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无线智能抄表的趋势

时间:2012-06-20 17:25来源:EEWORLD 汤宏琳 作者:admin 点击:
我们几乎以为2009年的抄表市场很难维持, Sierra Wireless (Wavecom)营销总监招勋龙这样向EEWORLD描述,因为受到金融危机的影响,很多国家抽出了前期投入的资金。 Sierra Wireless (Wavecom)营销总监招勋龙 然而中国的表现却再一次令人震惊。随着经济危机的加剧,中国政府出

 “我们几乎以为2009年的抄表市场很难维持,” Sierra Wireless (Wavecom)营销总监招勋龙这样向EEWORLD描述,因为受到金融危机的影响,很多国家抽出了前期投入的资金。

Sierra Wireless (Wavecom)营销总监招勋龙

  然而中国的表现却再一次令人震惊。随着经济危机的加剧,中国政府出台了多项拉动内需的政策,安装自动抄表系统就是其中之一。无独有偶,在美国刚刚颁布的经济振兴计划中,智能电网改造也是其能源战略的重要举措:即铺设或更新3000英里输电线路,并为4000万美国家庭安装智能电表。“我们预计2009年将增长20%,” 显然招勋龙很高兴出现了与当初预测截然相反的事实。

  与美国电力产业信息化水平不同的是,我国智能电网方面的研究进展缓慢,甚至才刚刚起步。在这种情况下,配电系统的改造也就成为了最佳突破口。

  抄表业的革命

  我们可能已经习惯了静静地待在电线杆上的电表,会有专门的技术人员爬上去检查,同时记录下电表的最新读数,一旦某个电表中途发生故障,电力部门也无法及时获知,读数的准确度可想而知。就在我们满足于这样的效率时,殊不知一场悄悄的革命正在这看似平常的举动中酝酿。

  “产业正在转向‘智能抄表市场’,招勋龙在最近一两年中感到了与以往的不同,单纯测量电流的电表已经远远不能满足电力部门的需求。为了更好地提升能效、及时报告故障,同时规范用户用电习惯,电力部门还需要计量其他的参数,包括功率因数、无功功率以及分时段计费等。这样,聪明的用户可以在费率较低的非高峰时期使用主要电器,节省电费。同时,高峰期的电能需求量减少了,电力公司也可以避免建设新的发电厂。招勋龙认为在中国这种趋势将越来越明显。

  行业的需求催生了智能抄表的诞生。传统意义上,智能电表系统可以分为两大类,AMR(自动抄表Automatic Meter Reading)系统和AMI(高级电表架构Advanced Metering Infrastructure)系统。AMR是定时收集用户用电信息并通过网络上传到电力公司的单向信息系统;而AMI则是全面的双向信息交流系统,它支持远程控制、远程开关电表、断电定位、实时信息反馈、实时定价等,而且每户家庭有自己内部的网络和控制界面。明显的优势使得AMI系统轻而易举地战胜AMR系统。AMI联网抄表系统可以利用从卫星到低成本无线电在内的各种技术来实现,其中两种主导性新兴技术是无线射频(RF)技术和电力线载波技术(PLC)。

  其中, PLC占有相当大的市场份额,约为60%~70%。尽管,其技术一直受业内人士质疑:由于电网结构复杂、信号衰减大、时变性严重,以此作载体进行通信有一定的难度,前几年差点被市场抛弃。但从商业角度来看,PLC可以利用无所不在的电力线网络作为通信媒介,而这是世界上分布范围最广的、最现成的通信资源,没有任何一个企业可以负担电网建设所需的高昂费用。因而“有线的地位是不可取代的,” 招勋龙说。近年来,随着技术的进步和应用层的不断成熟,多数关键技术得以解决,PLC应用也呈不断增长的态势。尤其是一些新的城市,电网系统规划比较合理简洁,也为PLC的发展提供了机会。与传统的RS-485相比,PLC无需重新布线,节省成本且方便,受到了用户的欢迎,将会大规模取代RS-485。

  与此同时,另一项技术却成了PLC的强有力竞争者或是它的一种补充,这就是无线抄表技术。在国外,这已是一个较成熟的市场,主要分布在意大利、瑞典及英国等欧洲国家,同时新西兰、澳洲和泰国两年前也已经开始推广无线抄表。而北美因为网络质量较好,使用的是有线抄表。

