在物聯網時代如何評估智能水表的連接配接選項

聯網智能電表的前景已經讨論了多年，許多公用事業機關已經使用移動讀表解決方案多年，但隻有少數公司開始認真研究固定網絡連接配接的實施，特别是在北美和歐洲。無線連接配接被更廣泛地視為一個關鍵的促成因素，但可用的技術範圍很廣，不同形式的計量有特定的要求，使它們更适合于特定的無線技術。

LoRa聯盟解釋了為什麼低功率廣域網（LPWAN）具有水表項目所需的屬性。

根據ABI Research的研究，到2026年，全球水務公用事業網的數字化将導緻全球安裝4億個智能水表。這說明了全球水表市場的巨大規模，并闡明了水表将收集和傳輸的大量資料。這些資料的管理将很複雜，并且涉及巨大的資料管理和分析功能。

重要的是，這些都不是免費的。雲計算資源和網絡連接配接水表到管理系統的能力都是要付出代價的，供水企業需要仔細平衡所産生的價值和所發生的費用。

這種基于裝置的智能減少了發送大量無關資訊的需要，也減少了無意義地存儲和分析這些資料的需要。同時，如果使用水表來識别緊急問題，如洩漏或智能閥門因操作原因需要關閉，則需要通過可靠的網絡安全、快速地優先處理和傳達該資訊和該指令，以便迅速采取行動。

為什麼水與其他公用事業不同

供水的傳統和關鍵需要是地方當局而不是國家當局的責任。盡管也有例外，特别是在非洲，美國、歐洲、印度和中國的水務公司都是高度本地化的企業。這使得水務行業比其他公用事業更加分散。

供水工具在計量資料管理（MDM）平台中需要特定的功能，例如更靈活地擴大網絡覆寫範圍，并在水品質、洩漏檢測和壓力等領域內建到供水系統中。其他要求是電池壽命長、深度覆寫和安全性非常強，價格實惠。

如何釋放更高的效率

早期的部署已經采用了自動抄表（AMR），使用移動無線電裝置以步行或駕車方式收集資料，這在某些市場有時與AMI相混淆。這裡的一個關鍵差別是，AMR解決方案隻提供一組基本的儀表資料上行鍊路，幾乎不提供實時報警，是以所收集的服務、分析和資料品質與AMI非常不同，AMI定期以最新資訊傳遞更多的儀表資料和報警。

AMI使公用事業公司可以從改進的資料粒度中獲得更大的收益。例如，可以每隔十分鐘收集一次資料，并每天進行傳輸。自來水公司可以通過需求分析，确定漏水以減少非收入水來改善營運。

根據Birdz在法國大裡昂Eau du Grand Lyon的智能水部署結果，這釋放了巨大的價值，因為使用AMI的智能計量可以在四年内使公用事業的運作效率提高8%到10%。

對于尚未過渡到遠端監控模型的自來水公司，由于安裝簡便且速度快，LPWAN連接配接是顯而易見的選擇。對于那些偏愛AMR，FSK調制，ZigBee或Bluetooth的公用事業公司，它們是可選項，但需要大量的人力和車隊投資。真正的希望在于自動化系統，該系統可以以最少的人工幹預收集，傳輸，分析儀表資料并啟用下行鍊路指令。

在不同的LPWA網絡内部

LPWAN之是以被水務公司選中，是因為它結合了非常長的距離（以英裡為機關）和深地下和室内滲透，以及長達20年的電池壽命。這一領域還有幾個不同的LPWAN選項，如窄帶物聯網（NB-IoT），Sigfox和LoRaWAN，見下圖。

對于資料有效負載相對較低、很少需要低延遲或高品質服務的水表應用，顯然Sigfox和LoRaWAN提供了水務行業所需的範圍、電池壽命、覆寫能力、部署友善性和成本效率。這些技術之間有許多共同點，但存在差異，應該仔細考慮。

廣泛的開發者生态系統

選擇的另一個标準是技術和生态系統的成熟度，可以提供更多的應用程式和裝置數量選擇。

公共LPWAN與私有LPWAN

在公共，私人或混合商業模式之間進行選擇的靈活性使自來水公司能夠找到最合适的選擇。與這些網絡相關的大量部署和成熟的經驗，使公用事業可以從其他公用事業的實際經驗中評估公共LPWAN與私有LPWAN的收益，還可以了解建立，購買或共享，連接配接之間的優點。

該決定将取決于供水公司的需求。如果他們重視擁有專用網絡的控制權（如果其安裝的基礎覆寫了一個可管理的區域并且具有先期的資本支出能力），那麼建立專用網絡就很有意義。但是，對于某些自來水公司而言，網絡配置的複雜性，産品選擇的挑戰以及網絡管理的負擔将更易于根據服務模型外包給專業的網絡基礎設施提供商。

