引言
在Internet上搜尋到一篇應用筆記Wireless Technologies for
Smart Meters，搭配Yahoo字典、和Google翻譯等工具，我嘗試著將文章的片段翻譯成繁體中文版，希望大家對於Analog
Devices目前提供的能源解決方案能夠擁有些許認識。
摘要
技術的進步使得應用於電能、水、和瓦斯的機械式與機電式儀表，逐漸地被能夠展現進階功能的數位式儀表所取代。藉由掌握這些新型的工具，使用者開始從純粹的被動角色發展成更為主動的角色，進而能夠控制其消費習慣與定義其自身的節約能源策略。其中的關鍵詞就是“通訊”。透過新穎的技術，公用事業公司與使用者將能夠進行溝通，為主要資源的智慧型使用情境鋪設道路。智慧型儀表
使用智慧型儀表有多項優點。公用事業公司能夠受惠於自動化的資料蒐集，避免因為人工抄表而導致的人為失誤，最重要的是可以降低人力成本。此外，統計資料的蒐集會變得較為容易，使配電網的大小以及利用能夠獲得優化。診斷與即時的故障偵測功能使預期性的維護工作得以施行，進而實現更具效能與更為可靠的配電網。此外公用事業公司也可以提供額外的服務，例如依據當天不同時段為基礎的即時計價；當服務的成本較低時，部份的作業可以依時間遞延，這樣就能夠讓使用者節省費用、而公用事業公司則能夠有效的管理尖峰需求。
一旦連結至家庭網路時，智慧型儀表可以提供關於消費習慣的實用信息。想要了解一趟洗衣機之洗衣週期的能源消耗狀況、或是在花園澆水所需要的水量、及暖氣機的每日瓦斯消耗量便都可以實現。多項研究指出透過簡單的了解將可以達成20%甚至更多的節約。只要有機會能夠透過資源使用上的節制而省錢、以及可供採取行動以降低費用的技術，消費者就會加以利用，並實現高達50%的節約。智慧型儀表將能夠讓使用者降低主要資源的使用，節省公用事業公司的損失，最終則達成協助降低碳排放量，使地球成為一個更加環保的居住空間。
智慧型儀表的結構
一般的智慧型儀表方塊圖如下所示，依據應用電力、瓦斯、或水的計量需要而定，可能會有一或多組的感測器連接至前端電路，一個與電源管理電路連接至電力來源、通訊節點、以及作為系統管理用的微控制器。
可用於網路型抄表系統的多項技術中，其中兩種新興技術具有主導性，分別為無線短距離(short range devices，SRD)以及電力線通訊(power-line
communication，PLC)。PLC特別適合使用在電表方面，因為可供使用的電力線載體是免費的；至於水表與瓦斯表則因為欠缺適合的電力線載體，SRD成為了明顯的選擇。此外，瓦斯與水的儀表是以電池供電，因此功率消耗是一項極具關鍵性的因素。
為了要在功率消耗與通訊範圍之間達成最佳的權衡，儀表設計廠商選擇採用sub-GHz以下波段的無線電(像是在北美的915 MHz，在歐洲所採用的波段則為868 MHz與433 MHz，另外也開始採用169 MHz的波段)。除此之外，大部分的儀表生產廠商正在考慮採用2.4GHz的全球免費頻率波段，然而對於特定的功率消耗來說，在這些頻率中無線電通訊的距離都比sub-GHz以下無線電要短。對於可能會被設置於嚴苛環境中做為無線電傳播之用，例如地下室與地下坑洞的瓦斯與水量的儀表而言，更長的傳輸距離是極為重要的。水表抄錄—以Smart Metering公司開發的MultiReader系統為例
無線短距離傳輸方面的進步使得配水管網路的監測能夠實現。以往水的使用狀況是利用數學模型以及在配水管網路和使用者連結的輸入端進行零星的測量來監測，現在透過合適的硬體，就能夠使得配水管網路獲得適切管理的同步多重量測得以實現。
儀表可以執行自動抄表(automatic
