表必須仰賴可靠的通訊技術(shù)，而這在非洲地區(qū)並不容易實(shí)現(xiàn)。
主流的電力計(jì)量技術(shù)無(wú)法提供有效支援
目前在非洲使用的兩種主流的電力計(jì)量技術(shù)是電力線載波（PLC）和蜂巢式技術(shù)，不過(guò)，儘管這兩種技術(shù)在其他地方取得了成功，由於種種原因，它們?cè)诜侵薜貐^(qū)實(shí)施效果不佳。
對(duì)於PLC解決方案，預(yù)付費(fèi)電表通過(guò)既有的電力線進(jìn)行通訊，將資料傳回資料集中器（DCU），然後再由資料集中器將資料傳送到雲(yún)端。對(duì)於蜂巢式技術(shù)解決方案，每個(gè)預(yù)付費(fèi)電表都配備了蜂巢式數(shù)據(jù)機(jī)，用於與蜂巢式基地站進(jìn)行通訊，然後將資料回傳至能源公司的軟體平臺(tái)。
通訊訊號(hào)不佳或沒有訊號(hào)的區(qū)域，有時(shí)會(huì)降低蜂巢式網(wǎng)路覆蓋的可靠性，導(dǎo)致申請(qǐng)安裝成本高與服務(wù)利用性低。而且，由於蜂巢式智慧電表的申請(qǐng)安裝是以最佳化成本為優(yōu)先，因此資料傳輸?shù)念l率往往受到限制。
再加上，非洲地區(qū)網(wǎng)路經(jīng)常出現(xiàn)計(jì)劃內(nèi)和計(jì)劃外的停電，導(dǎo)致PLC解決方案的效果不佳。如果發(fā)生停電，在恢復(fù)供電後，網(wǎng)路可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才能重新啟動(dòng)，而智慧電表也需要很長(zhǎng)時(shí)間才能重新連接，因此會(huì)延誤到重要的電網(wǎng)管理訊息和消費(fèi)者通知。
加入電網(wǎng)的可再生能源也會(huì)對(duì)PLC通訊造成負(fù)面影響，而許多低品質(zhì)電器等消費(fèi)性裝置則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，進(jìn)一步擾亂智慧電表的通訊。
| 圖一 : 傳統(tǒng)的智慧電表通常在夜間或每天傳送數(shù)次資料。 |
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DECT NR+可解決連網(wǎng)難題
鑒於這些既有技術(shù)的缺點(diǎn)，無(wú)線連接標(biāo)準(zhǔn)DECT NR+（NR+）應(yīng)運(yùn)而生，成為了PLC和蜂巢式技術(shù)的可行替代方案。NR+在設(shè)計(jì)上具有與蜂巢式網(wǎng)路相同的流暢運(yùn)作和安全性能，正常執(zhí)行時(shí)間的可靠性超過(guò)99.99%，此外，NR+還具備出色的抗盲點(diǎn)和抗干擾能力，這在一定程度上要?dú)w功於強(qiáng)大穩(wěn)定的實(shí)體層，以及在較不擁擠的1.9 GHz頻段上運(yùn)行。
借助NR+，智慧電表可利用其自修復(fù)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)擴(kuò)大和加強(qiáng)無(wú)線網(wǎng)路覆蓋範(fàn)圍。在城市環(huán)境中，每個(gè)智慧電表可與50多個(gè)相鄰電表連接，形成多個(gè)接入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)可靠的通訊。
此外，NR+的營(yíng)運(yùn)成本較低，資料費(fèi)用可忽略不計(jì)，減少了對(duì)電訊業(yè)者的通訊依賴。在城市地區(qū)，一個(gè)蜂巢式網(wǎng)路訂閱可以供數(shù)以千計(jì)的智慧電表共享，而在農(nóng)村地區(qū)，由於房屋網(wǎng)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分散，共享比例較低。
傳統(tǒng)的智慧電表通常在夜間或每天傳送數(shù)次資料，如果使用NR+則可以每分鐘傳送一次資料。由於通過(guò)單一高容量連線（LTE、Wi-Fi或乙太網(wǎng)路）進(jìn)行整合資料傳輸，以及通過(guò)DECT NR+頻段進(jìn)行免許可證通訊，因此蜂巢式網(wǎng)路費(fèi)用不會(huì)大幅增加。
Wirepas DECT NR+智慧電表解決方案
智慧電表領(lǐng)域的創(chuàng)新企業(yè)已經(jīng)開始利用NR+。例如，南非設(shè)計(jì)與製造公司 Sustainable Energy Technologies（SET）推出了以NR+為基礎(chǔ)的Wirepas射頻網(wǎng)狀網(wǎng)路智慧電表解決方案，這款解決方案部署在Nordic Semiconductor公司的下一代nRF9151?模組上。該解決方案是為電力配送公司和電表製造商開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)非洲向智慧能源解決方案的過(guò)渡，初期以南非和肯亞為重點(diǎn)。
Wirepas NR+實(shí)施方案解決了利用PLC和蜂巢式網(wǎng)路來(lái)執(zhí)行電表運(yùn)作的所有限制，同時(shí)持續(xù)收集近乎即時(shí)的能源資料，並實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端電表監(jiān)控的雙向網(wǎng)路通訊。
Nordic的nRF9151低功耗模組專為DECT NR+和蜂巢式物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它支援Wirepas的NR+協(xié)定堆疊，能夠?qū)崿F(xiàn)注重可靠性、安全性、長(zhǎng)距離和可擴(kuò)展性的大規(guī)模網(wǎng)狀網(wǎng)路應(yīng)用。
當(dāng)用於DECT NR+時(shí)，nRF9151的高發(fā)射功率可確保即使在訊號(hào)較弱的區(qū)域也能進(jìn)行長(zhǎng)距離通訊，而且，它還具有卓越的接收器靈敏度，可使設(shè)備檢測(cè)到來(lái)自遠(yuǎn)處智慧電表或網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)的微弱訊號(hào)。nRF9151的尺寸精巧（12 x 11 mm）和開放式MCU，因而非常適合整合到智慧電表內(nèi)的單晶片網(wǎng)路介面卡（NIC）。
NR+克服了以往的局限性，確保實(shí)現(xiàn)可靠、遠(yuǎn)距離和高性價(jià)比的連接，滿足了非洲的智慧電表需求。Nordic提供的技術(shù)和專門從事智慧電表的合作夥伴將為此一強(qiáng)大變革提供有力的支援。
（本文作者Lorenzo Amicucci任職於Nordic Semiconductor）
