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技術(shù)文獻(xiàn)
發(fā)布時(shí)間：2018-11-16 04:15:19
一、物聯(lián)網(wǎng)：互聯(lián)網(wǎng)之后的下一個(gè)藍(lán)海
物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設(shè)備，把物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，而它對于信息端的云計(jì)算和實(shí)體端的相關(guān)傳感互聯(lián)，為實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域打開無限可能。
物聯(lián)網(wǎng)建立于互聯(lián)網(wǎng)之上，是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計(jì)算、模式識(shí)別等各種智能技術(shù)，以適應(yīng)不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用場景與用戶的互聯(lián)互動(dòng)。
圖1：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景非常廣泛
1、三大層面構(gòu)建完整物聯(lián)網(wǎng)體系
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈通常包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三個(gè)層面。其中感知層是信息采集的關(guān)鍵部分，感知層常見的關(guān)鍵技術(shù)有傳感器、RFID(射頻識(shí)別)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等;網(wǎng)絡(luò)層以紐帶連接感知層和應(yīng)用層，包括接入網(wǎng)和傳輸網(wǎng);應(yīng)用層則是通過云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行信息處理，從而實(shí)現(xiàn)對物理世界的實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)決策，消費(fèi)電子產(chǎn)品是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的重要組成部分。
圖2：物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈
圖3：物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成體系
2、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)巨頭已瞄準(zhǔn)市場
早在2014年，谷歌就以32億美元收購Nest公司進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域;同年蘋果公司發(fā)布HomeKit智能家居平臺(tái)，構(gòu)建各種環(huán)境融合的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng);2015年微軟發(fā)布微軟智能云AzureIoT套件，打造具有云服務(wù)功能的PaaS平臺(tái)，支持物聯(lián)網(wǎng)解決方案的記費(fèi)、監(jiān)控和分析;亞馬遜發(fā)布AWSIoT平臺(tái)，提供從設(shè)備端一直到云端的IoT租用服務(wù)方案，幫助客戶在全球范圍內(nèi)存儲(chǔ)、處理、分析聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生成的數(shù)據(jù);2016年三星再度加碼物聯(lián)網(wǎng)，計(jì)劃未來四年斥資12億美元，用于在美國進(jìn)行的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目研發(fā)及投資。
圖4：微軟發(fā)布的AzureIoT
國內(nèi)巨頭也不甘示弱，2015年開始華為、聯(lián)想、小米紛紛推出了物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與智能硬件、操作系統(tǒng)計(jì)劃，騰訊也發(fā)布了面向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的開放平臺(tái)“QQ物聯(lián)”，并計(jì)劃在3年內(nèi)投入100億流量和20億元資金助力1000家企業(yè)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型。阿里巴巴今年**對外推出了物聯(lián)網(wǎng)整體戰(zhàn)略，將集合旗下阿里云、阿里智能、YunOS等事業(yè)群聯(lián)合打造面向物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的服務(wù)平臺(tái)。
3、市場規(guī)模巨大，投資價(jià)值凸顯
根據(jù)美國研究機(jī)構(gòu)Forrester預(yù)測，物聯(lián)網(wǎng)所帶來的產(chǎn)業(yè)價(jià)值將比互聯(lián)網(wǎng)大30倍，物聯(lián)網(wǎng)將成為下一個(gè)萬億美元級別的信息產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)。據(jù)市場研究公司Gartner預(yù)測，2020年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備市場規(guī)模將激增至260億美元，物聯(lián)網(wǎng)將使全球經(jīng)濟(jì)增長1.9萬億美元，全球?qū)⒂?40億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)愛立信移動(dòng)市場報(bào)告，2015年全球物聯(lián)網(wǎng)終端超過46億，其中蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端達(dá)到4億以上，預(yù)計(jì)到2018年物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)將超過互聯(lián)網(wǎng)終端。
根據(jù)麥肯錫數(shù)據(jù)，未來物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層、連接層、平臺(tái)層和應(yīng)用層的價(jià)值占比分別為21：10：34：35，與當(dāng)前相比，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容、應(yīng)用層面價(jià)值將越來越大。以物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展較為迅速的韓國為例，2015年物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模達(dá)到4.81萬億韓元(約合39.7億美元)，其中物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用的收入分別占比45.8%，30.9%，23.3%。
圖5：全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模
圖6：全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量
2015年我國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模達(dá)到7500億，同比增長21%;2015年我國M2M連接數(shù)突破7400萬，占全球23%，高居第一位;RFID產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過300億元，傳感器市場規(guī)模超過1000億元。預(yù)計(jì)未來幾年，我國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)年均增速將達(dá)到30%左右，2018年物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)市場規(guī)模有望超過1.5萬億元，行業(yè)空間巨大。
圖7：我國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模
圖8：我國傳感器市場規(guī)模
二、NB-IoT技術(shù)落地助推物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展
