刮起变革之风，物联网技术助力传统公共能源行业升级

物联网智库 原创

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导  读

“新基建时代”来临,公共能源行业正在经历翻天覆地的变化:从内部来看,公共事业企业正面临着巨额的运营成本支出和效率低下的挑战;从外部来看,市场需求的风云变化加剧了行业竞争态势,促使公共事业企业进行角色转型。

能源行业一直以来都是国之重本,关乎国计民生。由于其门槛高筑,社会责任重大,数十年来,从集中式发电、输电到配电业务始终由垂直一体化公司掌管。

但今时不同往日,特别是“新基建时代”来临,公共能源行业正在经历翻天覆地的变化:从内部来看,公共事业企业正面临着巨额的运营成本支出和效率低下的挑战;从外部来看,市场需求的风云变化加剧了行业竞争态势,促使公共事业企业进行角色转型。

为解决这些挑战,使用物联网、云计算、大数据等新技术,在新基建时代打响一场公共事业行业中的革命已是大势所趋。

刮起变革之风,物联网技术助力传统公共能源行业升级

今年6月15日,在国家电网举办的“数字新基建”重点任务发布会暨云签约仪式上,国家电网着重发布“数字新基建”十大重点建设任务,包括电网数字化平台、能源大数据中心、电力物联网等在内。

可以说,物联网技术在电网的落地,已经被认为是当下能源行业破局困境的关键。

从实际情况来看,智能电表无疑是物联网技术在公共能源行业中最典型,也是最为成功的应用之一。

根据物联网市场调研机构IoT Analytics发布的《智能表计市场报告2019-2024》显示,亚太地区是全球智能表计领域市场最大的地区,其中中国是领跑者。以国网为例,2019年智能电表招标金额达到160亿元,同比增长31．15%。而2020年,第一批招标预估显示,总额将达约42．6亿元。

智能电表之所以在近年呈现强势增长,无疑在于其相比传统电表所带来的巨大裨益。总结来看,智能电表主要包括五大方面优势:

自动化计费:许多家庭和企业都依赖于传统电表来监控电力使用情况。但是,要读取传统电表数值,抄表人员必须亲赴现场,如此不仅耗时费力,还较易出错。智能电表可对用电量和用电时间实施精准的数字化跟踪,并可通过无线网络自动发送这些数据,从而取代效率低下的人工过程。智能电表不仅可以自动为公用事业公司提供计费信息,同时还可作为电网传感器,当出现配电问题时,及时告知电力局。

实时远程断开:以往想要连接和断开住宅电力,都需等待技术人员上门服务,而高级计量体系(AMI)则可通过继电器远程实时断开和重新连接仪表,该系统可为公用事业公司节省资金,特别是在需要技术人员长途跋涉的偏远地区。这将所需的服务时间从几天缩短到几分钟甚至几秒钟。电力局的客服代表甚至可在与客户通话的同时,实时为他们接通电力。

减少窃电:智能电表可提供有关系统损失的实时数据,发现集中窃电区域,当电表被篡改时就可立即向电力局发出警报,从而阻止窃电行为的发生,使得电力局能够及时采取针对性行动。

快速恢复供电:智能电表能够自动或按需发送有关电表状态的关键信息,缩短电力局在发生停电时的响应时间,从而帮助确定停电原因。

更好的电压管理:智能电表可以充当电压传感器,帮助电力局精准判断电网端点的电压大小,从而更好地管理电压,节省能源,削减成本,降低电网的负担。

而基于以上优势,智能电表也实现了立体化、三大维度对传统电表的替代。从用户角度来看,智能电表对用户数据的精细化追踪,可以极大满足用户的需求,便捷其日常用电;从运营角度来看,智能电表能帮助公用事业公司解决因人员、管理等造成的成本冗余,提升运营效率;从持续发展角度来看,智能电表将助力供需对接,精细化运营,助力绿色可持续发展,减少碳排放量。

突破桎梏,Pelion助力智能电表落地

智能电表虽然优势尽显,但这并不意味着实施一套完整的“智能电表解决方案”就是易事。物联网技术解决方案是一套整体且复杂的技术堆栈,而目前,要充分发挥智能表计的作用,就需要更好的解决“通讯”和“管理”两个维度的技术挑战。

