应用于智能计量中的IoT通信技术介绍

物联网技术和新能源的结合正在加速我国传统经济发展形态，智能电网、智能水务、智能环保、智能开采等新兴领域随物联网技术的应用落地而处于飞速发展中，公开数据显示，自20世纪90年代以来全球各国对新能源需求增加了50％，并且预计到2040年将进一步增加30％，IoT连接技术逐渐越来越多的用于处理能源管理和提供改进的解决方案上。

IoT通信技术将成为能源利益商企们的战略发展杠杆，驱动其业务快速发展使其持续受益。

IoT连接技术为工业和能源业带来了前所未有的技术升级的便利，传统以IT为主架构的工业互联形态逐渐会升级为以物联网、大数据、云、3位一体的基础设施架构形态，物联网连接技术能够解决在复杂的网络环境下，机器对机器（M2M）设备之间多端连接、大数据交互以及快速传输，如传感器和数据集中器。

解决了万物互联的条件下，对加速促进新能源监测和制造、预测性维护以及AI机器自动化决策、以及应用在智能工厂中的全自动生产线等目前比较热门的商用问题的解决将变得更加容易。

M2M设备是能源价值链中的中心链路，必须以适当的通信协议进行通信。这提出了用于从现场设备传输信息的不同技术解决方案的问题。在水和天然气应用的情况下，通常使用无线技术。以下列出两例常见的用于智能计量的物联通信技术。

无线M－Bus协议

使用169Mhz或868Mhz 的无线M－Bus（WM－Bus）点对点无线电协议传统上用于智能计量和智能建筑，特别是其有条件的双向质量和相对适中的能耗。

WM－Bus是一种标准化协议。这是选择解决方案的基本点，因为它确保了所有制造商之间的兼容性。

无线Mbus协议基于专用的非运营网络。为了操作，无线Mbus网络需要集中器（或网关），其允许所有传感器和远程信息系统之间的连接。

无线Mbus协议基于两个频段：868Mhz和169Mhz。这些都是可以与其他应用程序共享的自由波段。已制定法规以确保公平分享。在欧洲，这些法规由ARCEP（法国电信和邮政监管机构）执行，并处理频率信道，传输功率和带宽占用率（占空比）。

868Mhz传统上是最常用的频段。在自由场中，传感器和聚光器之间可能覆盖的距离大约为1km。在建筑物内使用868Mhz无线电网络更为复杂。内部分区可能是波传输的重要障碍，可能需要使用中继器。

169Mhz频段最近已用于智能计量应用。法国天然气分销公司GrDF的Gazpar项目是首批169Mhz智能计量网络之一。169Mhz频率具有几个优点。使用的频率越低，波穿透越大。因此，在建筑物内部，所覆盖的距离或经过的楼层数量在169Mhz时比在868Mhz时更大。

LoRa无线电协议作为解决方案

就其本身而言，LoRa无线电协议是一种在工业和能源领域备受青睐的低功率宽范围（LPWA）解决方案，是一种868Mhz无线电协议，仅描述设备的物理层。因此，有必要在该无线电层上方放置一个或多个应用层。使用LoRa，与频率切换键（FSK）调制中的传统WM－Bus协议相比，可以获得30dB，从而使信号减小10，000倍。LoRa允许在不同信道上传输，从而改善频带占用时间。

专用网络和运营网络是使用LoRa或LoRaWAN的两种类型的网络。

专用网络需要自己的数据集中器和自己的LoRa网络。它在安全性和使用方面是理想的，可以安装在任何地方。

运行的网络不需要数据集中器或SIM卡，因为运营商提供直接从所有现场设备收集的基站。

例如，建筑物内需要优化，有利可图且最重要的安全能源管理的答案来自专有解决方案，其中LoRa代表较低层，无线M－Bus代表一个或多个应用层。

端点将在LoRa中与集中器集线器通信，集中器集线器将包含LoRa物理层和WM－Bus应用层。

LoRa和WM－Bus协议的这种组合可以为智能计量管理提供可行且可持续的解决方案。