為什么說NB-IoT云控閥是智慧供熱的關鍵設備？

7月31日，在“5G物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)大會”上，華為蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品線副總裁刁志峰表示，“NB-IoT在協(xié)議標準上屬于5G，這一塊的部署可稱為5G NB-IoT；此外，投資NB-IoT，就是投資5G?！?/p>

NB-IoT全稱為窄帶物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，在華為的推進下，于2016年6月，在3GPP正式凍結，確立了協(xié)議標準。

NB-IoT具備四大特點：

廣覆蓋，將提供改進的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡增益20dB，相當于提升了100倍覆蓋區(qū)域的能力；

具備支撐連接的能力，NB-IoT一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接，支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡架構；

更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機時間可長達10年；

更低的模塊成本，企業(yè)預期的單個接連模塊不超過5美元。

為什么智慧供熱應用選擇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)輸送至各個居住小區(qū)，而在小區(qū)內(nèi)建設獨立的二次網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)，通過換熱機組將熱力主管網(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)的熱消費掉。因此，城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)有兩大特點：供熱系統(tǒng)網(wǎng)絡化、覆蓋人口密集區(qū)。這兩大特點，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營商的物聯(lián)網(wǎng)絡。即NB-IoT協(xié)議。

運營商的蜂窩網(wǎng)絡覆蓋了全球超過50%的地理面積，90%的人口，是一張覆蓋完整的網(wǎng)絡。因此，基于運營商的物聯(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)服務的信息化建設。

(圖片來源：瑞典Nxity)

當前，5G作為我國國家戰(zhàn)略，5G網(wǎng)絡的建設走在世界各國之前，三大運營商已經(jīng)完成NB-IoT協(xié)議在現(xiàn)有4G網(wǎng)絡中的部署，全國范圍內(nèi)已經(jīng)可以商用。而在5G網(wǎng)絡中，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用

在城鎮(zhèn)供熱若干年的信息化進程中，換熱站自控以及熱力管網(wǎng)的水力計算一直是核心業(yè)務系統(tǒng)。系統(tǒng)管理控制的思路是熱源的負荷預測，以及一次管網(wǎng)的熱負荷分配。而隨著智慧供熱概念的提出，以及互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云服務等新技術的推動，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，熱消費側的各種設備數(shù)據(jù)采集精確把握用戶用熱需求，通過實時控制設備來實現(xiàn)真正意義上的按需供熱，達到二次網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)，減少過量供熱的浪費現(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。

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?/p>

解決方案：通過智能云控閥(NB-IoT)調(diào)節(jié)達到用熱平衡，按需供熱。

智能云控閥作為末端能效調(diào)節(jié)設備，不僅僅能夠節(jié)能增效，相當程度上也能夠提升供熱公司針對熱用戶的服務功能，在實現(xiàn)更精細的用戶管理基礎上，大限度地減少人力成本。

服務更專業(yè)

智能云控閥不僅僅具備流量調(diào)節(jié)功能，同時采集熱用戶回水溫度，結合熱用戶所在換熱站的運行數(shù)據(jù)，例如二次網(wǎng)供溫、循環(huán)泵運行頻率，二次網(wǎng)供壓等數(shù)據(jù)，在云端進行運算，讓運維人員更了解用戶，了解熱用戶的實時用熱情況，從而提升熱用戶的體驗和感受。

管理更規(guī)范

智能云控閥同時具備鎖閉閥的一切功能，因此，與供熱公司的繳費系統(tǒng)、客服系統(tǒng)結合，可以通過云控閥實現(xiàn)更精細，更規(guī)范的管理。例如對于欠費用戶，可以通過閥門限制熱用戶的用熱，控制室溫，達到催繳的目的。對于報停用戶，可有效的關斷熱供給，進一步減少熱浪費。

運維成本更低

智能云控閥作為一個物聯(lián)網(wǎng)設備，基于運營商網(wǎng)絡，保持永久連接狀態(tài)，運維人員通過Web，手機APP隨時可以到達該設備。從而大大減少運維人員跑用戶、跑站、與用戶當面溝通等高運維成本。

智慧供熱給供熱行業(yè)帶來的變革

所謂智慧供熱，即利用當今先進的互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云服務等產(chǎn)品技術，改變傳統(tǒng)供熱企業(yè)粗放的生產(chǎn)及管理運營方式，提高能源利用效率，實現(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。要知道，我國北方城市一個冬天的供熱能源消耗，和英國全國一年所有能源消耗相當。只有熱用戶用熱、供熱企業(yè)供熱更精細、更智慧，讓每一份熱發(fā)揮價值，我們才能真正建設節(jié)約型社會，才能讓人們享受冬日溫暖的同時，還大家青山綠水。