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長期維護安全

另一個重要因素是安全。水表需要安全，以保護使用者資訊和供水商免受欺詐活動的影響，但也許更重要的是，水表不提供網絡罪犯進入企業網絡的安全弱點。這一點很重要，因為并非所有LPWAN的設計都符合計量的低功耗，低實作複雜性和高可擴充性的一般設計标準，以及一方面針對網絡營運商和針對最終使用者應用的單獨安全密鑰。 另一個優點是互相認證，完整性保護和機密性。

公用事業如何使用LoRaWAN

有一種無需許可的LPWAN技術可以解決這裡提到的所有問題 - LoRaWAN。解決方案已經被多個自來水公司使用，并且解決方案不斷發展，現在存在許多成功部署的示例。例如，在西班牙，當地公用事業公司FACSA在Castellon de la Plana地區部署了20,000水表。該項目由IoTsens代表FACSA實施，FACSA管理着70多個城市的水控制和跟蹤，為400萬以上的居民提供服務，并通過LoRaWAN和通過運作的伺服器将不同的水表連接配接到IoTsens雲平台。

實施過程從涉及600個智能水表的概念驗證開始，并發展到目前全面部署的第二步，其中包括将20,000個水表連接配接到MultiTech的IP67戶外LoRaWAN網關。 IoTsens解決方案由一種遠端讀取儀表的內建方法組成，該儀表可以近乎實時地遠端自動收集資料。 而且，該系統可以使用一個通信平台與七個不同品牌的電表配合使用，以實作對其供應網絡的快速有效管理。

在澳洲，LoRaWAN的公共營運商NNNco已開始在黃金海岸地區部署用于連接配接170,000水表的網絡，這說明了城市如何看到可用于IoT的技術的好處。

另一個例子是，英國電信向區域供水公司諾森布裡亞供水公司（Northumbrian water）提供其LoRaWAN網絡。BT在該公司的網絡中安裝了大約150個傳感器來收集有關水流、壓力和品質等因素的資料。選擇該技術是因為它能夠長時間支援長距離電池供電的長壽命裝置。

數百萬規模水表的部署

大型電信營運商緻力于LoRaWAN大型項目。Nova Veolia及其子公司Birdz是智慧城市能源消耗遠端計量的先驅，他們正在與Orange合作，以幫助他們數字化Veolia在法國與水有關的服務。他們的目标是到2027年實作遠端讀取70％的水表的交易，屆時将有超過300萬水表連接配接到公共LoRaWAN網絡，覆寫了30,000多個城市和法國大都市人口的95％。

在美國，Neptune技術集團正在與本地網絡提供商Senet和Comcast合作開發物聯網解決方案，該解決方案旨在加速針對AMI的智慧城市項目。該解決方案将LoRaWAN網絡與Neptune的水表和傳感器結合在一起。

未來考慮

無線連接配接智能水表正在為全球的水供應商釋放巨大的效率提升，并且随着許多地方的供水變得越來越受限，将需要對過量使用進行更嚴格的控制，限制洩漏以及可能需要更靈活地為水收費的機制。自來水公司和大型連通性合作夥伴承諾部署數百萬個智能水表進行部署，這種部署從現在開始一直持續數年，使用壽命長達20年，這表明，選擇連通性是一項長期的決定，需要水務公司和水表供應商仔細評估水表的設計針對未來可能的業務需求和挑戰。

在考慮到未來20年的情況下，這樣做需要關注整個行業的趨勢，而不是具體的短期問題。普遍的主題是需要使用儀表資料來防止浪費水，需要靈活地和更高的頻率為水消耗付費，并且持續需要在成本上具有競争力。

選擇可由水務公司長期控制的連接配接至關重要，或者至少選擇一種技術和供應商，能夠證明對水務行業的了解，并能夠在水表的使用壽命期間提供裝置軟體和固件的空中更新。

供水行業仍然高度分散，本地組織為客戶管理供水。但是，市場上已經存在并且将繼續進行大量的合并和收購活動，是以一個真正适合未來的智能計量解決方案将需要準備好與未來可能成為同一集團一部分的其他組織采用的不同系統和方法內建。

從根本上說，水務公司需要一種成本效益高、健壯、可靠、永久、安全、易于安裝的無線技術，以支援其業務的數字化轉型，他們肯定會長期支援該技術及其合作夥伴。 LPWAN解決方案比蜂窩連接配接或RF專有技術更能打動水務行業的各個領域，并具有将它們定位為未來所需的連接配接的優勢。

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