技術進步使得用具有先進功能的數字儀表取代能源、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為更主動的角色，每個人都可以控制自己的消費習慣并定義自己的策略來節省資源。關鍵詞是“溝通”。借助新技術，公用事業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點。公用事業公司可以從自動數據收集中受益，避免由于手動讀數而導致的人為錯誤，并最終降低勞動力成本。此外，統計數據的收集變得更加容易，從而可以優化分配網絡的規模和利用率。診斷和瞬時故障檢測可實現預測性維護，從而形成更高效、更可靠的配電網絡。此外，公用事業公司可以根據一天中的不同時間段提供額外的服務，例如實時定價。一些操作可以及時推遲，當服務成本較低時，允許用戶節省資金和公用事業，以有效管理高峰需求。

一旦連接到家庭網絡，智能電表就可以提供有關消費者習慣的有用信息。可以知道洗衣機循環的能耗、澆灌花園所需的水、供暖的每日燃氣消耗量。一些研究表明，簡單的意識可以節省20%或更多。如果有機會通過限制資源使用來節省資金，并考慮到采取行動減少資源使用的技術，消費者將采取行動，節省高達50%。

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

智能電表結構

智能電表的一般框圖如圖1所示。根據應用、能源、燃氣或水表，您可能將一個或多個傳感器連接到前端電子設備、具有相關電源管理電路的能源、通信節點和用于系統管理的微控制器。

圖1.智能電表框圖。

在實施聯網計量系統時，可以使用多種技術。然而，其中兩個正在成為主導：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;對于水表和燃氣表，由于缺乏合適的電力線載波，SRD正成為顯而易見的選擇。此外，燃氣表和水表由電池供電，因此功耗是一個非常關鍵的方面。

為了實現功耗和通信范圍之間的最佳權衡，電表設計人員正在選擇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。更寬的范圍對于燃氣表和水表至關重要，可以放置在惡劣的環境中進行射頻傳播，如地下室和地下坑。

水計量—由智能計量開發的多讀取器系統

無線短距離傳輸的進步使配水網絡的監測成為可能。曾經使用數學模型和在配水網絡和用戶連接的輸入處進行零星測量來監測用水量。如今，使用合適的硬件，可以執行同步的多個測量，從而正確管理配電網絡。

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

用于水監測的電池供電無線網絡是一項艱巨的任務。要求電表在惡劣的環境中以有限的能源工作數年、10 年甚至 15 年。由于無線電和電視廣播、GSM 基站等帶內干擾源或遙控器等帶內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會感應機械應力或影響電池性能。

所有這些因素都會影響系統的整體可靠性，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測試，并決定采用ADI公司的ADF702x系列無線收發器，該系列被證明是市場上最好的無線收發器，可滿足這些高要求。

多閱讀器系統

智能計量開發了基于ADF702x系列的多讀卡器系統，以滿足公用事業公司對水監測的需求。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器，最多可連接三個脈沖發射器設備。該儀表可以提供實時用水量、基于固定日歷的存儲數據以及應用特定算法處理的測量值。所有這些功能都允許多種服務，例如不同點的同步測量、指定時間間隔內的用水量以及報告其他有用信息，如回流、計數器關閉和最終用戶損失。

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從儀表收集數據，并能夠通過GSM網絡與中心局進行通信。

安裝和維護用于水計量的可靠無線網絡需要硬件、軟件和系統管理功能，這些功能是智能計量隨著時間的推移而開發的。

ADI公司的ISM頻段收發器技術

ADI公司的SRD收發器可以覆蓋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）及其衍生產品。靈活性是這些設備的主要特征之一。可以對多個參數進行編程，以實現性能和功耗之間的最佳權衡。收發器支持ASK、FSK、OOK、GFSK、MSK調制方案、-16 dBm至+13 dBm范圍內的可編程輸出功率，以及LNA的許多編程選項，以權衡靈敏度、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據濾波都有助于器件在復雜的電磁環境中正常工作。

在同一系列中，ADF7023嵌入了一個8位通信處理器，用于數據包處理、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議棧的較低層來減輕配套處理器的處理負擔。

審核編輯：郭婷