如何利用物聯(lián)網(wǎng)、云服務、大數(shù)據(jù)等先進技術，我們認為，首先，要改變供給側節(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、用熱習慣等都不相同，因此，必須對每戶家庭熱供給進行調(diào)節(jié)控制，才能真正實現(xiàn)按需供熱，不浪費每一份熱。而當前的物聯(lián)網(wǎng)技術，云服務技術，為我們實現(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，每個智能閥都通過運營商網(wǎng)絡連接云端，向云端調(diào)度控制服務上傳數(shù)據(jù)，并響應指令，進行用熱調(diào)節(jié)。根據(jù)該家庭的面積、朝向、天氣影響、甚至用戶行為習慣等參數(shù)，根據(jù)用戶實際用熱需求實時調(diào)節(jié)家庭用戶的熱供給，讓用戶在滿足室內(nèi)舒適恒溫的基礎上充分節(jié)能。

由于供熱系統(tǒng)的時延特性及網(wǎng)絡化特征，末端進行調(diào)節(jié)后，對應的二次網(wǎng)系統(tǒng)，換熱站各個設備也需要實時隨動，即換熱站也需要根據(jù)小區(qū)實際用熱從一次管網(wǎng)取熱，一次管網(wǎng)熱供給通過換熱站中的一次網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥門完成，由智慧供熱平臺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)中的每個小區(qū)，即每個換熱站根據(jù)實際用熱需求調(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)負荷接近實際需求，具有實時數(shù)據(jù)支撐的精確調(diào)度目標。通過整個云端智慧大腦對于完整供熱網(wǎng)絡環(huán)節(jié)的實時調(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)設備在城鎮(zhèn)供熱領域的普及，以及城鎮(zhèn)供熱智慧大平臺的建設，未來城鎮(zhèn)供熱必將發(fā)展成為一個智慧的、全覆蓋的、實時可控的、高效節(jié)能的城市公共事業(yè)服務網(wǎng)絡。一個連接整個管網(wǎng)設備，連接所有運維人員、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)供熱作為一個高度復雜的大延時系統(tǒng)，僅僅依靠系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的人力經(jīng)驗實現(xiàn)智慧化管理是很難的。因此，大數(shù)據(jù)及AI(神經(jīng)網(wǎng)絡及機器學習)將會發(fā)揮巨大作用。

基于物聯(lián)網(wǎng)、云服務等技術，我們能夠實現(xiàn)城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)的實時監(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)與機器學習等AI技術的應用。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(地熱、)回水溫度等

相鄰用戶數(shù)據(jù)：左鄰、右鄰，及上下相關熱用戶的戶內(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、建筑外墻保溫數(shù)據(jù)等

氣象信息：歷史溫度數(shù)據(jù)、實時溫度數(shù)據(jù)、天氣預報數(shù)據(jù)，陰晴日照數(shù)據(jù)、風速等

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技術應用是非常必要的。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)進行自學習，建立相應的模型，采用機器學習的優(yōu)化算法，不斷完善，讓系統(tǒng)更智慧。

實際上，大數(shù)據(jù)技術應用并不是只應用于數(shù)據(jù)大，而是需要滿足以下兩個條件：

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、機組、樓前設備、戶內(nèi)設備監(jiān)控數(shù)據(jù)，熱用戶繳費數(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)等組成了一個完整的供熱、用熱系統(tǒng)，并且我們現(xiàn)有的技術手段，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，各個設備的數(shù)據(jù)是具備生長性的，這些設備上的數(shù)據(jù)源源不斷地生成，而且不僅是物聯(lián)設備數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中運維人員的行為數(shù)據(jù)，決策人員的操作數(shù)據(jù)等，都會進入云平臺進行數(shù)據(jù)復用，產(chǎn)生價值。(攬月云平臺僅數(shù)千個換熱站設備數(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)的應用基礎，而作為一個綜合性、復雜的、具備顯著時延特點的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，基于大數(shù)據(jù)的AI技術，即神經(jīng)網(wǎng)絡與機器學習，將會在這個領域大展身手。讓系統(tǒng)中的每個閥門、每個泵等受控設備的每一次調(diào)控，背后都是通過AI學習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技術能夠在城鎮(zhèn)供熱及其他社會公共事業(yè)服務領域廣泛應用，通過先進技術的應用，降低社會綜合成本，為建設真正節(jié)約型城市和社會出力。