中国移动OneOS物联网操作系统赋能智能燃气表，零成本助力智能OTA

在NB-IoT的大势之下,智能燃气表搭载操作系统,将在不增加硬件成本的基础上,获得效率与价值的双赢表现。

政策加市场,推动行业高速发展

近年来,随着“阶梯气价”政策的推行,安全管控要求的提高,以及新基建、智慧城市等智能化社会发展的要求,智能燃气表行业获得了高速发展,规模替代传统燃气表已呈大势所趋。

我国自2015年全面推行阶梯气价政策以来,燃气运营商需要通过采用无线传输方式实现集抄集采的智能燃气表产品以解决燃气监控、自动阶梯计费结算的需求。2019年1月,市场监管总局、住建部发布《市场监管总局住房和城乡建设部关于加强民用“三表”管理的指导意见》,提出要加强对民用“三表(水表、电表、燃气表)”的管理,包括安装使用前首次检定、到期轮换、计量失准等监管,表计行业迎来发展的黄金时期。2020年5月,工信部发文《关于全面深入推进移动物联网全面发展的通知》,提出要建立NB-IoT、4G和5G协同发展的移动物联网综合生态体系。此通知直接明确了未来我国智能表计的技术发展方向。从芯片、模组厂商,到供水厂、燃气公司以及地产商,都更加积极地推进智能表计产业的发展、推广和部署。

从政策指引到市场需求,伴随着技术革新与发展,我国智能燃气表的市场规模亦持续扩大。根据中国计量协会燃气委员会发布的相关数据,2018年智能燃气表市场规模为66.77 亿元,2015-2018年复合增速为18.2%。考虑到各地燃气公司拓展智能表计的进度差异,按保守复合增速水平估计,到2021年有望提升至110.2亿元,百亿市场规模可期。

操作系统加持,推动降本增效

回顾几代燃气表的发展史,从最老的机械表,到IC卡式燃气表,再到远传燃气表,直至今天的智能燃气表,用户的体验也从入户抄表,到远程抄表,再发展到今天结合物联网、5G以及AI加持的远程控制。到现在,物联网智能燃气表,特别是基于NB-IoT的智能燃气表,在实时监控、远程控制阀门、按需调价、远程支付、信号稳定性、运行维护成本等方面均具有显著的优势。

早期的智能燃气表,多是以“裸机开发”模式为主——主要原因是此前对燃气表的核心功能诉求是以“远程抄表”为主的。然而随着全面的信息化与智能化技术创新,智能燃气表需要承担的功能越来越多。燃气使用过程中非常重要的漏气监测、精确计量、远程控制、信息安全管理等等新的功能诉求,若沿用裸机开发模式会极大增加研发与硬件成本。同时,在我国智能化发展进程中重要的智慧城市领域,基于地区的集中调配、定价、管控等工作,都要极大地依赖海量表计的实时、多维信息互通——传统的”单一读数“早已无法满足发展的需要。

此时,物联网操作系统为智能燃气表的软件研发提供了重要价值。

首先,OneOS能够提升开发效率。OneOS通过模块化开发,实现软硬件解耦,集成了众多基础能力,可快速适配多种硬件平台和云平台。通过将丰富的底层驱动和基础组件抽象成标准的API接口,让研发人员专注于业务应用的开发,开发效率和程序复用率大幅提升。当面对客户多变的需求,通过OneOS的软硬件解耦特性,可以屏蔽硬件差异,完成系统的快速移植开发。

其次,OneOS能够降低维护成本。一方面,OneOS集成了OTA升级组件,可赋予表计持续优化的能力,以面对客户的需求变化,提升产品的竞争力。相比于其他商用OTA升级组件,OneOS秉承开源理念,向行业提供完全免费的OTA升级组件,降低行业使用成本。并且OTA升级平台可支持亿级的海量设备稳定连接,可为行业提供优质的OTA升级服务。另一方面,智能表计在使用过程中常常遇到网络异常状态,对于缺乏通信专业知识的开发人员,分析网络中断的原因非常困难,OneOS作为中国移动自主研发的物联网操作系统,充分利用中国移动通信领域的优势,为行业提供完善的网络分析组件,方便维护人员快速定位问题,降低维护成本。

第三,OneOS能够提升系统安全。近年来,随着物联网的快速发展,物联网安全事件层出不穷,提升物联网系统安全迫在眉睫。OneOS集成了安全可靠的服务组件,助力物联网系统安全。OneOS提供的安全框架有四大特色:一是支持SE-SIM、安全MCU、TEE等多种安全载体,二是支持(D)TLS1.3通信协议,相比现在用得比较多的TLS1.2版本,减少了握手次数,强化了安全机制,能够实现更低功耗的安全通信,更加适合物联网场景。三是支持国密算法,更加轻量、高效、自主、可控。四是操作系统按照IEC 61508标准设计,IEC 61508标准有完善的内容适用于工业过程控制及工业自动化,同时也广泛适用于汽车、重型机械、矿业等对安全性和可靠性要求非常高的领域。

OTA新思路,不加硬件加功能

智能表计是物联网应用的一大热门行业。近年来,随着5G落地的加快,更新换代越来越快的元器件、通讯模组等硬件设备,以及客户对软件功能越来越多的更新需求,让OTA升级成为智能表计不可或缺的核心能力。

OneOS操作系统团队通过对智能表计行业的调研,发现行业对于OTA升级功能需求迫切,但OTA升级算法研发难度大,自主研发困难,而商用OTA升级算法按量收费,将会提高产品成本,降低产品竞争力。同时,部分现有的智能表计受限于硬件资源,无法直接使用OTA升级功能,如果换用资源丰富的主控芯片也将显著提高产品成本。为解决上述痛点,帮助行业零成本实现稳定高效的OTA升级,OneOS即将推出OpenFOTA升级新模式:通过OneOS操作系统,整合主控芯片和通信模组的硬件资源,将模组内富裕的硬件资源开放给外部主控芯片使用,实现MCU、通信模组和OTA升级的深度融合,解决客户痛点,助力客户零成本实现OTA升级功能,提升产品价值。

基于OneOS的OpenFOTA升级方案示意图

除“零成本”外,OpenFOTA升级新模式还具有以下一些特色:

1、解放资源提升算力

通过开放通信模组内部的硬件资源,提升产品整体的运算存储能力,解决MCU资源不足问题。

2、更优的资源分配

采用OpenFOTA方案后,主控芯片可以专注于基础业务应用,而通信模组实现云端通信及OTA升级等端云交互任务。

3、更灵活的实现方式

通过OneOS操作系统,用户可灵活配置业务组件,快速便捷的实现研发工作。

4、完善可靠的升级保护机制

OpenFOTA支持防掉电、误操作等防变砖机制,确保升级万无一失。

纵观燃气表的发展历程,每一次技术的革新都为行业带来了巨大的进步。随着通信技术与智能化进程的发展,操作系统将为智能表计带来更多的可能性,中国移动OneOS操作系统也将秉持开源精神,携手各位行业合作伙伴,共同为推进行业发展贡献力量。