1、源于強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，商用將快速實(shí)現(xiàn)
NB-IoT由沃達(dá)豐、華為主導(dǎo)的NB-M2M，高通主導(dǎo)的NB-OFDM以及愛立信主導(dǎo)的NB-LTE融合，技術(shù)源自**芯片、主設(shè)備和運(yùn)營商。NB-IoT與LoRa、Sigfox同屬于低功率廣域網(wǎng)，主要解決物聯(lián)網(wǎng)的末端一公里通信問題。
2016年6月16日，NB-IoT技術(shù)協(xié)議獲得了國際組織3GPP通過。標(biāo)準(zhǔn)化工作的完成，正式宣告了這項(xiàng)受無線產(chǎn)業(yè)廣泛支持的標(biāo)準(zhǔn)核心協(xié)議全部完成，意味著NB-IoT將進(jìn)入規(guī)模商用階段，有望對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。2016年9月完成性能標(biāo)準(zhǔn)制定和12月完成一致性測試后，國內(nèi)有望在2017年實(shí)現(xiàn)芯片的量產(chǎn)以及商用。
NB-IoT屬于廣域網(wǎng)通信技術(shù)，專為低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、海量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景設(shè)計(jì)。據(jù)華為估計(jì)，低功耗廣域網(wǎng)占到物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)的60%，POS機(jī)、智能家居等中速率場景占30%，而車聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控等高速率應(yīng)用場景則占10%。
通信標(biāo)準(zhǔn)缺失一直是制約物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要因素，只有統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)才能做到真正的互聯(lián)互通。當(dāng)前，工作于授權(quán)頻譜下的NB-IoT已在運(yùn)營商級物聯(lián)網(wǎng)低功耗廣覆蓋市場的標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)和商用進(jìn)程中脫穎而出。主流運(yùn)營商、設(shè)備廠商和芯片廠商這些行業(yè)巨頭已經(jīng)開始基于NB-IoT技術(shù)在全球部署蜂窩網(wǎng)絡(luò)，NB-IoT技術(shù)將快速完成布局。
圖9：NB-IoT所在的廣域網(wǎng)通訊技術(shù)應(yīng)用廣泛
2、NB-IoT技術(shù)擁有顯著的競爭優(yōu)勢
廣覆蓋：NB-IoT技術(shù)能實(shí)現(xiàn)比GSM高20dB以上的覆蓋增益，覆蓋面積擴(kuò)大100倍，覆蓋率相對LTE提升100倍，在地下車庫、地下管道、山區(qū)等信號(hào)難以到達(dá)的地方也可實(shí)現(xiàn)，極大的提升了遠(yuǎn)程控制的功能。
大連接：NB-IoT單扇區(qū)支持5萬個(gè)連接，比現(xiàn)網(wǎng)多50-100倍(2G/3G/4G分別是14/128/1200);200kHz頻率下，單個(gè)基站小區(qū)可支持5萬個(gè)NB-IoT終端接入。目前全球約有500萬個(gè)物理站點(diǎn)，假設(shè)全部部署NB-IoT，每站點(diǎn)三扇區(qū)可接入的物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)將達(dá)4500億個(gè)。而且沃達(dá)豐約85%的基站通過簡單的軟件升級便可支持NB-IoT。
低功耗：NB-IoT只消耗大約180kHz的頻段，終端如每天發(fā)送一次200Byte報(bào)文，一節(jié)普通電池待機(jī)時(shí)間可達(dá)10年。單次的速傳時(shí)間縮短，并引入了eDRX省電技術(shù)，終端99%的時(shí)間都工作在節(jié)能待機(jī)模式，功耗只有15微瓦。
低成本：低帶寬、低速率、低功耗的結(jié)果就是低成本。目前單個(gè)模塊做出來的成本不超過5美元，批量生產(chǎn)后有可能做到1美元左右。而藍(lán)牙、Thread、ZigBee三種標(biāo)準(zhǔn)的芯片價(jià)格在2美元左右，僅支持其中一種標(biāo)準(zhǔn)的芯片價(jià)格還不到1美元。
強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)鏈支持：主流運(yùn)營商、設(shè)備廠商和芯片廠商均支持NB-IoT技術(shù)，而作為其競爭對手的LoRa/Sigfox基于非授權(quán)頻譜，意味著任何公司或個(gè)人不用頻譜授權(quán)即可使用，這將帶來不可控制的干擾問題。
表1：幾種通訊技術(shù)對比
3、應(yīng)用前景廣闊，智能儀表將從中受益
NB-IoT已經(jīng)成為當(dāng)前*有前景的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線，它可以直接部署于GSM、4G或LTE網(wǎng)絡(luò)，未來可部署到5G網(wǎng)絡(luò)，因此基于NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)將占據(jù)全球運(yùn)營商級物聯(lián)網(wǎng)的大部分份額。在此次技術(shù)完成標(biāo)準(zhǔn)化之后，符合NB-IoT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品將會(huì)快速研發(fā)量產(chǎn)，并提供相關(guān)的設(shè)備管理平臺(tái)和云解決方案，引領(lǐng)巨大市場。
就具體應(yīng)用來看，考慮到NB-IoT技術(shù)主要應(yīng)用在低功耗廣覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域，結(jié)合其對數(shù)據(jù)延時(shí)不敏感的特點(diǎn)，智能抄表、土壤環(huán)境監(jiān)控、快遞跟蹤等對環(huán)境、耗能有著非常嚴(yán)格要求的領(lǐng)域非常合適NB-IoT。此外，以智能停車、智能路燈、智能垃圾箱等為代表的智慧城市建設(shè)也將成為NB-IoT的典型應(yīng)用場景。
將NB-IoT技術(shù)應(yīng)用于智能儀表，可以很好地解決傳統(tǒng)儀表布線、無線遠(yuǎn)傳設(shè)備成本高且對應(yīng)用環(huán)境要求高、耗電量大等問題，使得抄表穩(wěn)定可靠。它可與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基站復(fù)用，不占用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)帶寬，保證傳統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)穩(wěn)健運(yùn)行。在智能抄表的應(yīng)用中，NB-IoT技術(shù)可以保證數(shù)據(jù)精準(zhǔn)達(dá)99%。
圖10：NB-IoT智能儀表網(wǎng)絡(luò)部署
智能儀表是物聯(lián)網(wǎng)的感知層，負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步加工。因此，通過對智能儀表數(shù)據(jù)分析和挖掘，進(jìn)行設(shè)備優(yōu)化和提升，利用大數(shù)據(jù)分析，*后產(chǎn)生價(jià)值，可以實(shí)現(xiàn)智能儀表設(shè)備能力的延伸。依靠NB-IoT技術(shù)，智能儀表的升級指日可待，有望迎來快速成長期。
三、我國智能儀表市場：技術(shù)+政策為導(dǎo)向，未來可期
根據(jù)**統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國儀器儀表行業(yè)每年總收入近9000億元，年均增速達(dá)到6%以上;相比之下，智能儀表行業(yè)中*具代表性的智能電表、水表、燃?xì)獗?016年的總體市場規(guī)模預(yù)計(jì)將超過300億元，未來的平均增速預(yù)測將達(dá)到22%，在技術(shù)與政策的引領(lǐng)支持之下，智能儀表行業(yè)已經(jīng)步入快車道，隨之而來的將是巨大市場空間的釋放。
1、智能儀表是“互聯(lián)網(wǎng)+智能”的產(chǎn)物
