——芬蘭智能電表專業(yè)廠商Gurux根據(jù)Nordic蜂窩物聯(lián)網(wǎng)解決方案開發(fā)出簡化智能電表通信的開源概念證明Lorenzo?Amicucci?（Nordic?Semiconductor業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)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(xiàn)有智能電表連接技術(shù)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(shù)中。

　　因此，智能電表行業(yè)需要一種可以通過規(guī)模經(jīng)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(yè)界最廣泛接受的電表數(shù)據(jù)交換國際標準，發(fā)展前景最好。發(fā)揮DLMS潛力的主要障礙在于將DLMS電表連接到后端電力基礎(chǔ)設(shè)施的通信技術(shù)缺乏融合性。不過，由于DLMS基于開放系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)無線技術(shù)。

　　在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)智能電表計量到云連接方面，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)提供了一個現(xiàn)實標準化的可行機會。但是底層技術(shù)是非常復雜的，這讓沒有經(jīng)驗的人士望而生畏?，F(xiàn)在，芬蘭智能電表專業(yè)廠商Gurux和NordicSemiconductor進行合作，有望簡化經(jīng)由蜂窩物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)DLMS智能電表通信的開發(fā)工作。在Nordic的幫助下，Gurux以其nRF9160 SiP為基礎(chǔ)，開發(fā)了開源概念驗證(PoC)智能電表，可直接解決使用蜂窩物聯(lián)網(wǎng)讀取智能電表時通常遇到的工程難題。

　　1 配置原型

　　設(shè)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(chǎn)品演示)的客戶端應(yīng)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(xiàn)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(shè)置MQTT參數(shù)。然后PoC可以使用MQTTBroker通過LTE-M鏈接發(fā)送數(shù)據(jù)，并從基于云的客戶端應(yīng)用程序接收信息。盡管PoC主要是為DLMS設(shè)計的，但它可以支持LTE-M鏈路上的其他智能電表替代協(xié)議。該PoC還可以用作原型網(wǎng)絡(luò)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(zhuǎn)換NIC來支持不同類型的連接，這個架構(gòu)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(xiàn)單芯片架構(gòu)設(shè)計。

　　通過試驗電表數(shù)據(jù)收集接口，開發(fā)人員可以將nRF9160 DK配置用作大多數(shù)電表的NIC。由于DK上的軟件開發(fā)簡單(部分歸因于應(yīng)用處理器和調(diào)制解調(diào)器集成在同一芯片組上)，構(gòu)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(lián)網(wǎng)，因其支持最具挑戰(zhàn)性的計量應(yīng)用所需的低延遲性能和高數(shù)據(jù)速率。但是對于許多應(yīng)用而言，替代蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)NB-IoT將是令人滿意的技術(shù)。對于延遲和覆蓋范圍都很重要的高級電表，可以設(shè)計支持兩種蜂窩物聯(lián)網(wǎng)版本的組合解決方案，從而以單一設(shè)計覆蓋最廣泛的應(yīng)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(fā)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(yōu)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(huán)境的連接，可以解決大多數(shù)蜂窩IoT連接難題。

　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)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。