首先就通讯方面而言,为了适应智能电表应用场景从AMI 1．0向AMI 2．0的快速演进,“智能电表解决方案”需要具备和百万数量级的智能用电设备以及配电设备之间进行高效实时的端到端通讯的能力;其次是管理方面,在智能电表应用场景AMI 2．0阶段,主流“智能电表解决方案”需要帮助电力局从远端有效管理实施方案中所涉及的百万数量级的智能用电设备以及配电设备。

针对于此,Pelion物联网平台就能有效解决这两大类问题。Pelion原为全球领先的计算核心关键技术设计商 Arm 内部的一个孵化单位,近日已正式宣布独立运营,现已成为 Arm 旗下的全资子公司。基于在连接和设备技术的坚实基础和超过 500 家企业的强大客户群,Pelion在物联网革命中打造出专属领域,集全球物联网连接和设备管理功能于一体,致力于帮助寻求行业转型的企业打破物联网应用壁垒。

一方面,Pelion物联网平台对多种适用于智能电表行业的物联网连接方式——比如有线(例如电力线载波PLC )或无线通讯(例如GPRS、NB-IoT,LTE, 3G)亦或是RF Mesh网络(Wi-SUN, Sigfox)通讯协议进行了深入的性能优化和功能适配。同时,在云到端部署上,Pelion物联网平台提供了基于软件云化技术开发的强大物联网软件平台,确保云端能够准确及时地向任意数量的智能电表设备端下发操作指令,同时百万数量级的设备端也可以及时高效地向云端软件系统上报相应数据或异常问题。

另一方面,Pelion物联网平台提供极便捷的开发应用能力,通过提供精简高效的北向RESTful API编程接口,可以有效帮助“智能电表解决方案”开发商化繁为简,轻松实现对百万数量级设备的入网鉴权、远端配置、状态监控、远端维护、软件升级等一系列的设备全生命周期管理功能。

当然,安全也是掣肘智能电表更大规模落地普及的关键。从理论上来讲,所有互联网设备都面临着遭受攻击的风险,黑客可以通过攻击电网导致整个城市停电,甚至控制其他所有连接设备。因而,物联网还需要一个全面、强大的从芯片到云端的传输安全保障。

作为原先Arm内部的一个孵化单位,Pelion在保证物联网设备安全方面有着先天的优势。Arm为从芯片到云端的整个计算领域提供设计、安全和管理方面的技术,可保证物联网设备、连接和数据的安全性。

首先就标准方面而言,Arm正在积极推动一个由其发起的Arm平台安全体系结构(PSA)全球认证项目,旨在与更多生态体系内的品牌厂商、OEM、方案商合作,让物联网更加安全。

PSA认证项目有三个认证层级:Level 1级别安全认证可针对RTOS、OEM和芯片等供应所有厂商,Level2、Level3级别的安全认证是针对安全需要较高的芯片厂商。

其次就平台安全而言,Pelion物联网平台基于强大的安全框架,内置安全功能,减少设备漏洞,有能力确保数据从设备到平台的传输安全。

复制成功,走持续创新的发展之路

目前,基于Pelion 物联网设备管理平台的“智能电表解决方案”已经在韩国、新加坡等国家和地区树立了典型,并汲取了众多相关经验。

在韩国,Pelion帮助韩国唯一的能源提供商韩国电力公社(KEPCO),实现了从一家能源提供商向一家能源平台和服务商的数字化转型。

Pelion提供的安全管理设备产品和方案,包括设备初次加载启用、监控、更新,甚至包括产品生命周期结束时设备下线。在线(OTA)升级可以让工程师远程管理额外的安全补丁和新增功能而无需前往现场提供支持;Pelion设备管理平台可以管理可显示设备的运行状态与计费数据,并实时把数据接力回传至KEPCO,随后KEPCO将从API接口获取分析洞察提供给其合作伙伴,同时将账单发送给客户,实现精细化运营。

在新加坡,Pelion与新加坡的能源设备与解决方案提供商EDMI合作,联手一同简化并加快了各种联网智能仪表以及AMI解决方案的安全部署。EDMI将Pelion物联网平台与Mbed OS(PSA Certified)整合到智能仪表解决方案中,进一步扩展已部署在全球各地的数百万个端点,实现安全的设备连接、管理、固件升级,并为未来物联网公共设施的应用打下基础。

在未来,作为全球物联网生态中重要的一份子,Pelion势必还要将物联网技术应用到逐步推动公共事业数字化转型的过程中,以加快技术融合、生态融合和创新融合的步伐,助力全球公共事业行业数字化大变革。