智能儀表是計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子學(xué)、數(shù)字信號(hào)處理、人工智能等新興技術(shù)與傳統(tǒng)的儀器儀表技術(shù)的結(jié)合，它可以通過全自動(dòng)化的操作過程得到**無誤的測量，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能耗，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)運(yùn)算邏輯判斷，幫助能源供應(yīng)商優(yōu)化能源配置。以用電和天然氣為例，天然氣計(jì)量每提升0.1%**度，就能減少1.8億立方米的天然氣損失，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益;使用智能電表后，每一戶的用電信息都會(huì)實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)傳送到供電公司進(jìn)行分析，電腦系統(tǒng)能**按需分配電力給每一戶，避免浪費(fèi)能源。
物聯(lián)網(wǎng)是智能儀表發(fā)展的重要技術(shù)支持，而且物聯(lián)網(wǎng)本身注重拓展應(yīng)用領(lǐng)域，這可以為儀器儀表行業(yè)拓展出許多新的市場，創(chuàng)造更大的價(jià)值，像節(jié)能減排、城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測等等領(lǐng)域都可以以智能儀表作為源頭實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的完善。
(1)我國智能儀表主要有三種技術(shù)路徑
智能儀表在機(jī)械表的基礎(chǔ)上，將機(jī)械信息轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，從而完成智能表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸或遠(yuǎn)程測抄，并輔以配套的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理與系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)與結(jié)算中心連網(wǎng)數(shù)據(jù)共享。目前我國智能儀表技術(shù)主要有光電直讀、無線遠(yuǎn)傳和IC卡三種技術(shù)路徑。
IC卡表：IC卡表按卡的類型不同可分為“存儲(chǔ)卡”、“邏輯加密卡”和“CPU卡”;按卡的接觸方式不同，又可分為“接觸式”和“非接觸式IC卡(射頻卡)”。IC卡表優(yōu)點(diǎn)是先交費(fèi)再用能，保證交費(fèi)率，但是耗電量大，電池、卡片、卡座、磁閥維修更換頻繁等，因此不適用大城市，但是農(nóng)村提前收費(fèi)難，所以IC卡表不適合大量推廣使用。
圖11：IC卡表系統(tǒng)
光電直讀表：儀表自帶的光電直讀組件讀數(shù)后通過計(jì)量儀表總線上傳至數(shù)據(jù)采集器，再通過有線/無線方式(GSM/CDMA/GPRS等)上傳至數(shù)據(jù)集中器，進(jìn)而通通信網(wǎng)絡(luò)上傳至管理機(jī)終端。不過光電直讀表總線布設(shè)成本高，單個(gè)儀表額外需要70元左右，適用于新區(qū)建設(shè)而非老區(qū)改造。
圖12：光電直讀表系統(tǒng)
無線遠(yuǎn)傳表：儀表自帶數(shù)據(jù)采集器，直接通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至數(shù)據(jù)集中器。無線智能儀表具有自我調(diào)節(jié)和自愈特性，不依賴于單一節(jié)點(diǎn)，如果某個(gè)接入點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障點(diǎn)，智能儀表系統(tǒng)可以繞過故障點(diǎn)，并將數(shù)據(jù)通過另外的路徑實(shí)現(xiàn)**傳遞，網(wǎng)絡(luò)仍可繼續(xù)運(yùn)行，保證報(bào)表率達(dá)到100%。無線遠(yuǎn)傳表同樣成本高，而且信號(hào)穩(wěn)定性容易受到影響。
圖13：無線遠(yuǎn)傳表系統(tǒng)
無線抄表方案由直讀遠(yuǎn)傳水表、無線采集器、集中器及抄表服務(wù)平臺(tái)組成?？刂破脚_(tái)對采集器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析后，儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中，方便用戶查詢。該方案結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。
圖14：物聯(lián)網(wǎng)無線抄表解決方案
(2)傳感器技術(shù)是關(guān)鍵，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案尋求突破
傳感器技術(shù)對智能儀表的質(zhì)量至關(guān)重要，智能儀表傳感器一般采用脈沖技術(shù)、直讀技術(shù)等技術(shù)路線。其中光電直讀傳感器是一種無源傳感器，既能直觀顯示相關(guān)能耗計(jì)量數(shù)據(jù)，又能輸出信號(hào)或數(shù)據(jù)，相對于傳統(tǒng)脈沖技術(shù)智能傳感器，具有計(jì)量**、使用壽命長、閥門控制功能、安裝容易、調(diào)試簡單、無需初始化、維護(hù)方便、短路防護(hù)功能等優(yōu)勢。由于歷史原因，我國智能儀表傳感器目前普遍采用的是脈沖技術(shù)，隨著直讀技術(shù)的普及，越來越多的智能儀表將會(huì)采用光電直讀傳感器。
采集器是微處理器控制的智能設(shè)備，是集抄系統(tǒng)的主要設(shè)備之一，將采集的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息記錄保存。在系統(tǒng)中通過通信電纜、無線或電力載波等通訊方式與集中器連接，向集中器傳送所記錄的用戶儀表數(shù)據(jù)及狀態(tài)。采集器還可通過紅外通訊接口，在現(xiàn)場與手抄器通信。采集器中非常重要的一部分便是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，由于儀表多是電池供電，電池需要使用近10年，因此功耗預(yù)算非常敏感，所有環(huán)節(jié)都需要盡量降低功耗，所以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元也應(yīng)保證在低功率條件下保存盡可能多的信息。
傳統(tǒng)的三表存儲(chǔ)方案通?；贓EPROM或Flash實(shí)現(xiàn)，然而這兩類器件的讀寫耐久性有明顯的不足。如果按0.5秒記錄一次數(shù)據(jù)計(jì)算，EEPROM僅5天就將使用殆盡，難以支持實(shí)時(shí)記錄的要求。因此使用EEPROM時(shí)，很多廠商為了避免達(dá)到EEPROM的寫入極限，頻繁使用耗損均衡技術(shù)。
物聯(lián)網(wǎng)高級解決方案FRAM是一種超低功耗非易失性存儲(chǔ)器，具有高速寫入、高讀寫耐久性等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器的小容量化，軟件的復(fù)雜度降低和漏洞混入的避免。FRAM功耗極低，而且通過直接發(fā)布寫入指令即完成數(shù)據(jù)寫入的動(dòng)作，只需極短的時(shí)間，相比EEPROM需要一直等到寫入完成進(jìn)步很多，可以避免數(shù)據(jù)丟失危險(xiǎn)。而且FRAM基本可以直接替換EEPROM，二者的封裝是**兼容的。隨著技術(shù)不斷成熟，價(jià)格逐漸走低，F(xiàn)RAM當(dāng)前已經(jīng)在智能電表中較為普遍地使用。而在水表氣表行業(yè)，F(xiàn)RAM正在迅速導(dǎo)入到業(yè)界的新方案設(shè)計(jì)中。
圖15：FRAM、EEPROM、Flash三種存儲(chǔ)方案對比
圖16：FRAM擁有巨大的讀寫速度優(yōu)勢
(3)無線抄表拓展領(lǐng)域廣闊
物聯(lián)網(wǎng)智能儀表在數(shù)據(jù)傳輸方面不需要任何中間環(huán)節(jié)，從儀表直達(dá)電腦終端，所有的調(diào)試**在計(jì)算機(jī)終端完成。物聯(lián)網(wǎng)儀表集抄系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的無線遠(yuǎn)傳系統(tǒng)，避免了集中器的中轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)直接控制與對階梯定價(jià)的直接設(shè)置，由于物聯(lián)網(wǎng)基于運(yùn)營商的基站網(wǎng)絡(luò)，其信號(hào)相比單純的無線集抄信號(hào)更加穩(wěn)定，兼容性更高，抗干擾性能更強(qiáng)。
