EN
EN
TH
CN

เทคโนโลยี NB-IoT กับ Smart Energy Application

เทคโนโลยีการสื่อสารได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง จากเทคโนโลยีการสื่อสารแบบใช้สาย (Wired communication) กลายมาเป็นเทคโนโลยีการสื่อสารแบบไร้สาย (Wireless communication) ซึ่งเทคโนโลยีการสื่อสารแบบไร้สายจะเป็นการส่งข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทางโดยปราศจากการเชื่อมต่อในเชิงกายภาพ แต่จะใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นตัวกลางในการรับส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ต้นทางกับปลายทาง ดังนั้นการสื่อสารแบบไร้สายจึงช่วยลดอุปสรรคในการสื่อสารระยะทางไกล รวมถึงไม่จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อในทางกายภาพระหว่างฝ่ายผู้รับและฝ่ายผู้ส่งอีกด้วย จึงสามารถลดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งลงได้ ด้วยเหตุผลนี้เองทำให้การสื่อสารแบบไร้สายได้รับความนิยมและเกิดการพัฒนาอย่างต่อเนื่องจากอดีตจนถึงปัจจุบัน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งที่ช่วยพัฒนาคุณภาพการใช้ชีวิต การเรียนรู้ การทำงาน ความปลอดภัย ความบันเทิง การทำงานในสถานที่ที่ห่างไกล เช่น การสาธารณสุขทางไกล และยังเป็นส่วนสำคัญที่นำไปสู่การเป็นเมืองอัจฉริยะ (Smart City) ในอนาคตได้อีกด้วย

สำหรับเมืองอัจฉริยะหรือ Smart City นั้น ทางสำนักงานส่งเสริมเศรษฐกิจดิจิทัลหรือดีป้าได้มีการจำแนกประเภทของเทคโนโลยีที่เป็นที่มาของการเป็นเมืองอัจฉริยะโดยพิจารณาจากความเป็นอัจฉริยะ 7 ด้านดังต่อไปนี้

  • Smart Environment เน้นการบริหารจัดการด้านสิ่งแวดล้อม เช่น น้ำ อากาศ ขยะ
  • Smart Governance เน้นพัฒนาระบบข้อมูล (Big data) และระบบบริการภาครัฐเพื่ออำนวยความสะดวกแก่ประชาชน
  • Smart Economy เน้นการใช้เทคโนโลยีเพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มในระบบเศรษฐกิจ และบริหารจัดการทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพ
  • Smart Energy เน้นการบริหารจัดการด้านพลังงาน สร้างความมั่นคงด้านพลังงานในพื้นที่
  • Smart Mobility เน้นพัฒนาด้านการจราจรและขนส่งอัจฉริยะ เชื่อมโยงระบบขนส่งที่หลากหลาย เพิ่มความสะดวกและปลอดภัยในการเดินทาง
  • Smart Living เน้นพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกให้ประชาชนมีคุณภาพชีวิตที่ดี มีความปลอดภัย
  • Smart People เน้นพัฒนาองค์ความรู้ ทักษะ และสิ่งแวดล้อมที่เอื้อต่อการเรียนรู้ของประชาชน

ความเป็นเมืองอัจฉริยะในแต่ละด้านนั้นมีความต้องการใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน สำหรับบทความนี้จะอธิบายองค์ประกอบหนึ่งของเทคโนโลยีโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ หรือ Smart Grid ซึ่งเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีด้าน Smart Energy หรือการใช้พลังงานอัจฉริยะนั่นเอง

Smart Grid เป็นระบบโครงข่ายสำหรับส่งไฟฟ้าอัจฉริยะแบบครบวงจรโดยใช้เทคโนโลยีดิจิทัลมาบริหารจัดการการใช้ไฟฟ้า โดยมีขอบเขตของเทคโนโลยีครอบคลุมตั้งแต่การผลิตไฟฟ้า การส่งไฟฟ้า การจำหน่ายไฟฟ้า ไปจนถึงส่วนของผู้บริโภคที่ปลายทาง โดยระบบ Smart Grid จะเก็บข้อมูลการใช้งานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจริง เป็นการเก็บข้อมูลพฤติกรรมการใช้ไฟฟ้าของผู้ใช้ไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์ที่เรียกว่า Smart Meter แบบ Real Time ข้อมูลที่ได้จาก Smart Meter นี้ ถือเป็นข้อมูลที่สำคัญที่ช่วยให้ผู้ผลิตและจำหน่ายไฟฟ้าสามารถเห็นพฤติกรรมการใช้ไฟฟ้าทั้งหมด โดยนำข้อมูลเหล่านั้นมาวิเคราะห์ผ่านเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence: AI) ผลที่ได้สามารถใช้ในการการบริหารจัดการการผลิตและจำหน่ายไฟฟ้าให้พอเพียงแก่ความต้องการในแต่ละช่วงเวลา มีความเสถียร ลดปัญหาไฟฟ้าดับ อีกทั้งยังสามารถรองรับการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทางเลือกที่สะอาด (Green Energy) เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานน้ำ ฯลฯ ซึ่งเชื่อมต่ออยู่ในระบบโครงข่ายไฟฟ้าและเลือกใช้แหล่งพลังงานที่เหมาะสม เพื่อให้โครงข่ายไฟฟ้ามีประสิทธิภาพสูงสุดและมีความเสถียรตลอดเวลา