  对中国而言,一方面其电网环境比较复杂,很多电器都没有按要求装共模过滤器,对电网造成了很大污染,特别是一些白牌的组装电器,如组装的PC机箱、可调光的白炽灯等。在严重污染情况下,电力载波抄表的成功率非常低,约为50%~60%。此外,国家无线电委员会已将原来模拟电视使用的470MHz-510MHz频段释放用于民用计量,这对无线抄表是一个很好的资源,因而国内一些厂家——赛思、深圳安美通、深圳锐拨及深圳友迅达等采用了低频自组网实现抄表功能。这种方式能够自动组建网络、自动发现和自动删除节点,无需配置路由,而且通信速度快,且维护简单。目前普遍采用的低频段为915MHz、868MHz、433MHz以及刚刚释放出来的470~510MHz频段。与ZigBee相比,低频自组网可以传输的距离更长,同时可以降低方案的复杂度和成本。

  短距的技术壁垒
  尽管具有诸多优势,包括ZigBee以及低频自组网在内的短距离无线抄表技术仍然面临着挑战——多标准共存。招勋龙所关注的领域是长距离无线通讯,但对ZigBee,他也可以一口气说出很多优点:耗电少、成本低而且支持长距离传输,这样好的一个技术,在中国市场已经推广了三年,为什么还没有真正发展起来?最终他从不同的市场中得到了答案:完成协议兼容性和射频渗透问题。也正是由于不同芯片厂商之间的产品兼容性不够,很多厂家不愿意采用还未成熟的技术。甚至在早期试点的欧洲和北美,离真正商务化的批量应用还有一定距离。

  然而,“最终的推广都是为了产品的商业化和市场化,” 散布在各个地区的无线抄表规范无疑成了市场规模发展的瓶颈。在国内,几乎每个电表厂家为了在竞争中保持明显优势,都会尽量在产品中凸显自己的特征,当一个地区的网络由不同的厂家提供电表时,信息的互联互通就成了大问题。

  “没有一种技术会独拥整个抄表市场,”因而,在自动抄表的不同通信阶段宜采用不同的通信方式来组成自动抄表网络。据招勋龙介绍,包括ZigBee在内的短距离通信技术占有了40%的无线抄表市场,而剩下的60%则属于GSM/GPRS/CDMA、TDSCDMA技术。

  长距与短距的共舞
  GSM、CDMA网络覆盖面几乎遍及中国,因此构建抄表系统时,完全可以利用现成的无线网络而不必重新建设新的基站。这种抄表方案组网简单,建设费用低,方案无需变更就可以推广到不同地区使用。无线模块供货商Sierra Wireless (Wavecom)、Cinterion(讯亦)、华为、泰利特、SIMCom等公司纷纷耕耘在这个市场。

  尽管2008年下半年开始的经济危机为这个市场带来了些许动荡。2009年初,加拿大Sierra Wireless公司完成了对法国Wavecom公司的整体收购。2008年早期,Cinterion Wireless Modules则从西门子无线模块业务独立,形成一家新公司。但是,之后各个国家推出的经济振兴计划,又为这些大厂带来了新的机会。

  近日,西门子通信集团与挪威Telenor Cinclus达成了供应68万个无线模块的协议,该合同总金额逾千万欧元。这些无线模块将被Telenor Cinclus用于为电力公司进行远程抄表。据称这是M2M领域最大的合作项目之一。而收购Wavecom之后新的Sierra Wireless公司,更是一跃成为了无线集抄市场的领先者,囊括了更广的无线技术,同时覆盖了中国的3个运营商网络——中国电信、中国移动和中国联通,从而在需要三个网支撑的地区,可以无障碍顺利读数。如今Sierra Wireless (Wavecom)公司已和国内十大电表厂家中的8家已有合作。

Sierra Wireless (Wavecom) WMP系列产品
  此外,Sierra Wireless (Wavecom)的很多产品都用于汽车,汽车的使用环境与电网相比更为恶劣,因而其产品对于震动、潮湿、高温等环境有比较好的适应力。其中,Sierra Wireless (Wavecom)创新的inSIM方案,是一款完全工业化和个性化的SIM解决方案,可弥补常规SIM卡上的塑料部分不适应工业可靠性的不足,并可把SIM卡芯片直接嵌入到无线CPU(如WMP 100和Q26系列)模组内。inSIM一方面满足了SIM卡在工业环境下的使用(温度限制,SIM模块接触素质,潮湿,振动等),同时也满足了两个不同的物流方式,即无线模块/盒和SIM卡在一体内,确保产品质量和保证SIM卡与无线模块的兼容。

