NB-IoT全稱為窄帶物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，在華為的推進(jìn)下，于2016年6月，在3GPP正式凍結(jié)，確立了協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
NB-IoT具備四大特點(diǎn)：
廣覆蓋，將提供改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域的能力；
具備支撐連接的能力，NB-IoT一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬個(gè)連接，支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；
更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長達(dá)10年；
更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個(gè)接連模塊不超過5美元。
為什么智慧供熱應(yīng)用選擇NB-IoT？
我國北方城鎮(zhèn)供熱被稱為區(qū)域供熱或者集中供熱，即在人口密集區(qū)，建設(shè)覆蓋一定居住人口的熱力管網(wǎng)以及支撐該人群取暖熱負(fù)荷的集中熱源。以水為載體，將熱源生產(chǎn)的熱沿著熱力管網(wǎng)輸送至各個(gè)居住小區(qū)，而在小區(qū)內(nèi)建設(shè)獨(dú)立的二次網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)，通過換熱機(jī)組將熱力主管網(wǎng)的熱交換至二次網(wǎng)，通過二次網(wǎng)在住宅中的循環(huán)散熱，保證住戶室內(nèi)在寒冷的冬季保持溫暖舒適，從而將熱源生產(chǎn)的熱消費(fèi)掉。因此，城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)有兩大特點(diǎn)：供熱系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、覆蓋人口密集區(qū)。這兩大特點(diǎn)，決定了城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)在信息化過程中非常適用基于運(yùn)營商的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。即NB-IoT協(xié)議。
運(yùn)營商的蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋了全球超過50%的地理面積，90%的人口，是一張覆蓋最為完整的網(wǎng)絡(luò)。因此，基于運(yùn)營商的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議非常適合包括城鎮(zhèn)供熱在內(nèi)的城市公共事業(yè)服務(wù)的信息化建設(shè)。
圖片來源：瑞典Nxity
當(dāng)前，5G作為我國國家戰(zhàn)略，5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)走在世界各國之前，三大運(yùn)營商已經(jīng)完成NB-IoT協(xié)議在現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)中的部署，全國范圍內(nèi)已經(jīng)可以商用。而在5G網(wǎng)絡(luò)中，本身就包含NB-IoT協(xié)議。因此可以說，在中國，基于NB-IoT協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)，已經(jīng)完全可以商用。
NB-IoT云控閥在智慧供熱中如何應(yīng)用
在城鎮(zhèn)供熱若干年的信息化進(jìn)程中，換熱站自控以及熱力管網(wǎng)的水力計(jì)算一直是核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)管理控制的思路是熱源的負(fù)荷預(yù)測，以及一次管網(wǎng)的熱負(fù)荷分配。而隨著智慧供熱概念的提出，以及互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云服務(wù)等新技術(shù)的推動(dòng)，城鎮(zhèn)供熱企業(yè)作為傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，已經(jīng)可以改變看天生產(chǎn)的粗獷管理方式，通過信息化系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，熱消費(fèi)側(cè)的各種設(shè)備數(shù)據(jù)采集精確把握用戶用熱需求，通過實(shí)時(shí)控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)真正意義上的按需供熱，達(dá)到二次網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)，減少過量供熱的浪費(fèi)現(xiàn)象，不但能夠大幅節(jié)能，而且為北方城市的冬季減霾做出貢獻(xiàn)。
基于末端控制的調(diào)節(jié)思路如下圖：
過量供熱：頂?shù)走呌脩粲脽嵝枨蟛煌?，供熱不?/span>
解決方案：通過智能云控閥(NB-IoT)調(diào)節(jié)達(dá)到用熱平衡，按需供熱。
智能云控閥作為末端能效調(diào)節(jié)設(shè)備，不僅僅能夠節(jié)能增效，相當(dāng)程度上也能夠提升供熱公司針對熱用戶的服務(wù)功能，在實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的用戶管理基礎(chǔ)上，最大限度地減少人力成本。
