智能电表解决方案及案例物联网

智能电表解决方案及案例中国电信集团2017中国电信集团政企客户事业部物联网运营中心编制：物联网公司徐捷上海研究院曹玺涛2017年03月1行业分析•国务院“互联网+”行动指导意见-“互联网+”智慧能源。其目标为：通过互联网促进能源系统扁平化，推动节能减排，加强分布式能源网络建设，提高可再生能源占比，加快发电设施、用电设施和电网智能化改造•大力推动重点领域突破发展-电力装备：推进新能源和可再生能源装备、先进储能装置、智能电网用输变电及用户端设备发展。•推动低碳循环发展，加强储能和智能电网建设，推行节能低碳电力调度。•全面节约和高效利用资源。强化约束性指标管理，实行能源等总量和强度双控行动。•强化创新引领作用，为发展注入强大动力，促进大数据、云计算、物联网广泛应用。•“十三五”规划100个重大项目中，其中就有“建立高效智能电网”一项。智能电网、用户端设备、节能双控等是国家政策重点提及的内容；互联网+与之相辅相成。《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》信息通信技术是实现智能电网的必要工具，物联网是其中重要一环推动能源与信息通信基础设施深度融合：1.促进智能终端及接入设施的普及应用。发展能源互联网的智能终端高级量测系统及其配套设备，实现电能、热力、制冷等能源消费的实时计量、信息交互与主动控制。2.加强支撑能源互联网的信息通信设施建设。3.推进信息系统与物理系统的高效集成与智能化调控。4.加强信息通信安全保障能力建设。1-1-1政策分析1-1-2市场空间分析•欧盟2050年能源路线图，其碳排放量要比1990年下降80%～95%，可再生能源比例还将有更大比例的上升。到2030年，欧洲需要为电网升级改造投入约5,000亿欧元•英国已制定出“2050年智能电网线路图”，德国制定了E-Energy，日本计划在2030年全部普及智能电网•在2010年至2013年期间，美国电力行业花费180亿美元用于智能电网技术部署。预计2016-2017年将投入60亿美元•2015年美国安装6500万个智能仪表，超过电力客户的1/3•意大利、瑞典、荷兰已经完成智能电表更换；英国/法国计划在2020年完成5300万/3500万智能电表，普及率达到80%•日本计划于2017年安装比例达80%。韩国2020年实现智能电表达50%的普及率。绿色经济、提高能效已为发达国家基本国策智能电表欧洲普及高，美国、日本、韩国积极推进数据来源：In-Stat研究、PikeResearch电能表91%采集器6%集中器2%专变采集终端1%2015年国网招标终端形态1-1-2市场空间分析1-1-3客户需求分析国网电力公司负责统一建设，功能主要对用户用电信息进行采集、处理和监控，实现用电信息采集、计量异常检测、电能质量检测、用电分析和管理、相关信息年发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。国家电网的主要需求•运营商2G关停的风险促使电力逐渐提高4G的比例。•电力规划应用促使2G向4G转型：根据电力的规划，其后续的相关新的应用已开始突破了2G的传输要求，例如：设备在线状况、实时故障申报、设备位置监控等，整个国网电力系统的应用，越来越智能化，其采集的数据种类将越来越多，采集的频次也会越来越高。•全网通模块价格与5模价格趋同，便于国网电力统一采购；•国网电力希望引入多家运营商，共同参与国网电力采集项目，并能够实现全网通设备的过渡。国家电网的网络需求正由2G/3G向4G过渡1-1-4产业链分析国家电网、南方电网提供电表表具终端及平台提供号卡、无线通讯网络、VPDN专网通道、号卡管理平台等智能通道服务集采抄表终端及应用平台、通道服务应用厂商（终端及平台）电信运营商模式2对于电信运营商有两种模式：模式1：直接提供通道服务给最终用户-国家电网；模式2：提供通道服务给表具厂商，表具厂商提供打包服务给国家电网。