蜂窝物联网PoC为智能电表连接指引路向

　　——芬兰智能电表专业厂商Gurux根据Nordic蜂窝物联网解决方案开发出简化智能电表通信的开源概念证明Lorenzo Amicucci （Nordic Semiconductor业务发展经理）

　　电力公司正在寻求使用智能电表来最大限度地降低运营成本并减少消费者的账单。但是，现有智能电表连接技术的性能和灵活性有限，而广泛部署专有解决方案会严重限制互操作性，并将电力公司捆绑在安装和维护成本都很高的小众通信技术中。

　　因此，智能电表行业需要一种可以通过规模经济降低部署和运营成本的标准化解决方案。DLMS/COSEM (“DLMS”)标准是业界最广泛接受的电表数据交换国际标准，发展前景最好。发挥DLMS潜力的主要障碍在于将DLMS电表连接到后端电力基础设施的通信技术缺乏融合性。不过，由于DLMS基于开放系统互连(OSI)模型，因而能够采用各种通信媒体，其中包括基于强大成熟并且高度安全的LTE (“4G”)网络的蜂窝物联网无线技术。

　　在全球范围内实现智能电表计量到云连接方面，蜂窝物联网提供了一个现实标准化的可行机会。但是底层技术是非常复杂的，这让没有经验的人士望而生畏。现在，芬兰智能电表专业厂商Gurux和NordicSemiconductor进行合作，有望简化经由蜂窝物联网实现DLMS智能电表通信的开发工作。在Nordic的帮助下，Gurux以其nRF9160 SiP为基础，开发了开源概念验证(PoC)智能电表，可直接解决使用蜂窝物联网读取智能电表时通常遇到的工程难题。

　　1 配置原型

　　设计用于DLMS电表的概念验证(PoC)包含了4个元素：将nRF9160 DK连接到电表的电缆(通过光学探头或直接串行端口连接)；采用Gurux MQTT桥接示例的nRF9160 DK，以及MQTT Broker和基于GXDLMSDirector(可轻松安装在PC上进行产品演示)的客户端应用程序。

　　针对原型配置PoC的工作十分简单直接。首先，工程师使用Gurux提供的示例对nRF9160 DK进行编程，该示例实现了MQTT桥接，然后通过电缆将其连接到智能电表。而后使用GXDLMSDirector选择电表制造商并设置MQTT参数。然后PoC可以使用MQTTBroker通过LTE-M链接发送数据，并从基于云的客户端应用程序接收信息。尽管PoC主要是为DLMS设计的，但它可以支持LTE-M链路上的其他智能电表替代协议。该PoC还可以用作原型网络接口卡(NIC)。NIC是连接电表的插件板。由于引入了模块化功能，使得电表通过转换NIC来支持不同类型的连接，这个架构受到欢迎。通过使用nRF9160，NIC无需额外的微控制器。可以使用nRF9160来管理连接和边缘处理，从而实现单芯片架构设计。

　　通过试验电表数据收集接口，开发人员可以将nRF9160 DK配置用作大多数电表的NIC。由于DK上的软件开发简单(部分归因于应用处理器和调制解调器集成在同一芯片组上)，构建原型NIC相对简单直接。

　　2 NB-IoT选项

　　这个PoC当前使用LTE-M蜂窝物联网，因其支持最具挑战性的计量应用所需的低延迟性能和高数据速率。但是对于许多应用而言，替代蜂窝物联网技术NB-IoT将是令人满意的技术。对于延迟和覆盖范围都很重要的高级电表，可以设计支持两种蜂窝物联网版本的组合解决方案，从而以单一设计覆盖最广泛的应用范围。

　　处于这个PoC核心的Nordic nRF9160 SiP可以使用由板载Arm Cortex-M33处理器触发的简单AT命令，在LTE-M和NB-IoT之间自动切换。这使得工程师可以轻松修改PoC来自动优化智能电表无线连接。通过在LTE-M和NB-IoT之间进行切换，建立最适合特定运营环境的连接，可以解决大多数蜂窝IoT连接难题。

　　本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第12期第32页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。