基于物联网技术的智能水表会是怎样的

联网智能电表的前景已经讨论了多年，许多公用事业单位已经使用移动读表解决方案多年，但只有少数公司开始认真研究固定网络连接的实施，特别是在北美和欧洲。无线连接被更广泛地视为一个关键的促成因素，但可用的技术范围很广，不同形式的计量有特定的要求，使它们更适合于特定的无线技术。

LoRa联盟解释了为什么低功率广域网（LPWAN）具有水表项目所需的属性。

根据ABI Research的研究，到2026年，全球水务公用事业网的数字化将导致全球安装4亿个智能水表。这说明了全球水表市场的巨大规模，并阐明了水表将收集和传输的大量数据。这些数据的管理将很复杂，并且涉及巨大的数据管理和分析功能。

重要的是，这些都不是免费的。云计算资源和网络连接水表到管理系统的能力都是要付出代价的，供水企业需要仔细平衡所产生的价值和所发生的费用。

这种基于设备的智能减少了发送大量无关信息的需要，也减少了无意义地存储和分析这些数据的需要。同时，如果使用水表来识别紧急问题，如泄漏或智能阀门因操作原因需要关闭，则需要通过可靠的网络安全、快速地优先处理和传达该信息和该命令，以便迅速采取行动。

为什么水与其他公用事业不同

供水的传统和关键需要是地方当局而不是国家当局的责任。尽管也有例外，特别是在非洲，美国、欧洲、印度和中国的水务公司都是高度本地化的企业。这使得水务行业比其他公用事业更加分散。

供水工具在计量数据管理（MDM）平台中需要特定的功能，例如更灵活地扩大网络覆盖范围，并在水质量、泄漏检测和压力等领域集成到供水系统中。其他要求是电池寿命长、深度覆盖和安全性非常强，价格实惠。

如何释放更高的效率

早期的部署已经采用了自动抄表（AMR），使用移动无线电设备以步行或驾车方式收集数据，这在某些市场有时与AMI相混淆。这里的一个关键区别是，AMR解决方案只提供一组基本的仪表数据上行链路，几乎不提供实时报警，因此所收集的服务、分析和数据质量与AMI非常不同，AMI定期以信息传递更多的仪表数据和报警。

AMI使公用事业公司可以从改进的数据粒度中获得更大的收益。例如，可以每隔十分钟收集一次数据，并每天进行传输。自来水公司可以通过需求分析，确定漏水以减少非收入水来改善运营。

根据Birdz在法国大里昂Eau du Grand Lyon的智能水部署结果，这释放了巨大的价值，因为使用AMI的智能计量可以在四年内使公用事业的运行效率提高8%到10%。

对于尚未过渡到远程监控模型的自来水公司，由于安装简便且速度快，LPWAN连接是显而易见的选择。对于那些偏爱AMR，FSK调制，ZigBee或Bluetooth的公用事业公司，它们是可选项，但需要大量的人力和车队投资。真正的希望在于自动化系统，该系统可以以少的干预收集，传输，分析仪表数据并启用下行链路命令。

在不同的LPWA网络内部

LPWAN之所以被水务公司选中，是因为它结合了非常长的距离（以英里为单位）和深地下和室内渗透，以及长达20年的电池寿命。这一领域还有几个不同的LPWAN选项，如窄带物联网（NB-IoT），Sigfox和LoRaWAN，见下图。

对于数据有效负载相对较低、很少需要低延迟或高质量服务的水表应用，显然Sigfox和LoRaWAN提供了水务行业所需的范围、电池寿命、覆盖能力、部署方便性和成本效率。这些技术之间有许多共同点，但存在差异，应该仔细考虑。

广泛的开发者生态系统

选择的另一个标准是技术和生态系统的成熟度，可以提供更多的应用程序和设备数量选择。

公共LPWAN与私有LPWAN

在公共，私人或混合商业模式之间进行选择的灵活性使自来水公司能够找到合适的选择。与这些网络相关的大量部署和成熟的经验，使公用事业可以从其他公用事业的实际经验中评估公共LPWAN与私有LPWAN的收益，还可以了解建立，购买或共享，连接之间的优点。

该决定将取决于供水公司的需求。如果他们重视拥有专用网络的控制权（如果其安装的基础覆盖了一个可管理的区域并且具有先期的资本支出能力），那么建立专用网络就很有意义。但是，对于某些自来水公司而言，网络配置的复杂性，产品选择的挑战以及网络管理的负担将更易于根据服务模型外包给专业的网络基础设施提供商。