  此外,模块供货商要进军中国无线抄表市场,最有成效的方法则是进行长短距离无线通讯技术的组合。Sierra Wireless (Wavecom)、泰利特、与SIMCom等供货商,均特别针对中国市场推出长短距通讯技术互相搭配的整体解决方案。“模块供货商若只想靠长距离通讯技术进军中国AMR市场,势必会被客户质疑,” 九合电子业务经理王龙庆也指出,因为中国无线抄表的运行环境相当密集。

  但是传统观念中,大家认为使用GSM/GPRS/CDMA 模块价格较高,通信会产生费用,因而多用于其他方式集抄数据的汇总上传。对此,招勋龙有不同的看法。“以前无线抄表采用SMS(Short Messaging Service)技术,”这是最早的短消息业务,很多厂家通过一个基础的模块就可以实现。但是传输的成功率却并不尽如人意,于是渐渐地,抄表厂家开始从SMS转移到GSM/GPRS/CDMA 。这种抄表方式可以24小时联网获取信息,而且可以选择信息分包的大小,而一个SMS消息最长只能传输160字符。其实,在传输成本上的差距已经不显著,有的时候甚至略低。而且,Sierra Wireless (Wavecom)所提供的GSM/GPRS/CDMA 模块更多地应用于无线抄表市场中的三相电表,这样电表的成本一般为1000多元,主要用于大型工厂。这些企业往往对成本并不敏感,而对技术和稳定性的要求非常高。中国真正家用抄表市场的应用还没有起来,招勋龙告诉EEWORLD。但实际上更大的市场也在家用抄表市场,一旦市场起来,成本就会成为关键的问题。

  “未来的GSM/GPRS/CDMA 成本不会比ZigBee昂贵多,这样会不会导致ZigBee没有竞争力呢?”Sierra Wireless更愿意在自己专长的领域开疆拓域,而且显然,他们已经做好了准备。就在竞争对手在中国的人数不足20人时,Sierra Wireless已经拥有了100多人的支持团队,为市场提供从技术到市场的全面支持。

  “开发GPRS的原因是由于目前G网最为普及,而开发CDMA产品的原因则是数据率要明显高于GPRS,有很多场合需要更高速率的数据传输,” 专业从事单片机及其外围元器件的应用推广的周立功单片机也于2008年开始进入无线抄表数传领域,其工程师翁树杰如是说。显然,巨大的市场商机,正在吸引了更多的厂商的加入。而招勋龙则看到,智能抄表使得未来数据的传输量会更大,现有的无线抄表GPRS技术也许很难满足用户的需求,可能要向新的网络发展,例如TD-SCDMA。

  “无线是全球的未来,这是很明显的,”招勋龙对此深信不疑。也许在不久的将来,无线抄表技术会拥有更为广阔的外延。

  杂音

  在人人都看好的无线抄表市场中,中国本土厂商已经开始有很大突破,最主要的优势就是成本。不过,最初,出于成本的考虑,电表企业选择了一些国内的无线模组。但在实际运行中,出现了这样那样的问题,电表本身恶劣的运行环境也增加了维修工作的难度。最后查明原因后,确认是无线模块传输不稳定所致,受了伤的电力企业最终选择了更为稳妥的办法:即规定模块品牌。据招勋龙介绍,目前在中国,排名在前两名的Sierra Wireless (Wavecom)和Cinterion就占据了75%左右的无线抄表市场份额。
  然而,多年以来,国内电力部门在电表关键元器件招标方面,一直采用指定厂家、品牌,甚至指定具体型号的产品,其中,国外产品明显占据主导。在多份跨越2001年到2004年各省与电表招标相关的文件中(内容涉及江苏、安徽、陕西、湖北等地电力部门电表关键元器件的订货要求、技术协议等)也可以看到,作为参照的规范设计对象大部分是国外公司,比如计量芯片,ADI等公司基本成了独家的指定品牌。

  品质正成为中国本土厂商最大的挑战。

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