组合式电气火灾监控监测探测器

2022-06-24 09:18
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第1章产品介绍

1.1产品概述

         背景:根据公安部消防局《中国火灾统计年鉴》统计,高层建筑火灾原因中电气故障造成的火灾占据所有火灾总数34%,在所有火灾起因中列于首 位另据统计数据分析,各种电气火灾的起因主要是由泄漏电流,相间短路和元件或电缆超负荷这三大原因引起。相短路和元件或线缆超负荷这些起火原因最终将会返映到导体发热一温度升高一达到燃点而起火。这类由发热而最终导致的电气火灾在全部电气火灾占到了66%左右的比例。

         另外,由绝缘受损、环境潮湿等引起的泄漏电流故障(以及由泄漏电流电火花引起)又在电气火灾的起因中占10%以上的比例。



     组合式电气火灾监控探测器是基于电气火灾监控系统,结合物联网,通过大数据、云计算等新一代信息技术,主要对线缆温度、电流、电压、漏电等进行   不间断的数据跟踪与统计分析,实时发现电气线路和用电设备存在的安全隐患,有效防止电气火灾的发生,将监控到的实时数据及时有效的上传至云平台,平台对收集到的数据进行监测、统计、分析和信息共享。

电气线路或电气设备一旦漏电并超过额定值时,报警器立即发出声光报警信号并显示漏电电流大小。从发生接地电弧到引起火灾以至火势蔓延,需要一段时间,这有足够时间去检查并排除故障提前预报,能有效地避免电气火灾的发生。报警但不切断电源,可以避免电源开关跳闸引起整个建筑物的停电,既保证了用电安全又保证了供电的不间断性。



1.2产品功能特点

l   在线检测(线路电压、电流、漏电、温度)

l   报警推送(实时监测传感器工作状态,并能及时将工作信息上传至平台)

l   具有自动识别接入传感器类型(温度/电流/漏电)

l   模块化设计,维护方便

l   支持 LCD 显示并配有多个 LED 指示灯与按键,便于人机交互

l   体积小巧,便于安装

l   LCD显示,报警、故障、运行指示灯、报警蜂鸣器

l   组网方式灵活,支持NB-IOTLORA及串口模式组网

l   具有1路剩余电流、3路电流、3路电压、4路温度监控,1路开关量输入

l   探测器与模块统一供电,无线模块无需单独供电

蓝牙配置功能:手机直接连接设备蓝牙,无线操控配置设备。

1.3产品应用范围

(一)大型商场、超市;

(二)学校、养老院、福利院;

(三)车站、医院、宾馆等领域;

(四)劳动力密集型企业;

(五)易燃易爆仓库;

(六)木材加工、纺织、涉尘、喷涂、制药等企业;

(七)酒吧、网吧等娱乐场所;

(八)小餐馆、门店及各种小微企业;

(九)小场所(小学校、小医院、小商店、小饭店、小旅馆、小歌厅、小网吧、小发廊、小作坊)、政府办公建筑、三合一场所(生产、住宿、仓储一体场所)、大中学校、银行网点、商业广场、轨道交通、康养机构、加油站、仓储场所、金融服务机构、生产企业等。


第2章技术参数

产品功能

产品名称

组合式电气火灾监控探测器

检测对象

剩余电流、温度、三相电压、三相电流

检测范围

剩余电流(0-1000mA)、温度(0-150度)、三相电压(100-500V)、三相电流(0 –100A   配接 3000:1的开合式互感器)

检测通道

2路剩余电流/温度+3路温度+1路三相电压+ 1路三相电流

上行通讯方式

LoRa/NB-IoT

下行通讯方式

多线制

输入端口

1路剩余电流,4路温度,3路三相电压通道,3路三相电流通道;220V接线端子;485通信端口

输出端口

开关量输出端口

通讯距离

485通信 < 500m

应用场景/对象

适用于电气火灾监控,如配电柜

物理参数

工作电压

220V

功耗

< 3W

调节精度

1℃   1mA

报警响度

1m处不小于 70dB

工作温度

(-10~60)

工作湿度

(10~93)%RH

安装方式

标准导轨式、螺钉固定安装

壳体材料

ABS

尺寸

117mm*90mm*66mm

重量


防护等级

IP30

执行标准

GB14287.2-2014 , GB14287.3-2014(产品为电气火灾,不加消防电源标准)



第3章产品外观及安装方式



3.1产品外观


组合式电气火灾正面




组合式电气火灾侧面



3.2产品尺寸图



产品尺寸图





3.3配件参数




3.4接线示意图

三相电接线说明:

