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智慧通訊 成就智慧未來
 

【作者: 朱殿國】   2017年11月03日 星期五

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在任一智慧電網方案中,選擇一個正確的通訊技術是成功部署智慧電網的關鍵。


本文將說明智慧電網方案的通訊基礎設施之關鍵考量因素,並探討遠距離無線通訊技術(Long Range Radio)的寶貴特點(包括提供99.5%以上的連網能力、適應能力與遠端存取能力),以及為何它會是智慧電網應用的最佳通訊技術。遠距離無線通訊是一種射頻(RF)技術,專為公共事業等級的應用所設計。


現今的公用事業通訊網路旨在涵蓋各種智慧電網應用。除了先進電表基礎建設(AMI)的部署之外,公用事業正在為下列各應用尋找關鍵通訊解決方案:


‧ 停電管理


‧ 漏電偵測


‧ 遠端關閉


‧ 照明控制


‧ 配電自動化(DA)


‧ GIS


‧ 需求響應(DR)


‧ 整合家用區域網路(HAN)


以上的每項應用都需要通訊和網路技術,且須具備相當的速度、可靠性和安全性,以符合公用事業的業務營運需求。在針對網路技術投資做出決策時,公用事業必須充分考慮到此決議對公用事業營運的長期影響。


成功的網路具需備靈活性

很多事情是取決於網路──計費和帳單、配電自動化和需求響應等等──這就是為什麼擁有一個高效和健全的網路是如此重要;工作人員需要一個兼備速度、可靠性和安全性的通訊系統。公用事業需要一個網路平台能針對從各種應用程式收集的資料進行優先排序,也就是系統整合與斷電管理的資訊。


通訊網路也應該是基於標準,而不是專有的。此外,它們必須為未來而設計,並且足夠靈活以支援公用事業及其客戶未來幾十年的需求。這些要求需要專用遠距離無線通訊方案來解決,通常必須低於GPRS的頻率,以利障礙物的滲透和覆蓋。


遠距離無線通訊可以支援哪些公用事業應用?

遠距離無線通訊是單點對多點的固定基地通訊技術,可支援:


‧ 智慧型電力及瓦斯儀表


‧ 智慧電網


‧ 智慧水網


‧ 智慧路燈


在專用頻譜中運作,能確保符合必要的安全標準,並為公用事業提供靈活且通用的解決方案,不須增加成本和複雜的「填寫」技術。遠距離無線通訊還具有許多優勢,從點到點或到基於測程的無線通訊網路;這都是為公用事業平台的基礎所設計。


技術特色

‧ 遠距離無線通訊:遠距離無線通訊的特點遠距離無線通訊設計,能提供99.5%以上的連網性,可連結至位於既有位置的儀表上,透過單一技術,形成國家、地區、城市級別的網際網路。


‧ 專用通訊網路:遠距離無線通訊提供高度連網性效能至現存量表、卓越的建築物滲透力、遠距離以及透過單一網路處理多項應用的必備能力。


‧ 安全性:遠距離無線通訊提供公用事業一個在專用無線通訊頻譜中運作的安全系統。終端的私密金鑰加密設置在每個智慧端點的單一金鑰加密製造點。


‧ 簡單和有效的安裝程序:遠距離無線通訊提供高連接效能,以連結至現有的儀表設置地點,且具備卓越的遠距離建築物滲透能力。該解決方案的最大優勢之一,便是在不依賴其他功能的前提下能順利連接,使其成為適用於所有環境的單一解決方案。


‧ 長期的適應力和遠端存取能力:這提供了遠距離更新和進行調頻類型升級的彈性,此功能可支援創新服務並加速因應服務需求改變的能力,使其在服務期間無需造訪端點。在基地台斷電的事件中,端點仍然具有與鄰近端點通訊的能力。


‧ 直接連接儀表:這種功能被幾乎每個市場都視為是一項優勢。這維持了儀表供應市場的獨立性,提高了儀表間通訊效能的可靠性並清楚劃分安裝和維護之間的分界。


‧ 多用途網路:該網路可以支援電力、瓦斯及水資源這些公用事業,且均在單一通訊基礎建設上運作。


表1

顧客

地形

地區km2

端點

實際上已連接

Power Stream

密集城市

800

325,000

99.1%

NVE (Nevada Electric)