基于無線抄表系統(tǒng)，又衍生出了抄表軟件等工具。APP抄表軟件通過與采集器相連通信，可以實(shí)現(xiàn)掃描條碼或二維碼查看表檔案，圖像掃描識(shí)別表頭抄表，數(shù)據(jù)采集集中抄表、補(bǔ)抄、異常數(shù)據(jù)分析等功能。此外，基于APP的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)為后續(xù)開展廣告、O2O等增值業(yè)務(wù)打下用戶基礎(chǔ)。
智能儀表是“互聯(lián)網(wǎng)+能源”重要的接口。遠(yuǎn)程抄表僅是智能儀表*基本功能，通過對居民用水/電/氣數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，向居民用戶提供實(shí)時(shí)查詢等增值服務(wù)，并進(jìn)行流量變現(xiàn)，*終帶來增值收入是其真正價(jià)值所在。數(shù)據(jù)是智能儀表價(jià)值鏈的關(guān)鍵所在，當(dāng)未來智能儀表市場相對飽和后，企業(yè)將主要通過提供配套數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)分析軟件來獲得盈利。根據(jù)PikeMDM的數(shù)據(jù)，2015年全球儀表數(shù)據(jù)收集及管理市場已經(jīng)達(dá)到3億美元。
2、**政策快速推動(dòng)智能儀表領(lǐng)域發(fā)展
2015年6月，**標(biāo)準(zhǔn)委制定《中國制造2025》的四個(gè)重點(diǎn)工作，其中研制智能傳感器、高端儀表標(biāo)準(zhǔn)被列為重點(diǎn)項(xiàng)目;同年9月，**制造強(qiáng)國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)發(fā)布《<中國制造2025>重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖(2015版)》，提出重點(diǎn)發(fā)展集成電路及專用設(shè)備智能儀表，逐步擴(kuò)大**集成電路的投資基金規(guī)模，同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)有政策和資源的協(xié)同，以此促進(jìn)我國智能儀表的研發(fā)。
階梯定價(jià)是智能儀表滲透率提升的巨大驅(qū)動(dòng)力。目前水、電、燃?xì)忸I(lǐng)域均已大范圍實(shí)行階梯定價(jià)制度，而傳統(tǒng)儀表無法滿足在計(jì)算階梯價(jià)格關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)上同時(shí)抄收全部數(shù)據(jù)，因此其在階梯價(jià)格政策下計(jì)量手段的落后推進(jìn)了智能儀表的推廣使用。
四表集抄同樣帶動(dòng)智能儀表推廣。2015年**發(fā)改委、能源局出臺(tái)《關(guān)于促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確指出要支持水、電、氣集抄，建設(shè)跨行業(yè)能源運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的集成平臺(tái)，鼓勵(lì)能源與信息基礎(chǔ)設(shè)施的共享。**電網(wǎng)公司也將實(shí)現(xiàn)電、水、氣、熱四表數(shù)據(jù)集中自動(dòng)采集的“四表合一”建設(shè)列為十大重點(diǎn)工作之一，四表集抄可以獲得用戶能耗數(shù)據(jù)，**把握用戶群體的能源需求，從而在能源物聯(lián)網(wǎng)市場搶得先機(jī)。預(yù)計(jì)2016年**電網(wǎng)總用戶的1%將率先實(shí)現(xiàn)四表集抄，覆蓋用戶將達(dá)到300-400萬戶。預(yù)計(jì)2016年12月《住宅遠(yuǎn)傳表系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)將修訂完成，標(biāo)準(zhǔn)的制定與推行將極大促進(jìn)四表集抄平臺(tái)的建設(shè)。
智能儀表是建設(shè)智慧城市的重要一環(huán)，儀表智能化可以節(jié)約人工抄表成本、減少產(chǎn)銷差、實(shí)現(xiàn)調(diào)峰錯(cuò)谷，也將有利于實(shí)現(xiàn)四表集抄。根據(jù)計(jì)量協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)智能電/水/氣表滲透率分別為72%/20%/52%，測算對應(yīng)的年市場規(guī)模分別為180/50/80億元左右，估測增量智能化率分別為95%/30%/60%;我們預(yù)測未來智能電/水/氣表增速分別為14%/28%/25%。由于滲透率還有明顯不足，隨著政策的推動(dòng)以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能儀表產(chǎn)業(yè)將會(huì)快速的增長，市場空間非常廣闊。
四、智能電表：發(fā)展較為成熟，仍有巨大成長空間
我國智能電表行業(yè)發(fā)展較為成熟，**電網(wǎng)的普及工作功不可沒。根據(jù)招標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算，目前國網(wǎng)片區(qū)的智能電表覆蓋率已經(jīng)達(dá)到80%，全國范圍覆蓋率也已經(jīng)達(dá)到70%以上，14、15年國網(wǎng)智能電表年招標(biāo)量均為9000萬臺(tái)左右。接下來智能電表的投資預(yù)計(jì)將略有放緩，之后新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)行以及更新更換熱潮將釋放巨大空間，2018年預(yù)計(jì)將迎來新的拐點(diǎn)，未來智能電表市場增速在15%左右，我們預(yù)測2020年市場規(guī)模將超過270億元，而且智能電表在智能電網(wǎng)中將發(fā)揮越來越重要的作用。
1、智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，“十三五”期間國網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)全覆蓋
智能電表是智能電網(wǎng)的智能終端和數(shù)據(jù)入口，為了適應(yīng)智能電網(wǎng)，智能電表具有雙向多種費(fèi)率計(jì)量、用戶端實(shí)時(shí)控制、多種數(shù)據(jù)傳輸模式、智能交互等多種應(yīng)用功能。智能電網(wǎng)建設(shè)為全球智能電表及用電信息采集、處理系統(tǒng)產(chǎn)品帶來了廣闊的市場需求。預(yù)計(jì)到2020年全球?qū)惭b近20億臺(tái)智能電表，智能電網(wǎng)將覆蓋全世界80%的人口，智能電表滲透率達(dá)到60%。
智能電表在智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)資源整合中扮演著重要角色。在**的“十二五”規(guī)劃明確提出，物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)在智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流等十大領(lǐng)域重點(diǎn)部署，其中智能電網(wǎng)總投資預(yù)計(jì)達(dá)2萬億元，位居首位。2015年8月，發(fā)改委7個(gè)物聯(lián)網(wǎng)立項(xiàng)中**驗(yàn)收工程“**智能電網(wǎng)管理物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程”驗(yàn)收成功。之后**能源局印發(fā)的《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃(2015—2020年)》提出“推進(jìn)用電信息采集全覆蓋”、“2020年，智能電表覆蓋率達(dá)到90%”以及“以智能電表為載體，建設(shè)智能計(jì)量系統(tǒng)，打造智能服務(wù)平臺(tái)，全面支撐用戶信息互動(dòng)、分布式電源接入、電動(dòng)汽車充放電、港口岸電、電采暖等業(yè)務(wù)，鼓勵(lì)用戶參與電網(wǎng)削峰填谷，實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)協(xié)調(diào)互動(dòng)。”
預(yù)計(jì)到2017年，國網(wǎng)將建成國際上*大的用電信息采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全域39500萬戶的智能電表全覆蓋。《**電網(wǎng)公司關(guān)于全面推薦智能計(jì)量體系建設(shè)的意見》指出，2016年，**電網(wǎng)將啟動(dòng)一批智能配電網(wǎng)示范項(xiàng)目，加強(qiáng)老舊計(jì)量裝置升級改造，新裝智能電能表6058萬臺(tái)，采集用戶將達(dá)到37758萬戶，總采集覆蓋率95.5%，年新增智能電表投資230億元，實(shí)現(xiàn)用電信息采集基本全覆蓋。