meter reading，AMR)功能，這樣不僅能夠用來計算費用，也可以偵測網路中的損失。在輸入與輸出上進行同步而且經常性的量測，公用事業公司能夠以每月、每週、甚至每日為基礎進行水量的預算。使用這種方法可以更容易的偵測出網路中因為故障或是非法用水所造成的損失。公用事業公司也能夠為他們的客戶提供額外的服務，像是透過晚間或是高峰時段的耗損監測以提供用戶網路中的損失偵測功能。
電池供電的水量監測無線網路是一項困難的任務。儀表必須在嚴苛的環境中以有限的電力來源連續運作數年、10年、或甚至15年；舉凡無線電與電視的廣播、GSM基地台等波段外的干擾，抑或遠端遙控的電磁干擾的波段內干擾，皆會降低接收器的靈敏度，而且在某些情況下可能會造成接收器自身的阻斷；天氣狀況以及金屬物體(像是排水管或停放的汽車)也會使天線性能與無線電波的傳播受到影響；高濕度以及熱循環可能會誘發應力或是影響電池性能。
這些因素都會對系統整體可靠度產生影響，並且對於必須要維持在很低的維護成本造成衝擊。依據這些作業條件可以清楚地觀察到裝置應該要具有很高的靈敏度、對抗干擾的耐用度、以及很低的功率耗損。Smart Metering公司在現有的短距離裝置中建立了一項基準，並決定採用目前市場中在能夠符合這些高度嚴苛需求上具有最佳成績的Analog Devices的ADF702x無線收發器家族。
MultiReader系統
Smart Metering開發以ADF702x為基礎的MultiReader系統，用以因應需要進行水量監測的公用事業公司之需求。該系統由MultiReader-C水錶、MultiReader-R中繼器、以及MultiReader-G蒐集器所組成。
MultiReader-C是一組以電池供電的計數器，能夠連結高達3組的脈衝發射器裝置。儀表能夠提供即時的水量消耗狀態、依據固定日程儲存的資料、以及套用特定演算法則的量測程序。這些功能可以實現多種的服務，像是在不同點的同步量測、在特定時間間隔內的水量消耗、以及其它者如逆流、計數器關閉、與終端使用者的損失等的回報等實用訊息。
MultiReader-R是一組以電池供電的中繼器，通常會安裝在電線竿上，用以延伸單只儀表的距離。此裝置能夠與儀表、其它中繼器、以及蒐集器進行通訊。
應用於水錶之可靠無線網路的安裝與維護需要硬體、軟體、以及系統管理能力，而SmartMetering也隨著時間的演進不斷的對其進行開發。
觀察設置照片可以得知，MultiReader-C裡的每一組單元都鏈接至3組脈衝發射器裝置，典型的MultiReader-R則安裝於電線竿上。 Analog Devices之ISM波段收發器技術
Analog Devices的SRD收發器能夠涵蓋從75MHz至1GHz的頻率波段。最為廣泛採用的組件是ADF7020中等波段(100kHz至200 kHz，高達200 kbps)、ADF7021窄波段(9 kHz至25 kHz，高達32 kbps)、以及它們的衍生組件。彈性是這些組件的主要特色之一。有許多項參數都能夠加以編程，藉以在性能與功率消耗之間達成最佳的權衡。這些發射接收器容許ASK、FSK、OOK、GFSK、MSK調變形式，輸出功率可以在-16 dBm至+13 dBm之間加以編程，還具有許多適用於低雜訊放大器(low-noise
amplifier，LNA)的編程選項，便於針對靈敏度、線性度、以及電流耗損加以權衡。差動LNA輸入級、PA斜坡控制、以及高斯與上升餘弦資料的過濾，都有助於組件在複雜的電磁環境中適當的運作。
參考文獻
http://www.analog.com/static/imported-files/tech_articles/MS-2200.pdf
http://www.analog.com/static/imported-files/zh/tech_articles/MS-2200_cn.pdf
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