1、温度传感器应用塑料扎带牢固捆扎于供电线路的绝缘皮上,确保不会触碰到线缆的带电裸露部分。

2、电流互感器应分别套在ABC三相电缆上,合上互感器卡扣确保不会松脱。

3、剩余电流互感器应将ABC、零线四条线一起套住,合上卡扣并拧紧螺丝。

4A相/B相/C相/零相应各引出一根线连接至A/B/C/N端口用于电压采样,若用户无需电压采样功能,也可以不接。

5、温度传感器、电流互感器、剩余电流互感器的两根线无正负极之分,可以任意调换。





三相电接线示意图




单相电接线说明:

1、温度传感器应用塑料扎带牢固捆扎于火线上。

2、电流互感器应套在火线上,合上互感器卡扣确保不会松脱。

3、剩余电流互感器应将零线和火线一起套住,合上卡扣并拧紧螺丝。

4、火线和零线应各引出一根线连接至A和B端口用于电压采样,若用户无需电压采样功能,也可以不接此两条线。

5、温度传感器、电流互感器、剩余电流互感器的两根线无正负极之分,可以任意调换。




单相电接线示意图


3.5安装位置

建议安装位置是三级配电箱(末端设备),根据客户需求可以安装二级配电箱。断路器的前端测电压,后端测电流。测电压断路器前端加保险取样。

A.探测器一般安装在配电箱内,根据实际情况可放置配电箱外,自带天线(与传感器距离不能超过3米)。

B.温度传感器安装在配电箱内,空开后端接线端子上(一般使用传感器自带钢扎带或塑料扎带捆绑在线缆上,建议靠近线鼻子安装)

C.剩余电流互感器安装在配电箱内,空开后端,从同一方向穿过3根火线以及对应这三根火线的零线。

过线电流互感器安装在配电箱内,空开后,分别穿过三相的火线。(每根过线电流互感器穿过一根火线)


3.6安装方式

A.探测器导轨安装或面板安装

B.温度传感器卡箍安装

C.剩余电流互感器螺钉安装

过线电流互感器螺钉安装

3.7施工流程

施工准备

1.材料准备:

1)主材:组合式电气火灾设备及配件

2)附材:消防专用箱、电线(根据现场实际情况来线缆规格必须大于等于现场线路规格)、电胶布、导轨、螺丝。

2.主要工具

万用表、专用螺丝刀、电锤、钢卷尺、水平尺、手电钻、开孔器及电工常用工具。

3.施工人员要求:

⑴持有电工证有强电施工经验。

⑵电气安装施工人员应持证上岗。

4.工艺流程

现场考察→确认施工方案→施工材料准备→培训现场施工人员→入场安装→调试→试运行→交付


3.8施工注意事项

1.安全第一,不管哪个工种,施工前必须进行对工人进行安全教育,把安全永远放在第一位,每天都不能进行忽视。项目部可以每天列出明文规定,让各个工种的工长进行签字,严格要求工长每天对工人施工前进行安全提醒及注意事项。项目部管理人员每天必须进入施工现场进行安全的检查,对于不遵守安全规定的进行严厉处罚。

2.认真做好现场的文明施工,文明施工体现出一个公司的施工现场管理是否规范,也是施工管理制度的完善。做好现场文明施工在开工前项目部一定要提前进行明文规定,包括材料的堆放、工人施工的秩序、现场用电管理要求、施工完毕后物料的整理等。

3.减小材料的浪费,减小材料的浪费有助于缩小工程项目的成本,提高单位工程项目的利润,在一定程度上也是对文明施工的加强和补充。因此,项目部必须制定明确的材料使用规范,以及达到减小材料浪费所采用的施工技术。让工人施工时严格按要求进行执行。

4.各单项工程施工前做好技术交底,做好各单项工程的技术交底有助于让工人明确项目部对施工技术经及所达到的施工质量的要求。规范工人的现场施工,保证工程的施工质量。技术交底以施工技术交底单的形式下发给现场施工工人。

5.加强施工现场的质量检查,项目质检人员要每天进行施工现场的质量检查,检查工程的施工质量是否符合要求,是否达到设计要求的标准。施工现场出现的质量问题要立即进行整改,严把质量关。

6.控制好现场的施工进度,在保证工程施工质量的前提下,还要控制好工人的施工进度,目前的进度是否在工程总计划之内,如果延后则根据现场实际情况进行调整和重新编排工人,达到工程的预期工期要求。