服務(wù)更專業(yè)
智能云控閥不僅僅具備流量調(diào)節(jié)功能，同時(shí)采集熱用戶回水溫度，結(jié)合熱用戶所在換熱站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，例如二次網(wǎng)供溫、循環(huán)泵運(yùn)行頻率，二次網(wǎng)供壓等數(shù)據(jù)，在云端進(jìn)行運(yùn)算，讓運(yùn)維人員更了解用戶，了解熱用戶的實(shí)時(shí)用熱情況，從而提升熱用戶的體驗(yàn)和感受。
管理更規(guī)范
智能云控閥同時(shí)具備鎖閉閥的一切功能，因此，與供熱公司的繳費(fèi)系統(tǒng)、客服系統(tǒng)結(jié)合，可以通過云控閥實(shí)現(xiàn)更精細(xì)，更規(guī)范的管理。例如對于欠費(fèi)用戶，可以通過閥門限制熱用戶的用熱，控制室溫，達(dá)到催繳的目的。對于報(bào)停用戶，可有效的關(guān)斷熱供給，進(jìn)一步減少熱浪費(fèi)。
運(yùn)維成本更低
智能云控閥作為一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，基于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)，保持永久連接狀態(tài)，運(yùn)維人員通過Web，手機(jī)APP隨時(shí)可以到達(dá)該設(shè)備。從而大大減少運(yùn)維人員跑用戶、跑站、與用戶當(dāng)面溝通等高運(yùn)維成本。
智慧供熱給供熱行業(yè)帶來的變革
所謂智慧供熱，即利用當(dāng)今先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云服務(wù)等產(chǎn)品技術(shù)，改變傳統(tǒng)供熱企業(yè)粗放的生產(chǎn)及管理運(yùn)營方式，提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)支撐下的按需供熱，大大減少過量供熱等能源浪費(fèi)。要知道，我國北方城市一個(gè)冬天的供熱能源消耗，和英國全國一年所有能源消耗相當(dāng)。只有熱用戶用熱、供熱企業(yè)供熱更精細(xì)、更智慧，讓每一份熱發(fā)揮價(jià)值，我們才能真正建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，才能讓人們享受冬日溫暖的同時(shí)，還大家青山綠水。
如何利用物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，我們認(rèn)為，首先，要改變供給側(cè)節(jié)能的思路，從末端控制著手，每棟建筑的建筑年代、建筑特性、節(jié)能保溫效率、每戶家庭的面積、朝向、用熱習(xí)慣等都不相同，因此，必須對每戶家庭熱供給進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，才能真正實(shí)現(xiàn)按需供熱，不浪費(fèi)每一份熱。而當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，云服務(wù)技術(shù)，為我們實(shí)現(xiàn)真正的智慧供熱提供了可能。
每一戶家庭的入戶管道上加裝基于NB-IoT協(xié)議的智能云控閥，每個(gè)智能閥都通過運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)連接云端，向云端調(diào)度控制服務(wù)上傳數(shù)據(jù)，并響應(yīng)指令，進(jìn)行用熱調(diào)節(jié)。根據(jù)該家庭的面積、朝向、天氣影響、甚至用戶行為習(xí)慣等參數(shù)，根據(jù)用戶實(shí)際用熱需求實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)家庭用戶的熱供給，讓用戶在滿足室內(nèi)舒適恒溫的基礎(chǔ)上充分節(jié)能。
由于供熱系統(tǒng)的時(shí)延特性及網(wǎng)絡(luò)化特征，末端進(jìn)行調(diào)節(jié)后，對應(yīng)的二次網(wǎng)系統(tǒng)，換熱站各個(gè)設(shè)備也需要實(shí)時(shí)隨動(dòng)，即換熱站也需要根據(jù)小區(qū)實(shí)際用熱從一次管網(wǎng)取熱，一次管網(wǎng)熱供給通過換熱站中的一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門完成，由智慧供熱平臺(tái)通過云端向換熱站中的控制系統(tǒng)下發(fā)指令，完成調(diào)節(jié)。一次管網(wǎng)中的每個(gè)小區(qū)，即每個(gè)換熱站根據(jù)實(shí)際用熱需求調(diào)節(jié)后，參數(shù)繼續(xù)向上反饋，由云端智慧大腦通知熱源生產(chǎn)系統(tǒng)(DCS)，這樣，熱源系統(tǒng)得到的生產(chǎn)負(fù)荷是最接近實(shí)際需求，具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支撐的精確調(diào)度目標(biāo)。通過整個(gè)云端智慧大腦對于完整供熱網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和調(diào)度。完成智慧的按需供熱。如下圖：
隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在城鎮(zhèn)供熱領(lǐng)域的普及，以及城鎮(zhèn)供熱智慧大平臺(tái)的建設(shè)，未來城鎮(zhèn)供熱必將發(fā)展成為一個(gè)智慧的、全覆蓋的、實(shí)時(shí)可控的、高效節(jié)能的城市公共事業(yè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)連接整個(gè)管網(wǎng)設(shè)備，連接所有運(yùn)維人員、管理人員、決策人員的智慧大系統(tǒng)。