目前主要为国家电网等企业集采方式占主导地位，以模式1为主。2方案介绍1-2-1目标客户群中国南方电网有限责任公司（英文：ChinaSouthernPowerGridCompanyLimited），于2002年12月29日正式挂牌成立并开始运作。公司经营范围为广东、广西、云南、贵州和海南五省（区）国家电网公司（StateGrid），简称国家电网、国网，成立于2002年（壬午年）12月29日。经营区域覆盖全国26个省（自治区、直辖市），覆盖国土面积的88%，供电人口超过11亿人，公司员工总量超过186万人。26省5省1-2-2整体方案介绍中国电信电力智能抄表解决方案是基于中国电信的物联网专网，利用物联网技术为电网企业提供用电计量仪表远程抄收等通道解决方案。集抄器云服务器电表1-2-2-1整体方案介绍无线网络自管理门户推荐采用贴片卡或者烧号模式；推荐4G/2G/3G，提供VPDN专用无线数据通信网络接入通道；提供流量套餐提供卡信息查询、终端管理、预警监控、业务办理、业务统计、终端定位等功能，满足自管理需求SIM卡电力用户用电信息采集系统用电信息采集系统：一般由国家电网等企业自行开发。智能电表终端提供用电量定期上传、表具实时监测、安全预警等功能物联网智能通道方案应用解决方案抄表频率是15分钟一次采集和上传，每天96个点，以便实现电网的在线监测控制。NB-IOT不适周期为m的抄表。中国电信物联网专网是“天翼物联”为物联网客户定制化打造的专用网络，拥有轻松“一点接入”、有效“实现业务”、保障“网络安全”三大特色：一点接入：直接为客户提供全国业务接入和开通，满足客户“一点拿卡”、“一站式服务”的需求，避免客户与多省进行业务对接，特别适合于开展全国业务的行业客户。实现业务：定向业务、内容定制计费业务、流量池功能等通道业务叠加VPDN、定位业务，以及为上层业务平台提供功能支持。网络安全：与传统网络区隔，物联网专用网元，短信、流量和大网区隔，防止恶意网络攻击。1-2-2-2智能通道方案中国电信服务优势：集约运营，专业服务全网服务：提供“一点放号”、“一站式服务”，无省间漫游结算，特别适合于全网业务应用的行业客户。灵活计费：更适合物联网的计费方式，具备生命周期（生产测试期、静默期、二次激活期）、定向和非定向、区域限制、流量池等计费模式。自主服务：提供专属账号及API接口，客户可自主管理业务工作状态、通信状态、数据存储分析等。终端管理：开放终端状态查询（开关机）、状态查询（APN/IP、QoS信息）、终端位置查询、账户信息查询（剩余套餐流量）、系统智能提醒（流量超标提醒）等管理功能。专网专用：短信、流量和大网区隔，防止恶意网络攻击。终端访问控制和流量控制，帮助企业内外网隔离。感知层物联网终端/节点设备基础网络平台核心网接入网BTSBSC/PCFeNodeBMSCPDSNMMESGWPGWPCRFHSS运营支撑平台业务网M2M平台自管理门户网掌厅TAP平台OTA平台应用平台智能交通能源制造智慧物流安防监控公共服务医疗健康应用层运营支撑层网络层业务支撑系统网管支撑系统业务支撑平台专用号卡模块、多种网络接入方式模块类型特点4GCat1模块低成本、中速率4G单模较低成本、高速率4G多模通用性强、覆盖范围广NB-IoT模块低成本、低功耗、深度覆盖CDMA（1x/EVDO）模块低速率•专号：本方案建议采用10649开头的13位物联网专用号码，支持2G/3G/4G数据、电信网内短信功能。•专卡：根据实际情况，本方案建议采用中国电信消费级/工业级Plug-In卡（可插拔式卡），可满足通信电力机房备用储能电池的日常远程监控。•中国电信已启动800MNB-IOT试点工作，预计2017年6月底前完成NB-IOT端到业务运营测试和验证，进行业务试商用。•已发布CAT1模块量产；推动NB-IOT模块研发及商用能力开放、使用便捷的自管理平台15主要功能：实现信息查询、终端管理、预警监控、业务办理、业务统计、终端定位等功能，满足自管理需求实现方式：直接开通管理平台账号；或提供标准化API，嵌入业务系统中。