7.做好施工现场各种施工资料的整理,施工资料是工程过程的记录和工程竣工结算的依据。也是以后留做备查的可靠保证。所以做好施工现场的施工资料至关重要。


3.9现场安装照片





设备安装在内部照片




设备安装在外面照片



设备安装完成后照片



第4章产品功能介绍


4.1端子定义


端子示意图



4.2指示灯状态说明


指示灯

颜色

闪烁频率

状态

运行

绿色

常亮

正常运行

报警

红色

常亮

报警

故障

黄色

常亮

故障

缺相

红色

常亮

缺相



4.3探测器接线

上端:

NAC220V 电源,IaIbIc分别接过线电流互感器

ABCN分别接三根火线和零线;

下端:

No接联动开关,Com接零线端

1接剩余电流互感器

2345接温度传感器

AB485端口,用于配置参数用

RS+ RS- 短接这两个端子用于设备重启


4.4配件功能介绍

4.4.1剩余电流互感器

剩余电流互感器保护动作整定电流可以从mA级到A级,有相当高的动作灵敏性。保护的基本工作原理相同,都是基于基尔霍夫电流定律,但使用范围、安装等要求却有所不同。剩余电流互感器是剩余电流监控探测器的重要组成部分。

1、基本要求对剩余电流互感器最基本的要求是:

●mA级的高灵敏度(101500mA);

输出的宽线性(±5%);

●40A以上过载冲击后的恢复能力(±1%);

拟合电流偏离窗口中心位置时输出的一致性(±5%);

足够的窗口尺寸(1.3倍线缆截面积)

2、外置式剩余电流互感器

  对于外置互感器式探测器,由于剩余电流互感器与探测器本体分离,安装在配电柜内断路器附近,很可能周围还有其他大电流回路的线缆,对剩余电流互感器会产生很强的电磁干扰,因此还有特别的要求:

尽可能低的漏磁;

尽可能高的输出电平;

良好的屏蔽性能;

良好的绝缘性能;

抗干扰的信号传输能力;

尽可能小的体积、安装方便、牢靠。这些性能的高低,取决于剩余电流互感器的设计、用材和工艺。

3开合式闭合式剩余电流互感器

在结构上,目前有开合式闭合式两种。开合式剩余电流互感器由上下或左右两部分组成,可以在线缆敷设完成后再安装,对后期增补的漏电监控工程尤为方便,但精度和稳定性较低且价格较高,闭合式剩余电流互感器性能稳定

闭合式剩余电流互感器性能稳定,但安装时必须穿线,适合在配电柜内预装。



开合式剩余电流互感器



 4、有些闭合式剩余电流互感器把三个C.T(电流互感器)组装在一起,成为组合式剩余电流-电流互感器。厂家的意图是为配电柜组装提供一定程度的方便,但这种结构还带来三个C.T与紧靠在一起的剩余电流铁芯的漏磁叠加干扰互相影响,理论分析表明在很多情况下将产生伪读数。另外还会带来很多使用上的适应性问题。



闭合式剩余电流互感器


5、信号输出方式外置式剩余电流互感器的信号输出方式有两种:直接输出方式变换输出方式




4.4.2温度监测传感器

温度传感器为一热敏电阻NTC,它提供0~120℃的温度监控基准,可以用来监测线缆或配电箱体的温度,提供温度保护。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。




温度监测传感器

4.4.3电流互感器


简介:电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少,串在需要测量的电流的线路中。

因此它经常有线路的全部电流流过,二次侧绕组匝数比较多,串接在测量仪表和保护回路中,电流互感器在工作时,它的二次侧回路始终是闭合的,因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小,电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量,二次侧不可开路。

电流互感器分为开合式和闭合式



开合式电流互感器

闭合式电流互感器


工作原理:

在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流大小悬殊,从几安到几万安都有。为便于测量、保护和控制需要转换为比较统一的电流,另外线路上的电压一般都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到电流变换和电气隔离作用。

对于指针式的电流表,电流互感器的二次电流大多数是安培级的(如5A等)。对于数字化仪表,采样的信号一般为毫安级(0-5V4-20mA等)。

微型电流互感器二次电流为毫安级,主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。

微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。(“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器,一般用于扩大仪表量程。)