智慧供熱發(fā)展路線圖
城鎮(zhèn)供熱作為一個(gè)高度復(fù)雜的大延時(shí)系統(tǒng)，僅僅依靠系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的人力經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)智慧化管理是很難的。因此，大數(shù)據(jù)及AI(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及機(jī)器學(xué)習(xí))將會(huì)發(fā)揮巨大作用。
基于物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)等技術(shù)，我們能夠?qū)崿F(xiàn)城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，那么，如何讓系統(tǒng)更智慧，就需要更多的數(shù)據(jù)積累，需要大數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)等AI技術(shù)的應(yīng)用。例如對于熱用戶的室溫推測，對于熱用戶室溫影響的因素很多：
戶內(nèi)供熱數(shù)據(jù)：戶型、面積、朝向、采暖方式(地?zé)帷?/span>)回水溫度等
相鄰用戶數(shù)據(jù)：左鄰、右鄰，及上下相關(guān)熱用戶的戶內(nèi)數(shù)據(jù)
小區(qū)建筑數(shù)據(jù)：小區(qū)所在維度、小區(qū)入住率、建筑外墻保溫?cái)?shù)據(jù)等
氣象信息：歷史溫度數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)、天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，陰晴日照數(shù)據(jù)、風(fēng)速等
可以看到，以上多種數(shù)據(jù)對建筑用熱需求均有影響。因此，引入大數(shù)據(jù)及AI技術(shù)應(yīng)用是非常必要的。智慧供熱系統(tǒng)需要不斷的積累、完善，通過對系統(tǒng)內(nèi)各種歷史數(shù)據(jù)、天氣變化、以及不同建筑用熱特征等積累數(shù)據(jù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，建立相應(yīng)的模型，采用機(jī)器學(xué)習(xí)的優(yōu)化算法，不斷完善，讓系統(tǒng)更智慧。
實(shí)際上，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用并不是只應(yīng)用于數(shù)據(jù)大，而是需要滿足以下兩個(gè)條件：
數(shù)據(jù)在一定的范圍內(nèi)足夠完整
小區(qū)供熱二次管網(wǎng)涉及到的換熱站、機(jī)組、樓前設(shè)備、戶內(nèi)設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，熱用戶繳費(fèi)數(shù)據(jù)，熱用戶戶型、面積、朝向以及居住人口等用熱數(shù)據(jù)等組成了一個(gè)完整的供熱、用熱系統(tǒng)，并且我們現(xiàn)有的技術(shù)手段，能夠收集和獲得這些數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)能夠持續(xù)不斷產(chǎn)生
城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)中，各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)是具備生長性的，這些設(shè)備上的數(shù)據(jù)源源不斷地生成，而且不僅是物聯(lián)設(shè)備數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中運(yùn)維人員的行為數(shù)據(jù)，決策人員的操作數(shù)據(jù)等，都會(huì)進(jìn)入云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)用，產(chǎn)生價(jià)值。(攬?jiān)略破脚_(tái)僅數(shù)千個(gè)換熱站設(shè)備數(shù)據(jù)，18-19采暖季數(shù)據(jù)記錄突破100億條)
因此，城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)完全具備大數(shù)據(jù)的應(yīng)用基礎(chǔ)，而作為一個(gè)綜合性、復(fù)雜的、具備顯著時(shí)延特點(diǎn)的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，基于大數(shù)據(jù)的AI技術(shù)，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)，將會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域大展身手。讓系統(tǒng)中的每個(gè)閥門、每個(gè)泵等受控設(shè)備的每一次調(diào)控，背后都是通過AI學(xué)習(xí)過的虛擬專家的智慧決策，這才是真正意義上的智慧供熱。
我們期待大數(shù)據(jù)及AI技術(shù)能夠在城鎮(zhèn)供熱及其他社會(huì)公共事業(yè)服務(wù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，通過先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，降低社會(huì)綜合成本，為建設(shè)真正節(jié)約型城市和社會(huì)出力。
