雙向通信智能電表推動智能聯(lián)網(wǎng)世界

? 　隨著個人和產(chǎn)業(yè)以創(chuàng)新性的方式來使用聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成“物聯(lián)網(wǎng)”的設(shè)備數(shù)量持續(xù)快速增長。機器到機器（M2M）通信具有無限的可能性，對于正在興起的智能能源來說是一個比較突出的技術(shù)領(lǐng)域。隨著家庭電表、個人設(shè)備和電器開始相互連接，將形成一個更大的和更加全面的環(huán)境，有利于人們做出更加明智的能源消費決策。把家庭與本地互聯(lián)網(wǎng)中的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接到智能電網(wǎng)，可以實現(xiàn)業(yè)主與電力公司之間的雙向通信，這樣的情景正在日益成為現(xiàn)實。

　　據(jù)市場調(diào)研公司IHS預(yù)測指出，到2016年年底，全球智能電表的安裝量將翻番，推動通信電表達(dá)到35%左右的滲透率。IHS表示，截止到2011年年底，在全球已安裝的14.3億臺電表中，帶有“智能”通信功能的電表占比不到18%。而且這些電表包括老式的單向先進(jìn)抄表系統(tǒng)（AMR）和帶有通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）功能的商業(yè)與工業(yè)電表，以及可提供雙向通信的住宅用智能電表。

　　據(jù)IHS公司，從2012年到2014年，全球智能電表出貨量將保持穩(wěn)定，并且依賴中國、巴西和印度等發(fā)展中經(jīng)濟體。隨著歐洲智能電表項目的投入運行，全球智能電表出貨量將在2015年出現(xiàn)強勁增長。IHS公司表示，預(yù)計各種固定網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電表將在全球各地安裝，從比較簡單的RS485有線型電表到下一代智能雙向PLC-OFDM電表。其中，中國目前被視為“高級電表唯一的一個重要市場”，2011年智能電表出貨量達(dá)4，000萬個左右。

　　IMS Research公司的首席分析師Markides評論道：“未來五年，多數(shù)發(fā)達(dá)國家和正在進(jìn)行工業(yè)化的發(fā)展中國家，其智能電表市場將蓬勃發(fā)展。不論是為了節(jié)省勞動力成本，配合其它智能電網(wǎng)計劃，還是為了降低非技術(shù)性損耗，全球各地的電力企業(yè)都在加快采用智能電表?！?/p>

　　本文將全面介紹Smart Energy Profile 2.0（SEP），這是智能能源市場中新出現(xiàn)的一個標(biāo)準(zhǔn)，由ZigBee聯(lián)盟（ZigBee Alliance）開發(fā)。如果對SEP 2.0有一些基本的了解，軟件開發(fā)者就能更好地選擇適合智能能源應(yīng)用開發(fā)的嵌入軟件。

　　物聯(lián)網(wǎng)的一個新前沿

　　物聯(lián)網(wǎng)是非常流行的概念，描繪出一副激動人心的未來圖景：冰箱可以自己檢查儲藏了哪些食品，在你快要下班時通過郵件給你發(fā)送一份食品采購清單；你的住宅把室溫調(diào)整到最佳水平，準(zhǔn)備迎接你；烤箱預(yù)熱食物，為晚餐做準(zhǔn)備。內(nèi)嵌功能強大的處理器、傳感器和無線連接性的器件快速增長，給設(shè)備帶來更多的功能及更高的智能，引領(lǐng)我們走向智能聯(lián)網(wǎng)世界。

　　這些技術(shù)的一個應(yīng)用是改善能源消費，也稱為“智能能源”。智能能源的概念，就是在家庭內(nèi)部控制能源使用，以及利用聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和智能電網(wǎng)從家庭外部控制能源使用，目標(biāo)是優(yōu)化能源生產(chǎn)、分配和使用。家庭網(wǎng)絡(luò)與電網(wǎng)之間的雙向通信，為改善該應(yīng)用的可靠性與穩(wěn)定性創(chuàng)造了條件。