电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作,变压器变换的是电压而电流互感器变换的是电流罢了。

电流互感器接被测电流的绕组(匝数为N1),称为一次绕组(或原边绕组、初级绕组);接测量仪表的绕组(匝数为N2)称为二次绕组(或副边绕组、次级绕组)。

电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比,叫实际电流比K

电流互感器在额定电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比,用Kn表示,Kn=I1n/I2n

电流互感器(Current transformer 简称CT)的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流,用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器,可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。


4.5显示说明

设备上电后,蜂鸣器响,4 LED 指示灯同时闪烁,闪烁2s之后只有运行指示灯常亮,表示设备正常

1.设备通电后,运行、报警、故障、缺相灯同时快闪如下图:





2.运行、报警、故障、缺相灯四个灯熄灭后出现WAIT CALIB:KEY字样如下图





3.这时屏幕显示电气火灾探测器组合式三相运行灯常亮如下图:




4.显示屏显示:

第一行代表设备的IMEI86265705693441115字符);

第二行及第三行代表设备ICCID8986112126901024012920字符);APN代表物联网卡正确可以通讯正常。

最后一行1.0代表硬件版本号-后面代码生产日期 MN代表第一个字符为M或者SM为销售类型设备,S为演示类型设备;第二个字符为Y或者NY表示已经校准,N表示未校准。

如下图所示:




5.如下图所示:显示1-3路显示线缆温度4显示配电箱箱体温度





6.如下图所示: NB设备如果联网成功,会显示 NB网络在线和剩余电流监测数据





7.如下图所示:显示A相电压:236V; A相电流 0AB相电压:237V; B相电流 0AC相电压:237V ;C相电流 0A 三相电流显示0,说明3相线路下面负载很小或者负载没有开。



所有设备已接入


8.设备上电后如果未连接接入任何一路温度传感线,设备故障灯常亮且伴有一声的报障声音,如下图所示:





1路未接入温度传感器,其他已接入



9.设备上电后如果未接入任何一路电压,设备缺相灯常亮且伴有一声的报障声音,如下图所示:



未接C相电压,其他已接入


10.设备上电后如果未接入任何一路电压和任何一路温度传感器,设备缺相灯和故障灯常亮且伴有一声的报障声音,如下图所示:




未接A相电压和1路温度传感器其他已接入



11.当线路中存在温度过高或线路电流过大或漏电的情况下,设备报警灯常亮伴有一声的报障声音,如下图所示:





线路温度过高


4.6按键说明

1.发送键:当需要向服务器发送数据的时候,可以通过此按键(上面按键)是手动发送,自动发送是1小时发送一次数据。

2.消音键:当设备监测到故障或者火警等异常情况下,现场设备蜂鸣器会响,通过此按键(中间按键)可以消除设备现场报警声音。

3.查看键:通过按此键(下面按键),切换设备的报警门限值页面与设备的MAC信息、版本号页面等信息。

按键示意图

4.7消音配置

1.消音简介

设备消音状态有3种,第一种为默认模式,不消音;第二种为临时消音模式,在设备报警时,按中间的按键可以临时消音;当设备再次报警时,设备如果再次报警或故障依然会有声音报警。第三种为永久消音模式,当设备报警或故障时,只有相对于的灯会亮,但是没有声音。

2.临时消音

当设备处于故障或报警时,故障亮黄灯,报警亮红灯,按中间按键,设备会持续光的报警,但是声音报警就被禁止。

当设备运行恢复正常后,再次报警或故障,设备会保持声光同时报警。

当设备重启后,会恢复成默认状态(不消音或永久消音)。

进入临时消音的方式:

A.在设备正常运行,按下两次中间按键(尽量避免发送数据的时间段)进入临时消音状态,当设备恢复正常再次报警时,设备报警没有声音;等待下一次设备复位后,会再次进入默认状态。在一个周期内,如果已经进入临时消音状态,可以再按两次按键,进入默认状态。

B.服务器发送临时消音指令,指令参见后续章节。

3.永久消音

永久消音模式,当设备报警或故障时,只有相对于的灯会亮,但是没有声音。进入永久消音的方式有2种:

按键配置;当设备在启动时,四个灯一起闪烁的2秒内,按下中间按键,按键时间超过1秒钟,则系统进入永久消音模式。需要设备从永久消音模式中退出时,同样的操作。退出永久消音后,设备为默认模式,不消音。

服务器发送永久消音指令,指令参见后续软件操作平台说明。



4.8校准配置


1.校准配置

上电,设备四个灯闪烁(等待用户消音配置)后,设备叫2声,绿色灯闪烁4次后,可以同时按下中间按键与最下面2个按键,持续时间1秒钟,进入校准模式。

特别注意:进去校准模式前,一定要先接好标准的3线电流、1个剩余电流以及3线电压。

2.校准方式

校准的通信方式有两种:

A.RS485,其配置为9600/8/N/1

B.蓝牙模式,需要注意的是,设备在上电后,蓝牙模块的名字尾缀是设备编号的尾缀,长度8字符。但是设备在第一次上电,到校准模式时,蓝牙名称为系统默认,未做修改。所以,如果用蓝牙做配置,尽量在设备第二次或者后续上电中做配置,这样蓝牙名称就已经修改。另外,蓝牙的连接需要时间,连接后再配置。

3.校准协议

参考电流:10mA,折算成真正电流,这个与要使用的电流互感器有关,如变比3000:1的互感器,则10mA对应30A

参考剩余电流:输入0.5mA,这个也与使用的剩余电流互感器有关,如变比是2000:1的互感器,则0.5mA对应1000mA

电压用万用表测量即可。

如果某项参数不需要配置或者沿用之前的配置,那么参数中所有的数字全部填9即可。

进入校准模式后,在20秒内输入:

UA=220.5VAAIA=030.0AAAIN=800.0mAAA

其中UA表示输入线电压,ABC三相接相同电压即可,电压值可以通过万用表交流档测量,保留一位小数,高位不足补0,保证有4位数,单位为V

IA表示输入线电流,ABC三相电流一样,保留一位小数,高位不足补0,保证有4位数,单位为A

IN表示剩余电流,保留一位小数,高位不足补0,保证有4位数,单位为mA

AA为每个指令的结尾。

举例:

电压电流剩余电流都校准

UA=220.5VAAIA=030.0AAAIN=800.0mAAA

UA=234.5VAAIA=011.8AAAIN=999.9mAAA

UA=234.5VAAIA=011.8AAAIN=234.5mAAA

只校准电压

UA=235.7VAAIA=999.9AAAIN=999.9mAAA

只校准电流:

UA=999.9VAAIA=060.0AAAIN=999.9mAAA

UA=999.9VAAIA=011.8AAAIN=999.9mAAA

只校准剩余电流:

UA=999.9VAAIA=999.9AAAIN=234.5mAAA

//UA=220.5VAA

//IA=030.0AAA

//IN=800.0mAAA




4.9 Lora频点配置

LoRa配置模式

通信方式为LoRa时,在校准模式退出后,蜂鸣器会叫一声,绿色灯闪烁2次,按最上面一个按键,持续1秒钟,会进去LoRa配置模式。出厂设备LoRa配置一次即可。


4.10 设备检验

1.开机显示与按键功能

A.设备开机,四个灯会一起闪烁,此时长按中间按键可以改变消音状态;

B.显示:

电气火灾探测器

组合式三相

C.蜂鸣器响2声后,绿灯闪烁,屏幕显示

WAIT CALIB:KEY

此时可以同时按上按键与中间按键,进入校准模式,屏幕显示:

WAIT CALIB:KEY

WAIT USER INPUT

此时通过485或者蓝牙输入校准信息,如果输入格式正确,会显示:

WAIT CALIB:KEY

WAIT USER INPUT

PARA:OK

格式错误会显示:

WAIT CALIB:KEY

WAIT USER INPUT

PARA:ERR

D.LoRa模式下,蜂鸣器会响一声,绿色灯闪烁后,长按最下面的按键,会配置LoRa频点信息。

E.设备开始初始化,此时屏幕继续显示开机信息:

电气火灾探测器

组合式三相

F.设备交替显示温度信息、电流&电压信息,无线设备是否在线以及剩余电流的信息。

G.可以通过按最下面的按键,切换设备的报警门限值页面与设备的MAC信息、版本号页面,对于NB设备,还有ICCID号,如果NB物联网卡APN正确,会在卡号后显示APN,否则不显示。版本号后面有2个字符,第一个字符为M或者SM为销售类型设备,S为演示类型设备;第二个字符为Y或者NY表示已经校准,N表示未校准。

H.可以通过连续按两次中间按键,切换消音状态,这里仅限临时消音,设备重启后会失效;

I.按最上面按键,可以触发数据,数据发送成功,模块灯会闪烁。


2.设备重启

A.设备在收到平台指令(临时消音指令除外),格式正确后会重启设备;

B.设备默认自动重启周期为24小时;

C.可以通过短接靠近RS485,且在最边缘的两个接线端子重启。

注意:

A.NB只支持电信,并且电信NB物联网卡的APNpsm0.edrx0.ctnb

B.电压不能高于300VAC,最大电流与漏电流需与我方确认。

C.设备安装在有网络覆盖的地方。



第5章报警状态判断处理



当遇到报警时,分成两种情况

.现场报警并上传至平台

.现场报警没有上传至平台

当发生情况1时,需要确认具体是哪种检测对象报警:

1.   剩余电流报警:

a)   后端设备存在漏电,需要排查后端线路问题,找出具体是哪个线路存在漏电并解决。

b)   强电安装施工不规范,后端零线共用,或者A 配电箱的零线与B配电箱的零线交叉使用。需要电工检查强电线路接线是否规范。

c)   强电安装不规范,存在互感器未穿过零线,或者反穿零线。需要电工检查设备安装是否按照规范操作。

d)   报警值设定太低,国标要求报警值一般为300mA~500mA。需要修改参数到合理的报警值内。

2.   温度报警:

a)   检测线路后端存在异常发热。需要排查后端线路是否存在短路,漏电过载等情况。

b)   报警值设定太低,我司产品报警值为45℃~135℃。需要修改参数到合理的报警值内。

c)   设备箱存在异常加热,需要确认现场是否有异常加热。

3.   过线电流报警:

a)   检测后端设备是否过载,超过其额定电流值的1.15倍。

b)   报警设定值太低,修改报警值为其额定电流的1.15倍。

4.   电压报警:

a)   过压、欠压报警,电工检查供电电压是否正常。或者确定报警设定值是否正常。

b)   错相、缺相报警,电工检查供电相序是否正常供电,是否相序正确,交换下AC检测端子,能否消除报警。

c)   供电中断报警,电工检查现场是否供电,或者接线端子是否接触良好。

当发生情况2时,需要检查消防数据网关是否正常通讯,重启消防数据网关。末端设备操作方式与情况1一致。

备注:探测器与传感器之间最大接线距离为3米。




第6章Lora设备与NB设备区别



NB-IoT和LoRa两种技术具有不同的技术和商业特性,所以在应用场景方面会有不同。本文针对二者的区别进行阐述,并且对各自适合的应用场景进行说明。

一、引言

物联网应用需要考虑许多因素,例如节点成本,网络成本,电池寿命,数据传输速率(吞吐率),延迟,移动性,网络覆盖范围以及部署类型等。可以说没有一种技术可以满足IoT所有的需求。NB-IoT和LoRa两种技术具有不同的技术和商业特性,所以在应用场景方面会有不同。这里会针对二者的区别进行阐述,并且对各自适合的应用场景进行说明

二、频段,服务质量和成本

LoRa工作在1GHz以下的非授权频段,故在应用时不需要额外付费。NB-IoT和蜂窝通信使用1GHz以下的授权频段。处于500MHz和1GHz之间的频段对于远距离通信是最优的选择,因为天线的实际尺寸和效率是具有相当优势的。

LoRaWAN使用免费的非授权频段,并且是异步通信协议,对于电池供电和低成本是最佳的选择。LoRa 和 LoRaWAN 协议,在处理干扰、网络重叠、可伸缩性等方面具有独特的特性,但却不能提供像蜂窝协议一样的服务质量(QoS)。据悉授权的Sub-GHz频段的竞拍,每MHz价格超过5亿美金。蜂窝网络和NB-IoT出于对服务质量(QoS)的考虑,并不能提供类似LoRa一样的电池寿命。由于QoS和高昂的频段使用费,需要确保QoS的应用场景推荐使用蜂窝网络和NB-IoT,而低成本和大量连接是首选项的话LoRa是不错的选择,如下图。

三、电池寿命和下行延迟

蜂窝网络设计的理念是最优的频段利用率,相应的就牺牲了节点成本和电池寿命。相反,LoRaWAN节点是为了低成本和长电池寿命而生,在频段利用率方面有一定的欠缺。

关于电池寿命方面有两个重要的因素需要考虑,节点的电流消耗(峰值电流和平均电流)以及协议内容。LoRaWAN是一种异步的基于ALOHA的协议,也就是说节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠,而蜂窝等同步协议的节点必须定期地联网。例如,现在市面上的手机工作时每1.5s必须与网络进行同步。在NB-IoT中,这种同步变少但是仍然在定期进行,这样就额外的消耗了电池的电量。