以河南省為例，截止2015年，國網(wǎng)河南電力智能表覆蓋率不足40%。2016年國網(wǎng)河南電力計(jì)劃完成2460萬臺(tái)智能表推廣和采集系統(tǒng)建設(shè)工作，是2015年安裝量的近5倍，建成后智能電能表采集覆蓋率可達(dá)96%。
2、智能電表統(tǒng)一招標(biāo)：競爭激烈，行業(yè)集中度低
智能電表主要通過電網(wǎng)網(wǎng)省上報(bào)需求，**電網(wǎng)和南方電網(wǎng)以統(tǒng)一招標(biāo)的方式推廣，每年中國**電網(wǎng)會(huì)開展3-4次智能電表招標(biāo)。智能電表招標(biāo)供過于求，市場競爭激烈，利潤空間很小。除了在技術(shù)壁壘較高的三相智能電表領(lǐng)域中標(biāo)企業(yè)較為集中以外，單相電能表中標(biāo)企業(yè)市場份額非常分散。同時(shí)，**電網(wǎng)采取的均衡策略也制約了行業(yè)集中度提高。
(1)國網(wǎng)覆蓋區(qū)域廣，智能電表推廣早
至今為止國網(wǎng)已累計(jì)招標(biāo)智能電表4.77億臺(tái)，其中2014年和2015年，**電網(wǎng)的智能電表招標(biāo)數(shù)量都超過了9000萬臺(tái)。2016年首批招標(biāo)的數(shù)量達(dá)3794萬臺(tái)，不過在7月份結(jié)束的2016年第二批招標(biāo)中，智能電表招標(biāo)數(shù)量直接滑落到近826萬臺(tái)，分包數(shù)量也有明顯下滑，本批次有17個(gè)網(wǎng)省未上報(bào)智能電表需求，說明目前多數(shù)網(wǎng)省已經(jīng)智能電表全覆蓋已經(jīng)接近尾聲。
此外，目前國網(wǎng)正在計(jì)劃推廣面向?qū)ο蟮?98協(xié)議和IR46標(biāo)準(zhǔn)，在新標(biāo)準(zhǔn)即將實(shí)行的情況下，存量輪換不宜過快開展，因此目前招標(biāo)量出現(xiàn)暫時(shí)下降也在市場預(yù)期之內(nèi)，預(yù)計(jì)2018年市場將迎來轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
圖17：**電網(wǎng)歷年招標(biāo)智能電表數(shù)量
圖18：**電網(wǎng)歷年招標(biāo)智能電表金額
自2009年開始招標(biāo)至今，累計(jì)有103家企業(yè)有過智能電表中標(biāo)記錄。有13次以上中標(biāo)的企業(yè)共有51家，整體市場占有率達(dá)到了90%以上。截至2015年，三星電氣成為智能電表中標(biāo)的*大贏家，不過中標(biāo)數(shù)量只占6.11%的市場份額?？梢钥闯鲋悄茈姳淼男袠I(yè)集中度非常低，競爭非常激烈。
(2)南網(wǎng)今年開始招標(biāo)智能電表，費(fèi)控需求大
南方電網(wǎng)片區(qū)只有五個(gè)省份，居民大約6500萬戶，因此智能電表需求量較國網(wǎng)少了很多。而且在2016年之前，南網(wǎng)招標(biāo)的電表主要以電子式電能表為主，這與智能電表還是有一定差距，因此智能電表在南網(wǎng)區(qū)域并沒有得到廣泛的推廣。不過在2016年南網(wǎng)第一次招標(biāo)中，**啟動(dòng)了智能電表，而且招標(biāo)的電表全部為智能電表，此次共上報(bào)智能電表需求457.8萬臺(tái)，此外南方電網(wǎng)各網(wǎng)省偏向于采用含通信模塊的產(chǎn)品，而且所有網(wǎng)省單位都采用了含CPU卡的產(chǎn)品，可見在南網(wǎng)片區(qū)本地費(fèi)控方式有廣泛的需求。
南方電網(wǎng)中標(biāo)競爭局面不像國網(wǎng)那樣激烈，智能電表公司的中標(biāo)差距更為明顯。從2016年第一次智能電表招標(biāo)來看，在國網(wǎng)招標(biāo)中表現(xiàn)優(yōu)異的企業(yè)在南網(wǎng)同樣擁有巨大的優(yōu)勢。
3、新增需求與替換需求測算
由于智能電網(wǎng)的全面建設(shè)和農(nóng)村電網(wǎng)改造升級等促進(jìn)因素，智能電表市場發(fā)展勢頭迅猛，未來新增用戶都將使用智能電表，“十三五”期間將基本實(shí)現(xiàn)智能電表全覆蓋。
截止到2015年，國網(wǎng)已完成招標(biāo)智能電表4.3億臺(tái)，其中住宅用智能電表占比85%，國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)域累計(jì)安裝數(shù)量已達(dá)到3.12億臺(tái)，按照我國居民用戶“一戶一表”的政策計(jì)算，當(dāng)前我國居民用智能電表需求總量超過4.5億臺(tái);考慮工業(yè)、商業(yè)等其他用途，當(dāng)前智能電表的總空間達(dá)5.3億臺(tái)。
參考目前房地產(chǎn)銷售熱度趨緩，智能電表滲透率已經(jīng)較高，至2020年將新增加7000萬戶居民，預(yù)計(jì)未來幾年內(nèi)智能電表市場將以5%的增速增長。根據(jù)當(dāng)前智能電表滲透率，考慮國網(wǎng)執(zhí)行新的電表標(biāo)準(zhǔn)IR46帶來的更新需求，以及南網(wǎng)剛剛開始普及智能電表的巨大需求量，預(yù)計(jì)“十三五”期間我國智能電表新增需求量大約有2.7億臺(tái)，按每臺(tái)平均230元計(jì)算，智能電表的增量空間為621億元。
隨著越來越多的智能電表安裝，我國智能電表開始進(jìn)入庫存替換階段，智能電表一般在運(yùn)行8年后開始替換，由于2009年開始招標(biāo)，從2017年起替換市場將成為智能電表市場增長的一大主要驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)招標(biāo)記錄，估算2016-2020年智能電表替換需求約1.9億臺(tái)，替換空間437億元，基本全部來自于國網(wǎng)片區(qū)。
圖19：“十三五”期間我國智能電表需求預(yù)測
因此，預(yù)計(jì)“十三五”期間，我國將新增智能電表需求4.6億臺(tái)，總體市場空間超過1030億元。我們預(yù)測16、17年將較之前有所回落，2018年更新更換的熱潮將帶領(lǐng)智能電表迎來需求拐點(diǎn)，并重新超過14、15年的招標(biāo)數(shù)量，在未來保持近15%的增速。
4、智能電表已經(jīng)走出國門，帶動(dòng)出口貿(mào)易
據(jù)不**統(tǒng)計(jì)，中國智能電表已出口到全球132個(gè)以上的**和地區(qū)，出口量持續(xù)增長。2015年7月，**電網(wǎng)公司成功中標(biāo)巴西美麗山智能電網(wǎng)項(xiàng)目，項(xiàng)目工程投資超22億美元，計(jì)劃于2020年正式投入運(yùn)行;國網(wǎng)公司還承建埃塞俄比亞、肯尼亞、巴基斯坦等**電力工程和尼日利亞智能電表本土化生產(chǎn)等項(xiàng)目。
圖20：近幾年我國電表出口量
5、智能電表還可以更加智能
隨著政府承諾執(zhí)行國際法定計(jì)量組織的IR46國際建議，對未來智能電能表的性能及質(zhì)量提出了更高的要求，相關(guān)**標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化工作已經(jīng)啟動(dòng)。不過當(dāng)前由于通訊等技術(shù)的原因，智能電表還沒有達(dá)到真正的智能化，真正的智能電表還需要比較長的一段時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。
分布式電源、特高壓與微網(wǎng)、電動(dòng)汽車充電樁、智能配電、四表集抄、建筑分項(xiàng)計(jì)量等熱點(diǎn)領(lǐng)域，都需要相關(guān)的智能電表技術(shù)支持。以客戶為導(dǎo)向的高級計(jì)量體系(AMI)將是未來智能電網(wǎng)建設(shè)的重中之重。這將要求智能電能表具備雙向互動(dòng)功能，支持客戶服務(wù)，并進(jìn)行分析和決策;同時(shí)，電能信息采集系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能支持更強(qiáng)大的通訊網(wǎng)絡(luò)，并為智慧城市的電能應(yīng)用提供大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等數(shù)據(jù)支撐。更**的智能電表還代表著未來售電市場*終用戶智能化終端的發(fā)展方向——隨著售電側(cè)改革的不斷推進(jìn)，智能電表公司將有機(jī)會(huì)進(jìn)入售電市場及能源互聯(lián)網(wǎng)這一新領(lǐng)域。
圖21：以智能電表為中心的家庭能源管理中心