　　智能電網(wǎng)與智能家庭（智能電器，網(wǎng)關(guān)等等）以及智能表（電表，煤氣表，水表）是智能能源生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵要素。智能家電通常是那些消費者每天都要接觸的設(shè)備。讓這些設(shè)備能夠彼此通信，而且消費者可以對其加以控制，將帶來極大的便利。有一些產(chǎn)品（智能恒溫器、智能開關(guān)、智能冰箱等等），目前已經(jīng)具備一定程度的智能和無線連接性。有些比較先進(jìn)的電器具有內(nèi)置Web服務(wù)器，可以與聯(lián)網(wǎng)家庭中的其它設(shè)備互動。智能電表是這些家庭（和辦公室）的網(wǎng)關(guān)，收集和測量資源使用情況，然后與智能電網(wǎng)分享其中的部分或者全部信息。隨后智能電網(wǎng)再根據(jù)這些信息采取必要措施，比如負(fù)荷調(diào)整、削峰，甚至是需求方面的管理。

　　智能能源設(shè)備，除了要執(zhí)行自身的標(biāo)準(zhǔn)功能以外，還必須能夠與本地網(wǎng)絡(luò)中的其它智能能源設(shè)備進(jìn)行通信，能發(fā)送和接收相關(guān)信息（計費、使用量、提醒等等）。數(shù)據(jù)的交換不僅可以改善整體效率和容錯，而且可以優(yōu)化能源消耗情況。智能電表收集使用量數(shù)據(jù)并發(fā)送給能源提供商，并使得消費者能夠監(jiān)控和管理自己的能源消費。換句話說，使用量數(shù)據(jù)從消費者流向能源提供商，同時，計價數(shù)據(jù)則從能源提供商流向消費者。這種雙向信息流動使得消費者可以自主管理能源消費。這種雙向的實時通信，使能源提供商能夠改善計劃工作和能源銷售。

　　對智能能源設(shè)計進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化

　　隨著多家制造商在設(shè)計智能能源系統(tǒng)，在一個網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備應(yīng)該能夠互操作，這點變得日益明顯。ZigBee聯(lián)盟正在制訂一個名為“Smart Energy Profile 2.0（SEP 2.0）”的標(biāo)準(zhǔn)，以幫助規(guī)范對智能能源生態(tài)系統(tǒng)的許多環(huán)節(jié)的要求，包括設(shè)備通信、連接性和信息共享等。

　　SEP 2.0指導(dǎo)設(shè)備之間如何相互通信。它定義了可以控制的各種設(shè)備屬性，這些屬性（也被稱為“資源”）分成邏輯組一起運行，執(zhí)行SEP 2.0的各種功能（被稱為“指令集”）。例如，抄表系統(tǒng)或計費系統(tǒng)都是專用指令集。智能電表等設(shè)備執(zhí)行一個或多個指令集，提供用量統(tǒng)計和趨勢等增值服務(wù)。能源提供商或者消費者可以利用這些費用統(tǒng)計與趨勢，分別加強對服務(wù)或者使用情況的管理。

　　指令集及其在設(shè)備中的資源可以通過HTTP URL訪問。這些設(shè)備利用mDNS和DNS-SD等技術(shù)，動態(tài)地尋找網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)服務(wù)，然后自行注冊，進(jìn)一步訪問其它資源來執(zhí)行SEP 2.0功能。為了創(chuàng)造真正的可以互操作的聯(lián)網(wǎng)智能能源設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)，必須使用基于TCP/UDP和IP的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。設(shè)備支持安全特性非常重要，因為外圍網(wǎng)絡(luò)可能帶來安全隱患，而且更重要的是，設(shè)備還向能源網(wǎng)絡(luò)提供訪問權(quán)限。由于許多智能設(shè)備提供連續(xù)的、可靠的和實時的數(shù)據(jù)，所以他們必須“永遠(yuǎn)在線”和“保持連接”，這要求所有智能能源設(shè)備自身必須節(jié)能。最后，他們也必須支持有線及無線聯(lián)網(wǎng)。