技術(shù)進步使得用具有先進功能的數(shù)字儀表取代能源、水和天然氣的機械和機電儀表成為可能。有了這些新工具，用戶正在從純粹的被動角色演變?yōu)楦鲃拥慕巧總€人都可以控制自己的消費習(xí)慣并定義自己的策略來節(jié)省資源。關(guān)鍵詞是“溝通”。借助新技術(shù)，公用事業(yè)和用戶可以進行通信，為智能使用主要資源的新場景鋪平了道路。

智能電表

使用智能電表有幾個優(yōu)點。公用事業(yè)公司可以從自動數(shù)據(jù)收集中受益，避免由于手動讀數(shù)而導(dǎo)致的人為錯誤，并最終降低勞動力成本。此外，統(tǒng)計數(shù)據(jù)的收集變得更加容易，從而可以優(yōu)化分配網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和利用率。診斷和瞬時故障檢測可實現(xiàn)預(yù)測性維護，從而形成更高效、更可靠的配電網(wǎng)絡(luò)。此外，公用事業(yè)公司可以根據(jù)一天中的不同時間段提供額外的服務(wù)，例如實時定價。一些操作可以及時推遲，當(dāng)服務(wù)成本較低時，允許用戶節(jié)省資金和公用事業(yè)，以有效管理高峰需求。

一旦連接到家庭網(wǎng)絡(luò)，智能電表就可以提供有關(guān)消費者習(xí)慣的有用信息。可以知道洗衣機循環(huán)的能耗、澆灌花園所需的水、供暖的每日燃?xì)庀牧?。一些研究表明，簡單的意識可以節(jié)省20%或更多。如果有機會通過限制資源使用來節(jié)省資金，并考慮到采取行動減少資源使用的技術(shù)，消費者將采取行動，節(jié)省高達50%。

智能電表將減少用戶側(cè)的主要資源，節(jié)省公用事業(yè)方面的損失，最終有助于實現(xiàn)減少碳排放的目標(biāo)，使地球成為一個更綠色的居住地。

智能電表結(jié)構(gòu)

智能電表的一般框圖如圖1所示。根據(jù)應(yīng)用、能源、燃?xì)饣蛩?，您可能將一個或多個傳感器連接到前端電子設(shè)備、具有相關(guān)電源管理電路的能源、通信節(jié)點和用于系統(tǒng)管理的微控制器。

圖1.智能電表框圖。

在實施聯(lián)網(wǎng)計量系統(tǒng)時，可以使用多種技術(shù)。然而，其中兩個正在成為主導(dǎo)：無線短距離（SRD）和電力線通信（PLC）。PLC特別適用于電能計量，是免費提供的電力線載體;對于水表和燃?xì)獗恚捎谌狈线m的電力線載波，SRD正成為顯而易見的選擇。此外，燃?xì)獗砗退碛呻姵毓╇?，因此功耗是一個非常關(guān)鍵的方面。

為了實現(xiàn)功耗和通信范圍之間的最佳權(quán)衡，電表設(shè)計人員正在選擇sub-GHz頻段的無線電，例如北美的915 MHz，而在歐洲，感興趣的頻段是868 MHz和433 MHz，對169 MHz頻段的興趣日益濃厚。此外，大多數(shù)電表制造商正在考慮 2.4 GHz 全球免費頻段;然而，對于給定的功耗，在這些頻率下通信的無線電比sub-GHz無線電具有更短的范圍。更寬的范圍對于燃?xì)獗砗退碇陵P(guān)重要，可以放置在惡劣的環(huán)境中進行射頻傳播，如地下室和地下坑。

水計量—由智能計量開發(fā)的多讀取器系統(tǒng)

無線短距離傳輸?shù)倪M步使配水網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測成為可能。曾經(jīng)使用數(shù)學(xué)模型和在配水網(wǎng)絡(luò)和用戶連接的輸入處進行零星測量來監(jiān)測用水量。如今，使用合適的硬件，可以執(zhí)行同步的多個測量，從而正確管理配電網(wǎng)絡(luò)。