總之，智能電表行業(yè)需要在貼近智能電網(wǎng)用戶側(cè)需求的基礎(chǔ)上，需要對智慧城市中的各種細(xì)分市場都能提供更專業(yè)、更經(jīng)濟(jì)的智能用電產(chǎn)品及系統(tǒng)解決方案，并增加對國際上相對成熟的標(biāo)準(zhǔn)化成果的引用，增強(qiáng)產(chǎn)品的國際競爭力。而且由于我國智能電表市場已經(jīng)趨向于飽和，電表企業(yè)更應(yīng)將視野投向產(chǎn)業(yè)鏈其他領(lǐng)域，向外擴(kuò)展業(yè)務(wù)。
五、智能水表起步較慢，智能水務(wù)迎來發(fā)展
根據(jù)計(jì)量協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，當(dāng)前我國智能水表滲透率約20%，年產(chǎn)銷量1500萬臺(tái)，對應(yīng)市場規(guī)模僅為50億元，遠(yuǎn)低于智能電表和智能燃?xì)獗?，而且智能水表產(chǎn)品技術(shù)、管理水平、發(fā)展態(tài)勢等明顯滯后。隨著政策的落實(shí)以及應(yīng)用NB-IoT通訊技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)水表量產(chǎn)，我們預(yù)測智能水表將以28%的增速快速發(fā)展，預(yù)計(jì)未來五年智能水表市場規(guī)模將超過400億元，2020年規(guī)模將超過170億，成長性很高。
1、我國智能水表當(dāng)前基礎(chǔ)落后
(1)智能水表受限于水質(zhì)環(huán)境與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，廣泛推廣使用條件尚不成熟
受安裝環(huán)境、測量介質(zhì)等諸多因素影響，水表像智能電表一樣實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量難度較大。智能水表長期運(yùn)行在潮濕、生銹環(huán)境中，電控模塊極易發(fā)生故障。南、北水質(zhì)，地表水、地下水等檢測指標(biāo)，水表口徑、安裝方式和安裝環(huán)境都不盡相同，因此無法建立統(tǒng)一的技術(shù)路線和標(biāo)準(zhǔn)，智能水表在物理層還是在協(xié)議層都呈現(xiàn)高度的不統(tǒng)一，嚴(yán)重影響智能水表的覆蓋率。
智能水表的技術(shù)壁壘很高，在無線通信方面，相比于電表有入網(wǎng)證，每個(gè)電表的通信都會(huì)受到監(jiān)測的完善體制，水表的入網(wǎng)無人負(fù)責(zé)，集中器也無處監(jiān)測;此外，水表自身技術(shù)射頻性能不穩(wěn)定，外部環(huán)境的通信頻段資源緊缺，沒有統(tǒng)一通訊的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)企業(yè)的水表只能自己和自身的系統(tǒng)相通，無法形成大面積的無線抄表系統(tǒng)，這也很大程度上影響了四表集抄的進(jìn)行。即使通過引進(jìn)國外**技術(shù)快速實(shí)現(xiàn)水表的智能化，仍會(huì)由于我國自來水水質(zhì)的問題導(dǎo)致電控模塊極在潮濕、生銹環(huán)境中的運(yùn)行而極易發(fā)生故障。
因此，我國必須盡快建立起自己的智能水表技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)高性能超聲水表、遠(yuǎn)傳水表、物聯(lián)網(wǎng)水表等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研發(fā)，指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，快速跟上**智能儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐。
(2)水務(wù)公司分散，水表公司研發(fā)困難
智能水表的下游以自來水公司為主，我國自來水公司眾多，呈現(xiàn)高度分散管理的狀態(tài)。
目前我國存在管理相對獨(dú)立的自來水公司超過4000家，雖然擁有采購自主權(quán)，但大部分自來水廠資金并不充裕，大部分預(yù)算用于供水網(wǎng)絡(luò)的維修，很難有足夠的資金采購并布設(shè)智能水表系統(tǒng)，這也很大程度上遏制了水表公司研發(fā)智能產(chǎn)品的熱情。
目前全國水表生產(chǎn)企業(yè)多達(dá)600多家，規(guī)模大多有限，無論從預(yù)算里撥款還是融資用于新技術(shù)都很困難。即使**積極引導(dǎo)推行階梯水價(jià)帶動(dòng)了智能水表行業(yè)的發(fā)展，由于智能水表的高技術(shù)壁壘，大量水表企業(yè)淺嘗輒止。
(3)大型水表企業(yè)將*終脫穎而出，引領(lǐng)行業(yè)走勢
高度分散的管理體系對水表行業(yè)的影響就是地區(qū)采購壁壘高，水表企業(yè)的行業(yè)集中度低，不過隨著社會(huì)對于智能水表的需求提升以及政策的支持，水表將快速向更智能的方向發(fā)展，小企業(yè)由于難以突破技術(shù)壁壘將逐漸在市場競爭中敗下陣來，而大型水表企業(yè)有望凸顯其規(guī)模優(yōu)勢，逐漸提升行業(yè)內(nèi)的地位和市場份額，獲得更多自來水公司的青睞。三川智慧、盛達(dá)水表和東海儀表是水表的領(lǐng)軍企業(yè)，市場份額約占我國水表的三分之一。智能水表領(lǐng)域三川智慧、新天科技、盛達(dá)水表占主要地位。
三川智慧與華為合作共同研發(fā)基于NB-IoT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)水表;新天科技智能水表及系統(tǒng)年收入超過2億元;盛達(dá)水表的智能水表及自動(dòng)抄讀系統(tǒng)等產(chǎn)品出口50多個(gè)**和地區(qū)。
圖22：我國水表行業(yè)市場份額
2、智能水表功能強(qiáng)大，適用性強(qiáng)
智能水表可實(shí)現(xiàn)集中抄讀、遠(yuǎn)程抄讀和實(shí)時(shí)抄讀，數(shù)據(jù)客觀、**，既可實(shí)時(shí)讀取、實(shí)時(shí)監(jiān)控表具的運(yùn)行狀況，又可加載水質(zhì)、水壓等監(jiān)測，方便水務(wù)公司進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和加強(qiáng)用水管理，還可以提供智能收費(fèi)等管理和服務(wù)，融入智慧城市建設(shè)，解決了機(jī)械水表人工抄讀效率低、抄錄數(shù)據(jù)誤差大、自來水公司長期墊資運(yùn)營等狀況。
由于漏水、計(jì)量精度低以及管理上的漏洞，國內(nèi)水務(wù)公司的產(chǎn)銷差損失比較大，而如果在主要節(jié)點(diǎn)上安裝智能水表，就可以很大程度上節(jié)約水資源，降低產(chǎn)銷差。按照全國年均供水量6000億噸，供水均價(jià)2元/噸，經(jīng)過智能水表改造可降低5%左右的產(chǎn)銷差率估算，每年可以釋放市場空間600億元。
智能電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)水表智能化的基礎(chǔ)，使用智能電網(wǎng)全面解決了智能水表的信號(hào)傳輸與能源供應(yīng)問題。在信號(hào)傳輸方面，解決用戶組網(wǎng)問題與終端水表的*后一公里問題，全面實(shí)現(xiàn)水表端與云平臺(tái)處理端的**融合;在水務(wù)管理方面，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程閥控、水質(zhì)水壓檢測，并實(shí)現(xiàn)故障檢測、異常報(bào)警等各類智慧水務(wù)管理職能。
目前我國智能水表又主要以低端的IC卡水表為主，無線遠(yuǎn)傳智能水表僅占整個(gè)智能水表市場的不到20%。隨著智能水表滲透率逐步提高以及水務(wù)需求的提升，無線遠(yuǎn)傳水表所占比重也將逐步提高。
3、NB-IoT技術(shù)將引領(lǐng)智能水表革命性進(jìn)步
由于水表的放置環(huán)境通常在陰暗潮濕的隱蔽環(huán)境，而且無法外接電源，當(dāng)前占據(jù)市場主導(dǎo)的M-Bus總線通信以及無線通訊技術(shù)在覆蓋能力和功耗方面不能很好的滿足水表自動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)的需求。而NB-IoT恰恰適用于低功耗廣域網(wǎng)市場，有望實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能水表及終端的低功耗與低成本、覆蓋范圍廣、不需自組網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)接入方便等嚴(yán)格要求。