在蜂窝网络中调制是充分利用频段的有效手段,但是从节点的角度这并不是有效的。蜂窝的调制(OFDM或者FDMA)需要一个线性的发射器来产生调制信号,而一个线性的发射器需要的峰值电流比非线性调制多几个数量级,越高的峰值电流会消耗电池更多的电量。

但同步的通信协议在较短的下行延迟方面具有优势,同时NB-IoT可以为需要大量数据吞吐量的应用提供快速的数据传输速率。而LoRaWAN的Class B 通过定期地(编程实现)唤醒终端以收取下行消息而缩短了下行通信的延迟。

所以对于需要频繁通信、较短的延迟或者较大数据量的应用来说NB-IoT或许是更好的选择,而对于需要较低的成本、较高的电池寿命和通信并不频繁的场景来说LoRa更好。

四、网络覆盖和部署时间表

节点工作的本质需求是网络的覆盖,对于NB-IoT来说一个明显的优势是可以通过升级现有的网络设施来提供网络部署,但是这种升级仅限于某些特定的4G/LTE基站,并且花费较高。并且这种升级仅适于已经具有4G/LTE覆盖的城区,对于偏远或者郊区等没有4G覆盖的来说并不合适。NB-IoT标准在16年6月公布,预计模块将于17年上半年量产发布。除网络部署之外,相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索,但是市场需求和机会是否会等待呢?

LoRa的整个产业链相对已经较为成熟了,产品也处于“蓄势待发”的状态,同时全球很多国家正在进行或者已经完成了全国性的网络部署。LoRa产业链一个突出优点是每个环节的成员都掌握着自主性,一些大公司正在计划创造一种混合型的商业模型来部署网络和应用。但NB-IoT产业链会受到频段、运营商等限制。

五、设备成本,网络成本和混合模型

对终端节点来说,LoRaWAN协议比NB-IoT更简单,更容易开发并且对于微处理器的适用和兼容性更好。NB-IoT的调制机制和协议比较复杂,这就需要更复杂的电路和更多的花费,同时NB-IoT和3GPP一样是要收税的。现阶段对于一部手机的税费大概是5美元,但这对于物联网设备来说显得太昂贵了,而且如果贸然的降低税费会引起手机等移动通信市场的价格混乱。所以3GPP组织如何权衡IoT和移动通信两方面税费问题也个大问题。

低成本、技术相对成熟的LoRa模块已经可以在市场上找到了,并且升级版还会接踵而至。LoRa联盟没有过多版权和税费的限制使得在LoRa产业链下模块低于4美元是十分可观的。现在市场上的LoRa模块价格一般在7-10美元,但是随着技术的成熟度提高4-5美元并不是大问题。而现在一个LTE模块的价格却很难低于20美元。

相对于传统的只依靠“铁塔”部网,对于IoT和LPWAN来说部署需要使用不同模型以降低支出和运营成本。LoRaWAN部署花费更少,因为可以利用传统的信号塔、工业基站甚至是便携式家庭网关来进行。现阶段一个塔式的基站价格大概是1000美元,工业基站价格低于500美元,而家庭式的网关只需要100美元左右。但是对于NB-IoT来说,升级现有的4G LTE基站的价格保守估计每个不少于15000美元。



第7章典型行业应用


应用举例

如之前提到的,没有一种技术可以同时满足IoT应用的所有需求。下面将通过几个具体的应用实例来分析NB-IoT 和LoRa 各自适合的应用场景。

A:智能电表

在智能电表领域相关的公司和部门需要高速率的数据传输、频繁的通信和低延迟。由于电表是由电源供电的,所以并没有超低功耗和长电池使用寿命的需求。并且还需要对线网进行实时监控以便发现隐患时及时处理。LoRaWAN的ClassC可以实现低延迟,但是对于高传输速率和频繁通信的需求NB-IoT是更适合于智能电表的选择。并且电表一般安装在人口密集的地区的固定位置,所以对于运营商部网也较为容易。

B:智慧农业

对农业来说,低功耗低成本的传感器是迫切需要的。温湿度、二氧化碳、盐碱度等传感器的应用对于农业提高产量、减少水资源的消耗等有重要的意义,这些传感器需要定期地上传数据。LoRa十分适用于这样的场景。而且很多偏远的农场或者耕地并没有覆盖蜂窝网络,更不用说4G/LTE了,所以NB-IoT并不如LoRa一样适合于智慧农业。