ปัจจุบัน ประเทศไทยมีผู้ใช้ไฟฟ้ารวมทั้งสิ้นประมาณ 24 ล้านราย (ข้อมูลจาก กฟน. และ กฟภ. ในปี 2563) ดังนั้น การที่เทคโนโลยี Smart Grid จะสามารถรวบรวมข้อมูลการใช้พลังงานไฟฟ้าจากผู้ใช้ไฟฟ้าจำนวนหลายสิบล้านรายนั้น จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่เรียกว่า Smart Meter ซึ่งทำหน้าที่ตรวจวัดปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าของผู้ใช้งานแต่ละราย แล้วส่งข้อมูลไปยังระบบประมวลผลส่วนกลางเพื่อรวบรวมและวิเคราะห์พฤติกรรมการใช้พลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจริงในแต่ละช่วงเวลา ซึ่งจะไม่สามารถทำได้เลยถ้าไม่มีเทคโนโลยีการสื่อสารแบบไร้สายเข้ามาช่วย

ในอดีตมิเตอร์สำหรับวัดปริมาณการใช้ไฟฟ้าเป็นที่รู้จักกันในชื่อ “มิเตอร์จานหมุน” ซึ่งมิเตอร์จานหมุนนี้เป็นมิเตอร์แบบอนาล็อกไม่สามารถส่งข้อมูลออกมาได้ ต้องใช้วิธีการจดแล้วจึงนำข้อมูลที่จดไปคำนวณเป็นค่าไฟฟ้า จึงไม่สามารถนำข้อมูลไปใช้ประโยชน์ได้มากนักเนื่องจาก 1 เดือนเก็บข้อมูลปริมาณการใช้ไฟฟ้ารวมเพียงครั้งเดียวผ่านการดูที่หน้าปัด (Display) ของตัวมิเตอร์ ต่อมาจึงมีการพัฒนาดิจิทัลมิเตอร์ (Digital Meter) เพื่อให้สามารถส่งข้อมูลออกมาได้โดยผ่านโปรแกรมเฉพาะทาง โดยดิจิทัลมิเตอร์นี้สามารถบันทึกข้อมูลได้แบบ Real time ทำให้สามารถวิเคราะห์ข้อมูลได้ละเอียดขึ้น สามารถบอกได้ว่าในแต่ละช่วงเวลามีการใช้ไฟฟ้าแตกต่างกันอย่างไร ถือเป็นจุดเริ่มต้นในการวิเคราะห์พฤติกรรมการใช้งานของผู้ใช้ไฟฟ้าได้


ภาพที่ 1 ตัวอย่างการใช้ Smart Grid ของโครงการพัฒนาโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะของ กฟภ.

ตัวอย่างของโครงการ Smart Grid ในประเทศไทย ได้แก่ โครงการพัฒนาโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะของ กฟภ. (การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค) ซึ่งได้นำร่องที่เมืองพัทยา จ.ชลบุรี โดยมีกำหนดที่จะติดตั้ง Smart meter จำนวนประมาณ 120,000 ชุด เพื่อใช้ในการบริหารจัดการระบบไฟฟ้า ทำให้สามารถบริหารจัดการการผลิต การส่ง และการจำหน่ายพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งถ้าไม่มีเทคโนโลยีด้านการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพ โครงการนี้ย่อมไม่สามารถเกิดขึ้นมาได้

อย่างไรก็ตามเทคโนโลยี Smart Meter ก็ยังมีข้อจำกัดในการนำไปใช้งาน เนื่องจากต้องมีอุปกรณ์เสริมในการส่งข้อมูลจากตัว Smart meter ไปยังส่วนเก็บข้อมูล แม้จะถูกพัฒนามาเป็นการเชื่อมต่อแบบไร้สาย (Wireless communication) แล้วก็ตาม แต่ในปัจจุบันเราสามารถนำเทคโนโลยี IoT มาประยุกต์ใช้กับ Smart meter ได้ ซึ่งเทคโนโลยีที่ถูกเลือกนำมาใช้คือ NB-IoT (Narrowband Internet of Things) เป็นเทคโนโลยีแบบ Low Power Wide Area Network (LPWAN) ซึ่งเป็นระบบโครงข่ายที่ถูกพัฒนามาเพื่อให้อุปกรณ์ต่างๆ สามารถเชื่อมต่อเข้าหากันได้โดยผ่านโครงข่ายของสัญญาณโทรศัพท์เคลื่อนที่ หรือถ้าจะให้เข้าใจได้ง่ายที่สุดก็คือ เพียงแค่มีซิมการ์ดของผู้ให้บริการติดตั้งในอุปกรณ์ ก็สามารถทำให้อุปกรณ์นั้นๆเชื่อมต่อและส่งข้อมูลหากันได้ ข้อดีของอุปกรณ์ที่ใช้ระบบ NB-IoT มีดังนี้