密集的城市與人口稀少的鄉村

141,154

800,000

99.2%

PGE (Porland General)

人口密集城市與山區農村

10,360

800,000

99.2%

Southern Company

所有現存地形

317,000

3,937,000

99.5%


結論

在任一智慧電網方案中,選擇一個正確的通訊技術是智慧電表計畫成功部署的關鍵。這些智慧電網通訊網路必須是符合成本,且具有成熟的技術以實現99.5%以上的連網能力,並使其在長期的服務期間,持續保有卓越的營運表現。被選中的通訊技術,必須在每個配置智慧電網方案的國家展示其實際表現。遠距離無線通訊已被證明可達到、甚至超出公用事業對智慧電網通訊基礎設施的預期。


(本文作者朱殿國任職Xylem旗下品牌Sensus 亞太地區策略解決方案總監)


【科技小百科】

智慧電網通訊技術的關鍵考量面向


為了安裝可靠的智慧電網,需要將下列幾個要點列入考量,以便作為其通訊基礎建設:


‧ 支援多項應用:智慧電網技術不斷演進,為公用事業與客戶提供更多解決方案。一個穩固的通訊網路需具有足夠的頻寬及互操作性,才能夠在未來支援多種應用。


‧ 收集儲存、及資料傳輸安全:最佳的智慧電網可以抵禦入侵和其他惡意行為。選擇智慧電網解決方案時,務必確保已取得安全認證,且該技術跟通訊協定能保證解決方案是安全無虞的。


‧ 優先排序和資料分段:智慧電網經常產生可觀的資料量。管理恰當的話,這些資料將可讓公用事業更有效地回應顧客問題及制定策略性商業計劃。選擇具備資料管理系統的解決方案並執行以下工作:收集、儲存、驗證及管理資料。


‧ 擴增以適應未來科技需求:唯一可以確定的是改變必將發生,且智慧電網必須參與其中。在談到智慧電網通訊時,必須檢視它如何整合現在與未來的需求。


遠距離無線通訊案例研究


‧ 在2013年8月,遠距離無線通訊被英國政府選為GB智慧電表方案中的其中一種通訊技術,並使用400MHz授權頻寬上。遠距離無線通訊技術由Sensus提供,且使用FlexNetTM產品。遠距離無線通訊將被部署於橫跨北英格蘭及蘇格蘭,也是最複雜且最有迫切需求的三個地區,包含三個廣大農村及英國十大城市中的六個城市。在人口稀少的農村地帶,電表被埋在十年老建築的地窖中且訊號能成功穿透密集的建築物。遠距離無線通訊將會連接1,600萬個電表及瓦斯儀表,涵蓋1,000萬個家戶及小企業。網路覆蓋面積為113,255平方公里,約是50%的英國國土。


‧ 280MHz頻寬的遠距離無線通訊通訊試已被成功執行。地點位在密集地帶的東京市區,並透過Sensus FlexNet?遠距離無線通訊網路技術。這項試驗的目的是為了要驗證Sensus FlexNet?遠距離無線通訊技術其連接能力及效能表現,環境設定在模擬日本智慧電表的條件下,預先設定多種測試環境。在東京市區的280MHz頻寬觀察到非常好的結果,特別是在無線通訊傳播、繞射和建築物穿透效能。這些280MHz遠距離無線通訊的連線能力優於其他現存系統,並且適用於多個無線感測器網路應用,包含智慧電網。


‧ 在美國有許多不同的地方,遠距離無線通訊技術正在運作。會因為地點在農村、半城市、城市和人口密集區而有所不同。有超過400個客戶受惠於水、瓦斯及電力解決方案,有些是以州為單位,如內華達州和喬治亞州。在過去好幾年,這些公用事業已經將Sensus FlexNet?遠距離無線通訊應用於智慧電網。


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