自管理门户主要是为中国电信物联网客户提供相关服务。根据客户的需求，自管理门户将来自不同系统的不同类型的数据进行展示，同时通过页面嵌入、API等方式进行诸如充值、流量池管理等操作。查询类接口号码查询流量查询（当天、当月、时间段）余额查询卡状态查询套餐查询语音详单查询接口业务受理类接口套餐订购套餐变更活卡激活停机保号号码充值定位后向流量池管理接口流量池列表流量池成员列表、单个成员查询流量池总使用量、单个成员查询流量池成员新增、删除流量池成员额度调整流量池充值不同场景，提供专用的套餐全国漫游免结算，客户价值最大化流量包和加餐包现有套餐基础上叠加的加餐包突发流量临时使用便于互联网销售语音包现有流量套餐基础上叠加语音包用于有语音需求的车联网和可穿戴产品月流量包通用型套餐兼顾高中低使用在通用场景长周期套餐套餐有效季、半年、年小流量、长期使用计步器、燃气表、汛期监测流量池套餐通用型套餐多用户共享流量用户数多，流量不均衡用户，如：车联网套餐应用场景工业级智能通道，符合终端使用周期特征的业务配置客户需求产品方案设计通讯模块写号产品装备产品测试产品入库产品包装产品销售用户使用中国电信提供专业的物联网通信解决方案指导为企业提供产品上下游供应商，降低企业产品开发成本为客户提供一点放号提供OTA和模块底层写号功能，解决产品在耐高温、抗氧化、抗干扰，可在环境条件恶劣情况下使用的问题提供专为物理网设计的资费套餐物联网智能设备装配完成后进入沉默期，同时提供二次沉默功能物联网专网平台为客户提供产品测试功能物联网智能设备再次进入沉默期，提供二次激活功能根据客户需求提供流量池、定向流量、区域限制、定制停机、前后向融合计费等物联网业务特有的功能帮助客户打通中国电信渠道销售提供用户自管理平台为不同客户提供专业化的应用平台通过物联网专网提供集约的智能通道专业服务及保障能力专业化、个性化大客户服务能力覆盖广、能力强ICT专业服务全程全网、高效优质运维服务能力一点接触，全面服务全国客户经理5万方案支撑人员8000集成体系9000人应用与方案物联网分公司平台运营物联网产品研发中心技术研发纵向三级网络操作维护体系纵向三级客户服务支撑体系客户维护服务人员9.2万网络维护操作人员11.2万1-2-2-3应用介绍智能电表平台该平台将千家万户的用量与管理部门的电脑网络中心联成一体，从根本上解决了用电管理的自动化程度低,中间环节多,缴费不及时等问题。智能电表终端用电信息采集终端：是对各信息采集点用电信息采集的设备，可以实现电能表数据的采集、数据管理、数据双向传输以及转发或执行控制命令的设备。用电信息采集终端按应用场所分为专变采集终端、集中器、采集器以及厂站终端，可以直接与主站通信，并进行数据交互传输。信息内网现场终端GPRS/CDMA无线公网通信信道信息内网主站防火墙...230MHz无线专网光纤专网前置采集服务器RS-485......专变终端集中器集中器采集器通信接口机通信接口机通信接口机应用服务器数据库服务器窄带载波RS-485载波......集中器采集器宽带载波RS-485...载波预付费电能表预付费电能表(RS-485接口)预付费电能表(RS-485接口)计量装置RS-485专变终端计量装置各类专变用户电力用户中小型专变用户大型专变用户居民及低压一般工商业用户居民用户低压单相一般工商业用户低压三相一般工商业用户公用配变关口计量点专变用户营销业务应用前置采集平台中压电力线载波专网通信接口机应用场景变电站台区变关口表居民用户应用范围提供价值减少运营成本及时发现异常智能电表平台示例国家电网的用电信息采集系统1-2-3商务模式国家电网终端厂商•流量套餐：xxM/终端/月•资费参考：xx元资费参考河南电力所采用的集中器、专变终端等设备供货商主要有10余家，中国电信与众多的设备供货商主要采取间接沟通方式。中国电信河南公司通过和计量中心进行技术方案对接，并由模块厂家、设备供货商进行设备改造和生产，模块厂商有方科技提供中国电信全网通模块。中国电信国