【智能儀表】（3）需考慮兼容，兩種通信路徑漸成國際標准主流

在以往，能源類設備使用的通信大多是採用自有規格。但智能儀表卻要考慮到與各種設備的兼容性，因而應該隻採用國際標准方式。本文接著介紹國際市場上通用的通信技術的基礎。

在過去，從組成部件到使用的數據格式，電表和燃氣表等能源系統設備遵循的都是能源公司自行制定的標准。但近年來，由於系統設備技術水平的提高、安裝使用成本等原因，儀表類開始使用也可應用於消費類產品等的開放式技術。通信領域可說是這種趨勢的代表。智能儀表的通信功能更是在世界各個地區採用了多種多樣的開放技術。

連接儀表的路徑

智能儀表的通信路徑大致有兩條。與電力/燃氣公司管理儀表的“儀表數據管理系統（MDMS*）”連接的“A路徑”，連接企業、家庭中的電器和能源管理系統（EMS）的“B路徑”。通過在家庭設置能源管理系統構建的家庭內網絡，一般被稱為“家庭局域網（HAN，home area network）”，智能儀表經由B路徑與HAN相連（圖1）。 

圖1：連接智能儀表的通信網絡

包括連接電力公司系統的“A路徑”和連接企業、家庭內部能源管理系統的“B路徑”。通過在家庭內設置能源管理系統構筑的家庭內網絡通稱“家庭局域網”。各個國家和地區使用的技術種類繁多。

*儀表數據管理系統（meter data management system）：分析智能儀表發送來的抄表值，進行設定電價等操作的系統。

A路徑

A路徑通信主要有四個方式，（1）多跳傳輸近距離無線電波的廣域通信、（2）利用2G和3G等通信公司的廣域通信、（3）電力線通信、（4）公司自有專用線路。但（4）的用途是把匯總的智能儀表抄表值統一發送至公司的儀表數據管理系統，逐一匯總每塊智能儀表抄表值是使用（1）、（2）、（3）方法（圖2）。

圖2：A路徑的通信方式

前景看好的方式有三個：（1）利用近距離無線等，在智能儀表之間進行多跳傳輸通信的方式﹔（2）利用2G和3G等既有通信網的方式﹔（3）使用電力線通信，把輸電網作為通信基礎設施的方式。

首先，（1）是使智能儀表相互連接，構筑網狀網絡的方式。通過智能儀表之間相互收發數據形成網絡。智能儀表之間的通信使用近距離無線。例如，美國加利福尼亞州北部的大型能源企業太平洋燃氣和電力公司（PG&E），在A路徑使用900兆赫頻帶的近距離無線，構筑起了網狀網絡。儀表的抄表值通過無線進行Bucket Relay（傳遞水桶）式傳輸，逐一轉送至相鄰儀表，最終傳送到數據匯總設備。

多跳連接的優點在於可以將數據匯總設備設置在適當的場所，以提高智能儀表的容納效率，並且降低網絡的構筑成本。因為採用的是近距離無線，所以電波的發送功率小，可以降低智能儀表的功耗。但另一方面，這種方式也存在缺點，在簽約用戶不密集的地區，需要增加數據匯總設備的數量，反而會加大構筑成本。另外，匯總的抄表值要採用（2）、（3）、（4）等方法傳送至儀表數據管理系統。

（2）是利用2G和3G等手機網，在智能儀表與通信基站之間傳輸抄表值的方式。這種方式需要在每塊智能儀表裡嵌入3G等的信號收發模塊，構筑1對N的星形網絡。發送到基站的抄表值經由通信公司的線路傳送到儀表數據管理系統。這種方式的優點在於，使用已有的通信線路，便於降低網絡的構筑成本。

但缺點是無法覆蓋通信公司服務區之外的儀表。而且，每塊儀表都需要以高輸出功率發送無線電波，儀表的功耗會隨之加大。對於能夠確保電源的電表，這一點不成問題，但不適合以電池驅動為前提的燃氣表。某燃氣公司的工作人員解釋說，因為“燃氣表需要在不更換電池的情況下長期連續工作。如果使用2G和3G信號，輸出功率過大，電池很容易耗盡”（注1）。