  • ใช้พลังงานไฟฟ้าต่ำ ถ้าส่งข้อมูลในปริมาณที่เหมาะสม (เช่น ข้อมูลการใช้พลังงานไฟฟ้าแบบ Real time) จึงช่วยทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ของอุปกรณ์ IoT สามารถอยู่ได้นาน (อาจถึง 10 ปี)
  • รองรับปริมาณอุปกรณ์ IoT ได้สูงสุดในระดับแสนตัวต่อสถานีฐาน ทำให้ไม่ต้องลงทุนสร้างสถานีฐานเป็นจำนวนมาก
  • รัศมีครอบคลุมของเครือข่ายต่อหนึ่งสถานีฐาน กระจายได้มากกว่า 10 ก.ม. สามารถครอบคลุมพื้นที่ได้กว้างมาก และแม้จะติดตั้งในตัวอาคารก็ยังรับสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ
  • สามารถพัฒนาเครือข่ายให้เปิดใช้บริการได้อย่างรวดเร็ว เพราะออกแบบอุปกรณ์ให้ใช้ร่วมกับ โครงข่าย 4G ในปัจจุบันได้


ภาพที่ 2 ความเหมาะสมของการเชื่อมต่อเครือข่ายกับอุปกรณ์ IoT

จะเห็นได้ว่าเทคโนโลยี NB-IoT เหมาะที่จะนำไปใช้เชื่อมต่อเครือข่ายกับอุปกรณ์ IoT ที่เน้นการอ่านค่าจากข้อมูล Sensor และรับคำสั่งจาก Server หรือ Cloud ส่วนกลางเป็นหลัก เช่น Smart meter หรือ Environment sensor เป็นต้น แต่ไม่เหมาะกับงานที่ต้องส่งไฟล์ขนาดใหญ่หรือวิดีโอขึ้นไปประมวลผลที่ส่วนกลาง รวมทั้งไม่เหมาะที่จะติดตั้งกับอุปกรณ์หรือยานพาหนะที่ต้องเคลื่อนที่ตลอดเวลา ดังนั้นการนำเทคโนโลยี NB-IoT มาใช้ในระบบ Smart Grid จึงมีความเหมาะสมเป็นอย่างมาก เพราะข้อมูลที่ต้องการส่งจาก Smart meter เป็นเพียง Data ไม่ใช่ไฟล์ข้อมูลที่มีขนาดใหญ่ อีกทั้งตัว Smart meter เองก็ถูกติดตั้งอยู่กับ ที่จึงไม่มีผลกับการสื่อสารด้วยเทคโนโลยี NB-IoT แต่อย่างใด

ตัวอย่างการนำเทคโนโลยี NB-IoT มาใช้ในด้าน Smart Energy ในประเทศไทยคือ ทางมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ (มจพ.) และ AIS ได้ร่วมพัฒนาและทดสอบ IoT Smart Meter นวัตกรรมมิเตอร์ไฟฟ้าอัจฉริยะบนโครงข่าย NB-IoT ได้สำเร็จ โดย Smart Meter จะส่งข้อมูลด้วยเทคโนโลยี NB-IoT ไปยัง Meter Data Management System ซึ่งจะมีการแสดงผลผ่านระบบ Cloud ทำให้สามารถเข้าถึงข้อมูลได้ผ่านการเชื่อมต่อ Internet ในหลากหลายประเภทอุปกรณ์ ผลการทดสอบประสบความสำเร็จเป็นอย่างดี สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์ IoT ประเภทอื่นได้ เช่น มิเตอร์น้ำประปา มิเตอร์แก๊ส หรืออุปกรณ์ Sensor อื่นๆได้ และคาดว่าจะช่วยลดปัญหาการลงทุนสร้างและบำรุงรักษาโครงข่ายสื่อสารสำหรับอุปกรณ์ Smart device ได้ เป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการนำ Smart meter หรือ Smart sensor ไปใช้งานในอนาคต


ภาพที่ 3 ตัวอย่างการนำเทคโนโลยี NB-IoT มาใช้ในด้าน Smart Energy ในประเทศไทย

จะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีสื่อสารแบบ NB-IoT ที่ถูกพัฒนาขึ้นนั้น สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในด้าน Smart Energy ได้เป็นอย่างดี มีส่วนช่วยในการลดค่าใช้จ่ายในการลงทุน ช่วยให้การทำงานง่ายขึ้น ต้องการการดูแลรักษาน้อย แต่ยังสามารถได้ข้อมูลที่จำเป็นมาวิเคราะห์ตามความต้องการ ในอนาคตอันใกล้นี้ คาดว่าอุปกรณ์ที่รองรับระบบ NB-IoT จะมีความหลากหลายมากขึ้น และน่าจะเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายต่อไป

โดย นายอรรถพล ห้วยหงษ์ทอง

สาขาภาคเหนือตอนล่าง

สำนักงานส่งเสริมเศรษฐกิจดิจิทัล

อ้างอิงจาก