三表管理之市政篇
1.行业背景
在物联网行业中，三表通常指的是水表、电表、燃气表。之所以称它们为三表，是因为它们通常会在一个楼宇社区中会被共同部署。
但是，从甲方的不同，物联网的三表项目，通常又分为两大类型。一种是甲方为地产商的物联网项目，一种是甲方为市政下面的水务公司、 电网公司、燃气公司。因为甲方类型的不同，三表物联网项目的物联网方案也跟着不同。
本篇主要是讲解水务公司、电网公司、燃气公司这种城市的市政运营商的项目。
在中国，水、电、燃气，通常是被一家市政下的国有公司独立管辖，一个城市的水表、电表、燃气表，它们的物联网项目跟着被该公司独立管理。
这边以水表和水务公司为例，它们的水表通常安装在城市的千家万户之中。而一个城市根据人口的分布，通常是分为人口居住密度比较高的中心城区 和人口密度比较稀疏的郊区。所以，水表在城市的地理空间分布上，有些地方高度密集，而有些地方非常稀疏。
比如下图的这个城市，河流上面的城区人口非常密集，下面的郊区人口稀疏。
在人口密集分布的城区，比如现在很多住宅，基本上是30层楼的高层楼住宅，一栋楼就会有100个~200个水表。 对于这栋楼，通常会采用有线的RS485、M-BUS或者无线的LORA仪表，然后为它们安装一个智能网关，然后再由该智能网关通过电信运营商的4G网络， 统一接入到水务公司的水务云平台。
在人口稀疏分布的郊区，或者有些小区物业对居民用水进行自我管理的，而水表公司的仪表只能接入到小区门口的物业总水表的。 对于这些水表分布非常稀疏的，水表公司也会安装LORA水表，接入附近的智能网关，在上报水务公司云平台的方案。 或者，水表直接NB-IoT网络接口，直接接入水务公司的云平台。
2.项目特点
由于一个城市中的水表数量非常庞大，基本上都是几十万，几百万级别，然后这些大量的水表分布到城市的千家万户。
水务公司的抄表和管网的维护，单纯的依靠水务公司的有限人力，是一个非常难以完成的任务，所以水务公司对自己的城市水表，一直致力于无人化管理。
但是，水务公司在进行无人化管理的时候，遇到了不少问题。
2.1 设备众多
中国是一个人口大国，一个城市的人口通常小的都有百万，大到上千万。那么，城市的水表通常都有几十万到几百万。
简单来说，就是设备的接入量非常大，通常需要先通过智能网关进行接入，然后再推送到水务公司的云平台。
2.2 厂商众多
水务公司的抄表项目规模比较大，水务公司通常会同时引入多家设备供应商进行竞争，仪表的型号往往是比较多样化的。
简单来说，就是设备型号众多，通常要求网关能够对这些不同厂商和不同型号的仪表同时具备接入能力。
2.3 组网复杂
一个城市的人口分布和建筑状况的差异，现场总线的有线接入、无线接入，广域网的无线接入，都会同时存在。
而且水务公司的数字化改造项目，通常都是分步改造的长期项目，加剧了这种组网状况的复杂性。
2.4 责任问题
水务公司的仪表涉及到居民的收费问题，向来是比较敏感的事情，容易一不小心就发生水务公司和居民的纠纷。 仪表计量的数据准确性和可追溯性，要求特别高。
对于智能网关，同时要求能够周期性的存储水表的历史数据，作为纠纷和排障时的依据。这一下就对智能网关有数据的存储要求。
3.解决方案
灵狐参与过众多的三表市政类型项目的方案设计。
灵狐认为，可以通过现场对居住密集区域以 边缘计算 为主，对居住稀疏区域 设备直连 为辅，以及云端支持 多种接入方式 的技术方案，来解决三表项目的难题。 这也是灵狐开发 Fox-Edge 的一个主要业务场景和出发点。
3.1 组网方式
灵狐认为，首先根据人口居住的密集区域和稀疏区域，然后再分别确定具体的现场部署方案。
现场侧，对居住密集区域以 边缘计算 为主，对居住稀疏区域 设备直连 为辅，以及云端支持 多种接入方式 的技术方案，来解决三表项目的难题。 这也是灵狐开发 Fox-Edge 的一个主要业务场景和出发点。
3.1.1 边缘计算
一个城市的市区，通常居住人口比较密集。或者，现代高层小区，通常会导致局部居住人口，高度密集。
通过在电信基站的机房里，安装一个LINUX工控机，然后部署一套Fox-Edge，然后再Fox-Edge中根据该机房的设备，选择具体的接入服务和设备解码器。
并为这些设备，进行适当的设备接入参数配置，就可以Fox-Edge边缘计算平台，就可以自动接入基站的这些设备了。