长期维护安全

另一个重要因素是安全。水表需要安全，以保护用户信息和供水商免受欺诈活动的影响，但也许更重要的是，水表不提供网络罪犯进入企业网络的安全弱点。这一点很重要，因为并非所有LPWAN的设计都符合计量的低功耗，低实现复杂性和高可扩展性的一般设计标准，以及一方面针对网络运营商和针对用户应用的单独安全密钥。 另一个优点是相互认证，完整性保护和机密性。

公用事业如何使用LoRaWAN

有一种无需许可的LPWAN技术可以解决这里提到的所有问题 - LoRaWAN。解决方案已经被多个自来水公司使用，并且解决方案不断发展，现在存在许多成功部署的示例。例如，在西班牙，当地公用事业公司FACSA在Castellon de la Plana地区部署了20，000水表。该项目由IoTsens代表FACSA实施，FACSA管理着70多个城市的水控制和跟踪，为400万以上的居民提供服务，并通过LoRaWAN和通过运行的服务器将不同的水表连接到IoTsens云平台。

实施过程从涉及600个智能水表的概念验证开始，并发展到当前部署的第二步，其中包括将20，000个水表连接到MultiTech的IP67户外LoRaWAN网关。 IoTsens解决方案由一种远程读取仪表的集成方法组成，该仪表可以近乎实时地远程自动收集数据。 而且，该系统可以使用一个通信平台与七个不同品牌的电表配合使用，以实现对其供应网络的快速有效管理。

在澳大利亚，LoRaWAN的公共运营商NNNco已开始在黄金海岸地区部署用于连接170，000水表的网络，这说明了城市如何看到可用于IoT的技术的好处。

另一个例子是，英国电信向区域供水公司诺森布里亚供水公司（Northumbrian water）提供其LoRaWAN网络。BT在该公司的网络中安装了大约150个传感器来收集有关水流、压力和质量等因素的数据。选择该技术是因为它能够长时间支持长距离电池供电的长寿命设备。

数百万规模水表的部署

大型电信运营商致力于LoRaWAN大型项目。Nova Veolia及其子公司Birdz是智慧城市能源消耗远程计量的先驱，他们正在与Orange合作，以帮助他们数字化Veolia在法国与水有关的服务。他们的目标是到2027年实现远程读取70%的水表的交易，届时将有超过300万水表连接到公共LoRaWAN网络，覆盖了30，000多个城市和法国大都市人口的95%。

在美国，Neptune技术集团正在与本地网络提供商Senet和Comcast合作开发物联网解决方案，该解决方案旨在加速针对AMI的智慧城市项目。该解决方案将LoRaWAN网络与Neptune的水表和传感器结合在一起。

未来考虑

无线连接智能水表正在为全球的水供应商释放巨大的效率提升，并且随着许多地方的供水变得越来越受限，将需要对过量使用进行更严格的控制，限制泄漏以及可能需要更灵活地为水收费的机制。自来水公司和大型连通性合作伙伴承诺部署数百万个智能水表进行部署，这种部署从现在开始一直持续数年，使用寿命长达20年，这表明，选择连通性是一项长期的决定，需要水务公司和水表供应商仔细评估水表的设计针对未来可能的业务需求和挑战。

在考虑到未来20年的情况下，这样做需要关注整个行业的趋势，而不是具体的短期问题。普遍的主题是需要使用仪表数据来防止浪费水，需要灵活地和更高的频率为水消耗付费，并且持续需要在成本上具有竞争力。

选择可由水务公司长期控制的连接至关重要，或者至少选择一种技术和供应商，能够证明对水务行业的了解，并能够在水表的使用寿命期间提供设备软件和固件的空中升级。

供水行业仍然高度分散，本地组织为客户管理供水。但是，市场上已经存在并且将继续进行大量的合并和收购活动，因此一个真正适合未来的智能计量解决方案将需要准备好与未来可能成为同一集团一部分的其他组织采用的不同系统和方法集成。

从根本上说，水务公司需要一种成本效益高、健壮、可靠、安全、易于安装的无线技术，以支持其业务的数字化转型，他们肯定会长期支持该技术及其合作伙伴。 LPWAN解决方案比蜂窝连接或RF专有技术更能打动水务行业的各个领域，并具有将它们定位为未来所需的连接的优势。