2015年底，華為和沃達(dá)豐、u-blox聯(lián)合宣布，在西班牙完成基于商用網(wǎng)絡(luò)的預(yù)標(biāo)準(zhǔn)NB-IoT解決方案測試：通過在水表中內(nèi)嵌支持NB-IoT技術(shù)的u-blox模組，使水表接入到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之中，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表業(yè)務(wù)。2016年5月，深圳水務(wù)與華為、中國電信簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，將使用NB-IoT通信協(xié)議開展智慧水務(wù)試點(diǎn)工作。
我國水表行業(yè)已經(jīng)將NB-IoT無線網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)列入我國水表行業(yè)“十三五”期間重要推廣的應(yīng)用技術(shù)，并計(jì)劃在水表行業(yè)內(nèi)組建“無線通信技術(shù)工作組”，制訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)解決方案，進(jìn)行大面積推廣前的試點(diǎn)工作，推進(jìn)NB-IoT技術(shù)在智慧供水業(yè)務(wù)中的應(yīng)用。
NB-IoT技術(shù)的應(yīng)用將大大降低智能水表的成本。目前普通機(jī)械水表單價(jià)約50元，智能水表250-300元，物聯(lián)網(wǎng)水表需要在智能表基礎(chǔ)上加上30元模塊費(fèi)用，8年通信費(fèi)用48元(每年6元)，價(jià)格約300-350元左右，低于目前**的無線遠(yuǎn)傳表通訊模塊。由于NB-IoT不以流量消費(fèi)為主，在智能水表應(yīng)用中數(shù)據(jù)上報(bào)周期長，消耗流量很少，因此流量費(fèi)用也有所降低。預(yù)計(jì)使用通訊技術(shù)的新一代物聯(lián)網(wǎng)水表單價(jià)可心降到200-250元，電池壽命10-15年，電池壽命2年更具優(yōu)勢。
4、智慧水務(wù)對智能水表提出新要求
自來水行業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)、理念和運(yùn)營方式上普遍較為陳舊，缺乏詳實(shí)的數(shù)據(jù)支撐，，導(dǎo)致了不合理的生產(chǎn)調(diào)度、過高的資源消耗與浪費(fèi)，同時(shí)也給自來水的安全生產(chǎn)和調(diào)配埋下了隱患。當(dāng)前我國每個(gè)城鎮(zhèn)基本上都擁有給水排水系統(tǒng)，但絕大多數(shù)自動(dòng)化和信息化程度較低，且大多處于虧損狀態(tài)，如果再繼續(xù)延用傳統(tǒng)的水務(wù)管理模式，不但不利于行業(yè)長期發(fā)展，還將加大政府與公司的負(fù)擔(dān)。
智慧水務(wù)實(shí)時(shí)感知城市供排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)融入水務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，形成“城市水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)”，動(dòng)態(tài)管理水務(wù)系統(tǒng)的整個(gè)生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)智慧化決策、水務(wù)管理與服務(wù)協(xié)同化運(yùn)作。除此之外，還可以進(jìn)一步分析出不同群體的用水習(xí)慣，從而更加科學(xué)合理地指導(dǎo)給水管網(wǎng)建設(shè)和改造，具有全面感知、互聯(lián)互通、智能決策、主動(dòng)服務(wù)等特點(diǎn)。
圖23：智慧水務(wù)系統(tǒng)
圖24：大連市智慧水務(wù)建設(shè)框架
智慧水務(wù)具備迅捷信息采集、高速信息傳輸、高度集中計(jì)算和智能事物處理的能力。當(dāng)前我國水務(wù)在線監(jiān)測多以狀態(tài)監(jiān)控為主，數(shù)據(jù)再分析和信息挖掘領(lǐng)域空間巨大。作為智慧城市的重要部分，智慧水務(wù)對用水?dāng)?shù)據(jù)的采集分析、監(jiān)測控制以及相關(guān)管理的需求將推動(dòng)智能水表的不斷發(fā)展，硬件、軟件和配套服務(wù)將不斷完善。
在政策推動(dòng)下，PPP模式(公共私營合作制)逐漸成為水務(wù)企業(yè)的一條重要融資渠道。PPP模式通過技術(shù)創(chuàng)新、服務(wù)外包等方式進(jìn)行社會(huì)資本和政府的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)、達(dá)到多方共贏，使得水務(wù)企業(yè)和**政府有更多的機(jī)會(huì)交流合作，這一早已在英美起步的合作模式，在中國還在探索階段。截至2016年5月底，全國共發(fā)布PPP項(xiàng)目8644個(gè)，總投資需求約為10.4萬億元。在目前已有的206個(gè)PPP示范項(xiàng)目行業(yè)分布中，水務(wù)項(xiàng)目占到24%。PPP模式的推廣，將帶來水務(wù)行業(yè)全面升級，智慧水務(wù)盡快落地。
階梯水價(jià)促進(jìn)智能水表逐漸普及。國務(wù)院2015年上半年印發(fā)的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》要求加快水價(jià)改革，縣級及以上城市應(yīng)于2015年底前全面實(shí)行居民階梯水價(jià)制度，具備條件的建制鎮(zhèn)也要積極推進(jìn)。同時(shí)，2020年底前，全面實(shí)行非居民用水超定額、超計(jì)劃累進(jìn)加價(jià)制度。為了貫徹階梯水價(jià)政策，對階梯水價(jià)的科學(xué)機(jī)制做到**計(jì)量，智能水表的支持必不可少。
5、智能水表市場前景廣闊，增長迅速
2015年我國水表產(chǎn)量7000萬臺(tái)，其中智能水表1500萬臺(tái)，出口水表約1000萬臺(tái)，國內(nèi)銷售的6000萬臺(tái)*主要應(yīng)用于新建樓盤與住宅改造。雖然目前國內(nèi)房地產(chǎn)市場已經(jīng)趨近平穩(wěn)，但棚戶區(qū)改造同樣是巨大的市場。隨著技術(shù)的不斷提升以及智慧城市的演進(jìn)，智能水表行業(yè)將穩(wěn)步發(fā)展。
2016年之前智能水表產(chǎn)量一直以近20%的速度增長，預(yù)計(jì)新一代的物聯(lián)網(wǎng)以及NB-IoT智能水表將于2-3年內(nèi)實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，這將大大滿足市場需求?！段覈硇袠I(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要》指出，“十三五”期間智能水表(含智能應(yīng)用系統(tǒng))銷售收入占全部水表銷售比例要達(dá)到40%，伴隨著政策向好，智能水表的市場規(guī)模也將穩(wěn)步提升，預(yù)計(jì)增速將達(dá)到28%，到2020年智能水表的滲透率將接近45%，年出貨量4500萬臺(tái)。根據(jù)滲透率提升的預(yù)測以及銷售收入的預(yù)計(jì)增幅比例，假定未來40%-50%的新增水表需求為智能水表，按我國當(dāng)前約4.5億家庭用戶以及智能水表價(jià)格270元/臺(tái)計(jì)算，預(yù)計(jì)未來五年我國將新增智能水表超過1.5億臺(tái)，對應(yīng)規(guī)模將達(dá)到超過400億元，相較于當(dāng)前每年50億元的市場規(guī)模將實(shí)現(xiàn)顯著的提升。
圖25：我國智能水表產(chǎn)量及滲透率
六、受益于天然氣普及，智能燃?xì)獗韺㈤L足發(fā)展
智能燃?xì)獗硎袌龊艽蟪潭热Q于燃?xì)獾臐B透，近年來我國大力發(fā)展城鎮(zhèn)居民天然氣普及工作，給智能燃?xì)獗硇袠I(yè)帶來了很大希望。根據(jù)計(jì)量協(xié)會(huì)的相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)前我國智能燃?xì)獗頋B透率50%左右，年銷量超過2000萬臺(tái)，市場規(guī)模80億元。我們預(yù)測智能燃?xì)獗淼氖袌鰧⒈３?5%的增速水平，未來整體市場空間可以達(dá)到600億元。
1、天然氣消費(fèi)快速增長帶動(dòng)智能燃?xì)獗沓掷m(xù)發(fā)展
天然氣市場的快速發(fā)展，主要得益于目前全球范圍內(nèi)對清潔能源的大力支持，催生市場需求，這也成為智能燃?xì)獗響?yīng)用迎來蓬勃發(fā)展的機(jī)遇。根據(jù)美國公布的全球公司透明度調(diào)查的市場研究報(bào)告，智能天然氣市場價(jià)值將從2014年的0.9億美元增長到2023年的10.5億美元。