C:自动化制造

工厂机器的运行需要实时的监控,不仅可以保证生产效率而且通过远程监控可以提高人工效率。在工厂的自动化制造和生产中,有许多不同类型的传感器和设备。一些场景需要频繁的通信并且确保良好的服务质量(QoS),这时NB-IoT是较为合适的选择。而一些场景需要低成本的传感器配以低功耗和长寿命的电池来追踪设备、监控状态,这时LoRa便是合理的选择。所以对于自动化生产制造的多样性来说,NB-IoT 和LoRa都有用武之地。

D:智能建筑

对于建筑的改造,加入温湿度、安全、有害气体、水流监测等传感器并且定时的将监测的信息上传,方便了管理者的监管同时更方便了用户。通常来说这些传感器的通信不需要特别频繁或者保证特别好的服务质量,同时便携式的家庭式网关便可以满足需要。所以该场景LoRa是比较合适的选择。

E:零售终端(POS

零售终端(POS)系统往往需要较频繁和高质量的通信,而且这些设备通常有专门供电的设备,所以对于较长的电池使用寿命没有要求。同时对于通信的时效性和低延迟要求较高。所以出于以上考虑NB-IoT比较适合于本应用。

F:物流追踪

追踪或者定位市场的一个重要的需求就是终端的电池使用寿命。物流追踪可以作为混合型部署的实际案例。物流企业可以根据定位的需要在需要场所部网,可以是仓库或者运输车辆上,这时便携式的基站便派上了用场。LoRa可以提供这样的部署方案,而对于NB-IoT来说追踪范围过大基站的铺设是很大的问题。同时LoRa有一个特点,在高速移动时通信相对于NB-IoT更稳定。出于以上的考虑,LoRa更适合于物流追踪。

G:消防行业

智慧消防物联网传输的数据量小,且有些场所不方便布线以及市电供电,一般采取电池供电,在此情况下,低带宽、低功耗、大连接的LPWA(LowPowerWideArea)恰好满足消防物联网的需求。而NB-loT与LoRa是其中的典型代表,也是最有发展前景的两个低功耗广域网通信技术。

  NB-loT(NarrowBandInternetofThings)窄带物联网构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的频段,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。与3G、4G等宽带技术相比,拥有远超2G技术的信号覆盖能力,以及广覆盖、海量连接、低功耗、稳定可靠、低成本等优势。

  LoRa(LowRange)作为一种无线技术,基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗远距离通信,可以使用电池供电或者其它能量收集的方式供电。较低的数据速率也延长了电池寿命和增加了网络的容量。LoRa信号对建筑的穿透力也很强。LoRa的这些技术特点更适合于低成本大规模物联网部署。

  NB-IoT/LoRa网络主要由终端(内置NB-IoT/LoRa模块)、网关(或称基站)、服务器和云四部分组成,应用数据可双向传输。



 在园区环境,LoRa有一定优势,但是对于三小场所来说,由于用户分散,LoRa自组网的网关部署困难。除了技术考虑以外,还要考虑成本问题,重点考虑两个因素:一是运营商的建网成本,另外一个是产业链的成熟度。

  对于运营商来说,与LoRa相比,NB-IoT无需重新建网,射频和天线基本上复用。以中国移动为例,900MHz里面有一个比较宽的频带,只需要腾岀部分2G的频段,就可以直接进行NB-loT的部署,甚至可以和LTE同时部署。

 对于产业链来说,芯片在NB-loT整个产业链中处于基础核心地位,现在几乎所有主流的芯片和模组厂商都有明确的NB-loT支持计划,已经形成良好的生态链,有助于规模效应从而降低成本。


第8章售后服务政策


1.培训项目实施结束且完成交付与验收工作后,由项目经理编写交付文档,并对甲方和实际使用人进行硬件设备和软件系统的功能、结构原理、参数、操作方法、日常维护保养、基础故障排查及维护等培训,并提供相应支持文档。

2.售后质量保障:质量保证期自设备签收之日起不低于一年。质量保证期内,如果证实货物是有缺陷的,包括潜在的缺陷或者使用不符合要求的材料等,立即免费维修或者更换有缺陷的货物或者部件,保证达到合同规定的技术以及性能要求。

3.技术服务在使用过程中,通过我方的服务专线、Email、远程支持等方式,为所涉及到的系统/软件和硬件的使用及运行维护的正常工作提供技术支持。

4.故障响应在质保期内,如因制造质量出现问题时,在接到乙方或实际使用人通知2时作出响应,并尽快完成故障的排查及修复工作,不能在规定时间内修好的要免费提供备品(机)备件。
















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