小区内的一栋高层居民楼，就有将近两百户家庭，相应的会密集安装两百个智能水表。
通过在该楼宇内，安装一个LINUX工控机，然后部署一套 Fox-Edge ，然后再Fox-Edge中根据该楼宇的智能水表，选择具体的接入服务和设备解码器。 并为这些智能水表，进行适当的智能水表接入参数配置，就可以Fox-Edge边缘计算平台，就可以自动接入楼宇中的这些智能水表了。
然后，再由 Fox-Edge 统一通过电信运营商的4G网络，上传到水务公司的 云平台
而楼宇中大量的智能水表，可以根据甲方的技术倾向和楼宇中的具体状况，通过有线的RS485或者无线的LORA从南向接入 Fox-Edge 工控机上。
备注：
LORA 作为一种无线通信技术，它可以绕过大量现场布线，带来的维护成本，在现代的物联网项目之中，比较受甲方青睐。 但是，LORA存在楼宇中的无线信号穿透墙体的问题，在楼宇内墙体对信号的衰减是阻碍LORA选型的主要因素。
RS485 或 M-BUS 作为一种廉价的有线技术，它不存在信号穿透问题。但是，它的综合布线成本和调试成本比较高， 所以当设备上量之后，很多工程商不愿意接受这种有线方案。
3.1.2 设备直连
一个城市的郊区，通常人口比较稀疏，可能方圆一千米，都没有几户人家，跟着现场部署的智能水表，也没几个。
那么，这时候采用自带 NB-IoT 这类走电信运营商的无线数据链路的智能水表，虽然单点成本和通信成本比较高， 但是在总体的部署成本上反而更有优势。
这些人口稀疏的地段，可以部署 NB-IoT 类的智能水表，一站式直通水务公司的 云平台
3.2系统架构
Fox-Edge能够接入这些五花八门的设备，在于就像智能手机一样，能够为这些设备按需安装对应的南向接入服务和解码器。 将这些设备的数据和操作，重新定义为标准化的Fox-Edge数据和操作，并能够在部署统一的北向接入服务，或者部署水务公司自己的管理服务后，接受管理中心的统一管理。
4.相关案例
某集成商用户，专注于智慧水务管理领域，需要对水务公司分布在城市中的智能水表，进行数字化运营的改造。
他们通过技术选型之后，选择了灵狐所提供的Fox-Edge技术方案，来解决当地水务公司的自来水抄表方案
5.1 物料的准备
该集成商，为每一栋楼或者居民片区，都独立安装一台小型工控机，硬件规格为4核CPU、4G内存、128G存储空间，作为部署Fox-Edge所需的标准化硬件平台。
由于基站中的各种智能设备，都具备RS485连接能力，所以他们选型的小型工控机自带RS232串口，然后为它配备一个RS232/485适配器。
5.2 软件的准备
该运营商，参照灵狐的帮助文档，在小型工控机之上，预先安装了Linux和Fox-Edge。
5.3 南向接入
该集成商通过中国移动这个甲方，获得了基站的设备供应商们的通信协议，然后参照Fox-Edge的范例，组织自己的JAVA开发人员，为这些设备编写了解码器。
其开发过程，参考了《通信协议开发》 的范例方案
同时在监控中心，部署了一套Fox-Cloud作为组件发布仓库
5.4 北向连接
该集成商，参考《第三方云平台》 的范例方案， 针对自己公司的私有化云平台，使用JAVA开发了一个数据推送服务，并部署到小型工控机上，负责Fox-Edge和自己云平台的对接。 通过这个北向服务，他们将Fox-Edge上采样数据，推送到部署在中国移动监控中心的私有化云平台之上。 同时该北向服务，也将监控中心侧的云平台发送的控制操作，对基站侧的Fox-Edge管理的智能设备，进行远程控制。
5.5 现场实施
工程人员，将在公司内部预先安装的Fox-Edge工控机，带到基站的现场安装后，让监控中心对该Fox-Edge工控机远程安装自己公司开发的解码器，并配置好参数和连通性测试。
最终，采样得到基站的各种智能设备的数据后，离开现场。
5.6 实施结果
借助Fox-Edge的边缘计算能力，该物联网集成商，成功实施了中国移动的基站管理项目，并在后续期间，自行开发了更多设备解码器，接入其他智能设备厂商的设备。
凭借Fox-Edge强大的设备接入能力，该物联网集成商，快速抢占了当地中国移动基站的节能项目。
6.总结
Fox-Edge，具有非常强大的接入能力，以及完善的系统，使得物联网厂商能够通过非常快速的自行开发解码器，接入各种种类的智能设备，帮助物联网企业完成项目的实施。