在歐洲，智慧電表通常結(jié)合無線電表匯流排（wMBus）技術(shù)，當(dāng)無線M-Bus閘道器根據(jù)本地網(wǎng)路可用性和無線訊號覆蓋範(fàn)圍，進(jìn)而選擇合適的LPWAN時，能夠為電力公司和大樓管理提供更大的設(shè)計靈活性和可靠性。

隨著同時提供NB-IoT和LoRaWAN選項的閘道器上市，電力公司不再需要面臨二選一，而可以兩者兼得。

能源成本正在不斷上升，美國去年的電價為平均每度（kWh）10.66美分，這是三十多年來的最高水準(zhǔn)。儘管如此，至少與其他發(fā)展國家，尤其是歐洲地區(qū)的同等國家相比，美國的電力仍然相對便宜。歐洲國家占據(jù)全球家庭用電價格前十名中的七個，德國消費(fèi)者的負(fù)擔(dān)最大，平均每度要支付36美分。

歐盟在智慧電表部署方面居於領(lǐng)先其他國家，就不足為奇了。預(yù)計在未來五年內(nèi)，大約四分之三的家庭將會安裝智慧電表。這項技術(shù)承諾將能源消耗動態(tài)同步到非高峰電費(fèi)時段，以幫助人們節(jié)省電費(fèi)。電力公司也將從中受益。電力公司能夠根據(jù)電網(wǎng)的即時回饋結(jié)果啟動動態(tài)定價、監(jiān)控電網(wǎng)損耗情況，並實施最佳的供電性能，最終可降低成本並提高利潤率。

從家庭到雲(yún)端

為了完全實現(xiàn)此一目標(biāo)，電力公司必須決定如何以最佳方式將數(shù)億個家庭智慧電表的大量使用資料傳到雲(yún)端，然後雲(yún)端系統(tǒng)上功能強(qiáng)大的伺服器即可分析資料，並依此採取相應(yīng)的行動。在歐洲，智慧電表通常結(jié)合無線電表匯流排（wMBus）

技術(shù)，這種成熟的技術(shù)在一組智慧電表和一個閘道器之間提供短距離連接，以將一公里範(fàn)圍的低功耗廣域網(wǎng)路（LPWAN）資料轉(zhuǎn)發(fā)到雲(yún)端。

與之競爭的各項LPWAN技術(shù)為閘道到雲(yún)端的無線連接提供獨(dú)特的優(yōu)勢，但卻陷入了兩難的境地。電力公司可能不願意在兩項技術(shù)中只能二選一，因為害怕若錯誤押注在競爭失敗而面臨過時的技術(shù)上，便會陷入困境。

邁向未來的解決方案

例如，LoRaWAN具有先發(fā)優(yōu)勢，部署工作相對容易，單個LoRa閘道器就能監(jiān)管數(shù)千臺終端設(shè)備。然而，它不適用於連續(xù)監(jiān)控用途或低延遲「即時」應(yīng)用，它的傳輸範(fàn)圍或大資料有效載荷也不如建基於蜂巢式技術(shù)的NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)（LPWAN智慧電表的主要連接競爭技術(shù)）。

在標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP和許多主要企業(yè)的支援下，NB-IoT成為一項邁向未來的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。它提供了即插即用的簡便性、安全性，並且非常適合固定安裝用途，因為NB-IoT技術(shù)能夠在地下室和建築物深處穿透牆壁和其他潛在的障礙物，而電力儀表經(jīng)常安置於這些地方。

設(shè)計靈活性和網(wǎng)路可靠性

然而，隨著兼具NB-IoT和LoRaWAN兩大標(biāo)準(zhǔn)選項的強(qiáng)大閘道器出現(xiàn)，歐洲的電力公司已不需要在雲(yún)端連接解決方案上二選一。例如，德國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案公司Lobaro，已開發(fā)出一款閘道產(chǎn)品，可以從數(shù)百個智慧電表接收wMBus計量資料，並使用NB-IoT或LoRaWAN或者兩者的組合，來將資料中繼傳到雲(yún)端。

這款無線M-Bus閘道器根據(jù)本地網(wǎng)路可用性和無線訊號覆蓋範(fàn)圍選擇合適的 LPWAN，為電力公司和大樓管理提供了更大的設(shè)計靈活性和可靠性。

此外，雙模式雲(yún)端連接功能，還為已有LoRaWAN安裝裝置的電力公司提供轉(zhuǎn)換到蜂巢式物聯(lián)網(wǎng)的選項，而無需進(jìn)行大規(guī)模改動，或者僅限於改動LoRaWAN裝置以用於未來安裝。

處理器高性能

這款閘道產(chǎn)品的核心是Nordic Semiconductor的低功耗元件nRF9160 SiP，它整合LTE-M/NB-IoT數(shù)據(jù)機(jī)和GPS，提供必要的計算能力來監(jiān)測要求嚴(yán)苛的應(yīng)用。

雖然nRF9160 SiP是專為蜂巢式物聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計，但它具有專用Arm Cortex-M33應(yīng)用處理器、1MB Flash和256KB RAM，提供充足的功率和記憶體，可同時支援蜂巢式韌體以及Lobaro的wMBus堆疊和LoRaWAN韌體。nRF9160 SiP還擁有充裕的性能以支援未來的閘道產(chǎn)品。例如很可能使用溫度和振動感測器來提供預(yù)測性維護(hù)功能。

將會部署的智慧電表和閘道器數(shù)以百萬計，因此不可能頻繁地更換電池。RF9160 SiP的數(shù)據(jù)機(jī)和MCU經(jīng)過全新設(shè)計，目的是要實行最佳化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)電源性能。它支援節(jié)能功能，包括eDRX和PSM，使得Lobaro閘道器能夠由單個3.6V電池供電。在每天發(fā)送一次計量資料的條件下，可實現(xiàn)長達(dá)十年的電池使用壽命。

展望未來

智慧計量應(yīng)用的直接機(jī)會在於費(fèi)用計算的透明度，以及為消費(fèi)者節(jié)省電費(fèi)和改進(jìn)電網(wǎng)性能，以及為電力公司節(jié)省成本。但更令人感到興奮的可能性還在前面。

由雲(yún)端連接起來的數(shù)以千萬計智慧電表將以前所未有的規(guī)模，為大數(shù)據(jù)（big data）分析和電網(wǎng)智慧系統(tǒng)鋪起一條康莊大道。電力公司可以根據(jù)歷史資料和天氣預(yù)報等資料建立由人工智慧驅(qū)動的預(yù)測模型，以順利整合可再生能源的供應(yīng)。這項技術(shù)已經(jīng)存在，現(xiàn)在只剩下採用的問題。

（本文作者Lorenzo Amicucci任職於Nordic Semiconductor公司）