2014年**發(fā)改委下發(fā)的《關(guān)于保障天然氣穩(wěn)定供應(yīng)長效機(jī)制的若干意見》明確了我國將建立保障天然氣穩(wěn)定供應(yīng)長效機(jī)制，提出到2020年天然氣供應(yīng)能力力爭達(dá)到4200億立方米，天然氣在一次能源消費(fèi)中的比重將提高到10%以上。目前我國居民用天然氣人口達(dá)到3.5億以上，城鎮(zhèn)居民天然氣滲透率超過40%，仍有巨大的上升空間。
2014年出臺(tái)的《**發(fā)展改革委發(fā)文部署各地建立健全居民生活用氣階梯價(jià)格制度》要求2015年底前所有已通氣城市均應(yīng)建立起居民生活用氣階梯價(jià)格制度。根據(jù)發(fā)改委統(tǒng)計(jì)，截止2015年底，已有16個(gè)省區(qū)市的67個(gè)城市已建立居民階梯計(jì)價(jià)制度，全國36個(gè)大中城市中有35個(gè)已開通管道燃?xì)?，其?9個(gè)已經(jīng)實(shí)行或即將實(shí)行階梯氣價(jià)制度，實(shí)行率83%;15個(gè)副省級城市均已開通管道燃?xì)猓渲?3個(gè)已經(jīng)實(shí)行或即將實(shí)行階梯氣價(jià)制度，實(shí)行率87%。
階梯氣價(jià)對天然氣計(jì)量方式提出了更高的要求，一個(gè)20-30萬戶規(guī)模的地市級燃?xì)夤?，通過實(shí)施階梯氣價(jià)，至少可以帶來600萬元以上的利潤提升。目前城鎮(zhèn)的年均氣化人口3000萬人左右，隨著政策逐步實(shí)施，全國城鎮(zhèn)氣化率2020年將達(dá)到70%以上，現(xiàn)有以用氣量為基礎(chǔ)計(jì)價(jià)的燃?xì)獗韺⒅饾u被以金額為基礎(chǔ)計(jì)價(jià)的智能燃?xì)獗硭娲?/p>
圖26：我國城市用氣人口與城市供氣總量
目前智能燃?xì)獗硎袌鲆?guī)模已超過80億元，增速25%。當(dāng)前我國有超過1億臺(tái)在線運(yùn)行的燃?xì)獗?，其中智能燃?xì)獗沓^5000萬臺(tái)，市場滲透率占燃?xì)饧彝?0%左右，過去五年智能燃?xì)獗懋a(chǎn)量以25%左右的速度快速增長，目前每年生產(chǎn)2000萬臺(tái)，智能燃?xì)獗硇略鲇脩魯?shù)量約占燃?xì)獗硇略鲇脩魯?shù)量的60%。隨著燃?xì)獾钠占耙约叭細(xì)夤救細(xì)膺\(yùn)營管理水平的提升，智能燃?xì)獗淼幕鶖?shù)與比重均將穩(wěn)定上升。按照未來我國60%家庭使用天然氣估算，預(yù)計(jì)未來智能燃?xì)獗淼恼w市場空間可以達(dá)到600億元。
圖27：我國燃?xì)獗砼c智能燃?xì)獗硎袌?/p>
2、遠(yuǎn)傳表系統(tǒng)更適合智能燃?xì)獗?/p>
燃?xì)獗硐噍^于電表與水表，由于安全性的問題，安裝稍顯麻煩，而且需要測試1-2年時(shí)間。傳統(tǒng)燃?xì)獗硪话銥闄C(jī)械式膜式燃?xì)獗?，采用機(jī)械計(jì)數(shù)器字輪得到燃?xì)庥?jì)量數(shù)據(jù)，使用較為廣泛，智能燃?xì)獗碓谀な饺細(xì)獗淼幕A(chǔ)上加裝電子控制裝置，使其更為自動(dòng)化，20世紀(jì)90年代后期開始走進(jìn)市場并實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)與應(yīng)用?，F(xiàn)階段智能燃?xì)獗泶蠖嗍褂肎PRS通信，抄表頻率一周一次，一年資費(fèi)6元，成本依然過高，未來NB-IoT技術(shù)將解決功耗、成本等問題。 智能燃?xì)獗碇饕↖C卡燃?xì)獗砗瓦h(yuǎn)傳燃?xì)獗韮纱箢?，IC卡表始終帶電，對電池要求較高，在電表上應(yīng)用比較可靠，而IC卡燃?xì)獗磉m用于賓館、酒店、學(xué)校食堂、機(jī)關(guān)單位和商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)等不好集中管理的零散用戶使用，但是目前接觸式的IC卡智能燃?xì)獗砣匀皇鞘袌錾系闹髁鳟a(chǎn)品。無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗硪话阋阅な饺細(xì)獗頌橛?jì)量基表，加裝流量信號(hào)采集模塊、無線傳輸模塊等，除具燃?xì)怏w積計(jì)量功能外，還具有計(jì)量數(shù)據(jù)機(jī)電轉(zhuǎn)換、無線射頻數(shù)據(jù)傳輸、閥門遙控等功能，適用于居民小區(qū)等用戶的燃?xì)膺h(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表系統(tǒng)，但是當(dāng)前還處于規(guī)模應(yīng)用的初期。 未來的智能燃?xì)獗沓龑?shí)時(shí)跟蹤用氣動(dòng)態(tài)、自動(dòng)生成賬單外，還將與智能電表相結(jié)合，通過歷史數(shù)據(jù)比對以及同類型用戶比對，利用大數(shù)據(jù)分析，根據(jù)電/氣網(wǎng)負(fù)荷和實(shí)時(shí)電/氣價(jià)對用戶的用氣行為提出建議，在電力和燃?xì)庵g作平衡選擇;如果系統(tǒng)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)用戶燃?xì)庠O(shè)備長時(shí)間處于低效運(yùn)轉(zhuǎn)，還可建議用戶預(yù)約檢修，*終提供基于互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的家庭用能整體解決方案。 3、燃?xì)馄髽I(yè)與智能燃?xì)獗砉拘鑵f(xié)同發(fā)力 燃?xì)獗碇饕ㄟ^燃?xì)夤静少忂M(jìn)入市場，不過受國內(nèi)氣價(jià)并軌、天然氣配套設(shè)施缺乏等原因，燃?xì)馄髽I(yè)目前正面臨困境，2015年我國燃?xì)馐袌龅奈宕笕计鬆I業(yè)額、凈利潤分別有三家、四家同比下降，甚至一些地方性燃?xì)馄髽I(yè)出現(xiàn)了成本倒掛的問題，負(fù)擔(dān)嚴(yán)重;而且燃?xì)庵悄艹淼呐涮坠芾矸?wù)還不到位，帶來的效益還沒有得以體現(xiàn)，大規(guī)模的推廣受阻。燃?xì)馐袌鲆苍谥鸩秸虾图校?、小型燃?xì)夤颈淮笮图瘓F(tuán)企業(yè)所并購。越來越多的燃企也開始尋求轉(zhuǎn)型，與燃?xì)獗韽S以及互聯(lián)網(wǎng)方案服務(wù)商合作，并進(jìn)行各種創(chuàng)新性融資方式以提升利潤空間，解決當(dāng)前智能燃?xì)獗淼母脑斐杀鞠娜細(xì)馄髽I(yè)大量利潤的問題。 智能燃?xì)獗淼陌l(fā)展面臨著與智能水表一樣的現(xiàn)狀：首先，**對于智能燃?xì)獗淼纳a(chǎn)和使用還沒有制定出一套完善的實(shí)行和管理體系，行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不一、市場混亂;其次，由于普通機(jī)械燃?xì)獗韺儆诘投水a(chǎn)品，行業(yè)進(jìn)入門檻低，市場競爭激烈，企業(yè)只能壓低價(jià)格縮減利潤。行業(yè)內(nèi)**企業(yè)開始布局技術(shù)含量高、符合市場需求的智能燃?xì)獗?，研發(fā)出多功能的終端產(chǎn)品和管理系統(tǒng)軟件，滿足客戶的差異化需求，不過當(dāng)前智能燃?xì)獗硇袠I(yè)的主要競爭者仍以行業(yè)發(fā)展初期進(jìn)入的民營生產(chǎn)企業(yè)為主，規(guī)模普遍較小，整體基礎(chǔ)相對薄弱，能提供集硬件設(shè)備、軟件平臺(tái)及完善的應(yīng)用方案為一體的“城市燃?xì)庵悄苡?jì)量網(wǎng)絡(luò)收費(fèi)系統(tǒng)”等產(chǎn)品的生產(chǎn)廠商相對較少。 我國當(dāng)前約有100家燃?xì)獗韽S商，其中50%生產(chǎn)智能燃?xì)獗怼Ｔ谥悄苋細(xì)獗硇袠I(yè)，國內(nèi)銷售規(guī)模較大的企業(yè)主要包括新奧燃?xì)庠O(shè)備、金卡股份、威星智能儀表、先鋒電子、航天動(dòng)力、思凱電子和新天科技等，這其中一部分企業(yè)生產(chǎn)歷史較長，在行業(yè)里累計(jì)了一定的知名度和市場份額;另外一些企業(yè)則加大力度研發(fā)高科技產(chǎn)品，通過轉(zhuǎn)型智能化快速切入市場;還有像重慶前衛(wèi)克羅姆公司一樣通過和國際行業(yè)巨頭合作，利用品牌和技術(shù)優(yōu)勢立足市場。 在智能化轉(zhuǎn)型方面，燃?xì)獗韽S相比于燃?xì)馄髽I(yè)走到了前面，而且已經(jīng)開始涉及第三方運(yùn)營、信息安全等全方面服務(wù)領(lǐng)域，與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合更加緊密，融資手段也更為多樣，不過*終智能燃?xì)獗砥髽I(yè)還是要做到與燃?xì)馄髽I(yè)對接，這樣才能拓展產(chǎn)業(yè)鏈，提供更**的產(chǎn)品與服務(wù)。
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