該儀表允許AMR（自動抄表），可用于計費，但也可用于檢測網(wǎng)絡(luò)中的損失。通過對投入和輸出進行同步和頻繁的測量，公用事業(yè)公司可以每月、每周甚至每天執(zhí)行水預(yù)算。這樣，將更容易檢測由于故障或非法用水而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)損失。公用事業(yè)公司還可以為其客戶提供其他服務(wù)，例如通過在夜間或非高峰時段監(jiān)控消耗量來檢測用戶網(wǎng)絡(luò)中的損失。

用于水監(jiān)測的電池供電無線網(wǎng)絡(luò)是一項艱巨的任務(wù)。要求電表在惡劣的環(huán)境中以有限的能源工作數(shù)年、10 年甚至 15 年。由于無線電和電視廣播、GSM 基站等帶內(nèi)干擾源或遙控器等帶內(nèi)干擾源引起的電磁干擾會降低接收器靈敏度，在某些情況下會導(dǎo)致接收器本身受到阻塞。此外，天氣條件和排水管或停放的汽車等金屬物體會影響天線性能和無線電波傳播。高濕度水平和熱循環(huán)會感應(yīng)機械應(yīng)力或影響電池性能。

所有這些因素都會影響系統(tǒng)的整體可靠性，并影響必須保持非常低的維護成本。

鑒于這些工作條件，很明顯，該器件應(yīng)具有非常高的靈敏度、抗干擾能力和低功耗。智能計量部門對可用的短程器件進行了基準(zhǔn)測試，并決定采用ADI公司的ADF702x系列無線收發(fā)器，該系列被證明是市場上最好的無線收發(fā)器，可滿足這些高要求。

多閱讀器系統(tǒng)

智能計量開發(fā)了基于ADF702x系列的多讀卡器系統(tǒng)，以滿足公用事業(yè)公司對水監(jiān)測的需求。它由水表MultiReader-C，中繼器MultiReader-R和集中器MultiReader-G組成。

MultiReader-C 是一款電池供電的計數(shù)器，最多可連接三個脈沖發(fā)射器設(shè)備。該儀表可以提供實時用水量、基于固定日歷的存儲數(shù)據(jù)以及應(yīng)用特定算法處理的測量值。所有這些功能都允許多種服務(wù)，例如不同點的同步測量、指定時間間隔內(nèi)的用水量以及報告其他有用信息，如回流、計數(shù)器關(guān)閉和最終用戶損失。

MultiReader-R是一種電池供電的中繼器，通常安裝在桿子上，用于擴展單米的范圍。它能夠與儀表、其他中繼器和集中器通信。

MultiReader-G從儀表收集數(shù)據(jù)，并能夠通過GSM網(wǎng)絡(luò)與中心局進行通信。

安裝和維護用于水計量的可靠無線網(wǎng)絡(luò)需要硬件、軟件和系統(tǒng)管理功能，這些功能是智能計量隨著時間的推移而開發(fā)的。

ADI公司的ISM頻段收發(fā)器技術(shù)

ADI公司的SRD收發(fā)器可以覆蓋75 MHz至1 GHz的頻段。最受歡迎的器件是ADF7020中頻段（100 kHz至200 kHz，最高200 kbps）、ADF7021窄帶（9 kHz至25 kHz，最高32 kbps）及其衍生產(chǎn)品。靈活性是這些設(shè)備的主要特征之一?？梢詫Χ鄠€參數(shù)進行編程，以實現(xiàn)性能和功耗之間的最佳權(quán)衡。收發(fā)器支持ASK、FSK、OOK、GFSK、MSK調(diào)制方案、-16 dBm至+13 dBm范圍內(nèi)的可編程輸出功率，以及LNA的許多編程選項，以權(quán)衡靈敏度、線性度和電流消耗。差分LNA輸入級、PA斜坡控制以及高斯和升余弦數(shù)據(jù)濾波都有助于器件在復(fù)雜的電磁環(huán)境中正常工作。

在同一系列中，ADF7023嵌入了一個8位通信處理器，用于數(shù)據(jù)包處理、無線電控制和智能喚醒模式功能。通信處理器通過集成典型通信協(xié)議棧的較低層來減輕配套處理器的處理負(fù)擔(dān)。

審核編輯：郭婷