基于NB

“如果在体制内，我可能够格当个工程院院士，我们的产品工程价值绰绰有余”，银蕨电力科技CEO方明博士略带调侃的言语迎来现场掌声。通过微型智能电网传感器 NB-IoT 大数据分析，这家初创企业破解了长期以来困扰运检一线现场的“配网单相接地短路故障检测和定位”这一业界难题。

文 | 5giot@comobs

6月12日，鹰潭，移动物联网产业与应用发展峰会预期18:30结束。然而，会议超时了1个多小时，方明是当天峰会最后登台的演讲人，但这丝毫没有影响他对NB-IoT技术应用于智能电网前景的看好。

1990年，在清华大学攻读电力专业博士学位的方明，参与了高压直流输电控制与保护系统的研制；2000年之后参与了国内3G通信的研究；这几年又重操旧业开始在智能电网领域创业。

过去，曾有人多次找方明研发电气安全监测和节能减耗系统，他认为时机并不成熟，主要是没有合适的远程通信系统。不过，当他了解到NB-IoT这项技术具备强穿透性、超低功耗和广覆盖等特性，并即将在国内商用时，他认为机会来了。

特高压工程电压等级高至80万伏，需要对某些关键高压设备进行在线监测和故障预诊断，以防非计划停运，无线、无源才能满足如此高电压位置的绝缘要求。

为了在线同步采集动作电流，及时发现更换特性蜕化的避雷器，银蕨电力采用ZigBee技术，经过18个月研发，电流传感器才稳定工作。过程中，他们甚至不得不修改ZigBee的底层协议来规避WiFi信道对ZigBee在中国的应用频点产生的干扰。

在方明眼中，NB-IoT这一技术出来有点晚了，如果当时有完善的NB-IoT网络覆盖和成熟的模组，可能只需要5个月就能实现基于Zigbee的特高压设备在线监测和故障诊断系统的同样功能。

目前，在鹰潭，三大运营商已建成近千个NB-IoT基站，提供全域覆盖的NB-IoT优质网络，实测NB-IoT网络可覆盖至地下3米深处的城市管道。

以前，银蕨电力曾使用了Zigbee、LoRa等私有通信连接技术。“用着还不错”，方明如此评价。吸引银蕨电力迅速切换至NB-IoT的原因在于：NB-IoT是广域覆盖的，厂家不需要为单独部署调试网络花费精力。

其次，NB-IoT采用定时周期上报以及本地事件触发的报警机制，大大简化了信令交互，不像3G/4G移动通信终端那么耗电，且其信号可穿透建筑墙壁。因此，NB-IoT特别适合远程自动抄表等应用。

不过，在Rel-14版本中，NB-IoT支持多播、连续移动性、新的功率等级等等，也将适用于部分对数据传输速率要求不高的移动业务。

几天前，鹰潭遭遇连续的大雨，让方明一度担心起他的另一个应用试点，基于NB-IoT对地下高压电缆的温度监测是否会因为水淹而失效？

智慧城市不仅需要保证地面以上的安全，还需要关注“地下”，包括地下电缆状态监测及报警、隧道环境监测（水位、气体、温湿度）、安防及管网资源管理（井盖门禁、井下人员定位、电缆资产）。

由于电缆接头处的铜芯接触面电阻较大，负荷电流会引起接头发热并导致绝缘进一步老化，严重时可能会引发火灾等事故。

为防止事故发生，过去一般采用人工定期巡检，成本高且实时性不够。业界也试图用分布式光纤监测等来解决问题，但光纤系统自身需要维护且成本很高。

由于NB-IoT具备深度覆盖的特性，无需信号中继，可很方便地用于城市地下2~3米处的电缆接头温度监测和温度异常告警。

所幸的是，大雨过后，安装于鹰潭的地下电缆温度传感器依然工作正常，然而，这类应用在方明眼中并没有技术门槛。其实，他的言外之意是，此类应用会很快得到普及。

近期，NB-IoT正式商用许可获工信部批准，GSM/FDD IMT系统频段可部署。方明认为，在800MHz/900MHz频段下，NB-IoT信号可穿透地下、街头金属环网柜、低压配电箱和大型建筑墙壁等，这些将有利于实现很多过去难以实现的电力系统监测类应用。

目前，智能电网的数字化、信息化、互动化，需要对电网设备状态进行监测，包括电力生产管理、电力资产全寿命周期管理、智能用电等方面。NB-IoT提供了一种简单有效的通信手段。

国家电网相关人士认为，基于NB-IoT的无线、无源微型智能电网传感器使得电网有了“可穿戴设备”，非常适合线路长短不一、拓扑结构复杂的配电系统的海量数据采集和故障检测定位。其在电力设备诊断、电力需求管理和响应的数据采集中将发挥更大的作用……NB-IoT的商用，可以给电网装上更多的“眼睛和耳朵”：

1.可7x24小时远程监测配电网任意地点的电流、电压、温度、谐波、三相不平衡等，挖掘分析这些数据可让电网正常运行时完全“透明可视”，故障后及时准确地定位故障地点，减少停电抢修时间；

2.通过对历史和实时用电数据进行分析，可掌握线路负荷和过流情况，预防绝缘老化等，使得电气安全问题早知道；

3.节能设备可能只省20%的电，80%的节能来自用电习惯的管理，NB-IoT的应用可提供持续的节能之道；（延伸阅读：来自华为坂田基地的员工投诉）

4.传统能效和电气安全监测系统存在局限性，设备安装成本已经超过其自身成本，带有面板的电表式思维肯定会被淘汰，有了NB-IoT，未来的方向是微型传感器 云的升级；

对于NB-IoT，方明也一针见血的指出了制约其早日规模应用发展的三个瓶颈：

1.NB-IoT在鹰潭网络覆盖得很好，但NB-IoT芯片方案可能还需要半年时间才会完全成熟；

2.与ZigBee等对比， NB-IoT模组成本80元偏贵，希望芯片和模组厂家能够迅速降低成本；

3.配合NB-IoT模组，现在的物理SIM卡，需要尽快切换至eSIM或软SIM，物联网传感器体积越小越好，现有SIM卡尺寸面积几乎与模块一样大，希望业界能够尽快去掉物理SIM卡，以加速NB-IoT的大规模商用。

本文是comobs关于窄带蜂窝物联网观察系列之3，转载须保留本段文字。