双向通信智能电表推动智能联网世界

  　随着个人和产业以创新性的方式来使用联网设备和网络，构成“物联网”的设备数量持续快速增长。机器到机器（M2M）通信具有无限的可能性，对于正在兴起的智能能源来说是一个比较突出的技术领域。随着家庭电表、个人设备和电器开始相互连接，将形成一个更大的和更加全面的环境，有利于人们做出更加明智的能源消费决策。把家庭与本地互联网中的联网设备连接到智能电网，可以实现业主与电力公司之间的双向通信，这样的情景正在日益成为现实。

　　据市场调研公司IHS预测指出，到2016年年底，全球智能电表的安装量将翻番，推动通信电表达到35%左右的渗透率。IHS表示，截止到2011年年底，在全球已安装的14.3亿台电表中，带有“智能”通信功能的电表占比不到18%。而且这些电表包括老式的单向先进抄表系统（AMR）和带有通用分组无线业务（GPRS）功能的商业与工业电表，以及可提供双向通信的住宅用智能电表。

　　

　　据IHS公司，从2012年到2014年，全球智能电表出货量将保持稳定，并且依赖中国、巴西和印度等发展中经济体。随着欧洲智能电表项目的投入运行，全球智能电表出货量将在2015年出现强劲增长。IHS公司表示，预计各种固定网络技术的电表将在全球各地安装，从比较简单的RS485有线型电表到下一代智能双向PLC-OFDM电表。其中，中国目前被视为“高级电表唯一的一个重要市场”，2011年智能电表出货量达4，000万个左右。

　　IMS Research公司的首席分析师Markides评论道：“未来五年，多数发达国家和正在进行工业化的发展中国家，其智能电表市场将蓬勃发展。不论是为了节省劳动力成本，配合其它智能电网计划，还是为了降低非技术性损耗，全球各地的电力企业都在加快采用智能电表。”

　　本文将全面介绍Smart Energy Profile 2.0（SEP），这是智能能源市场中新出现的一个标准，由ZigBee联盟（ZigBee Alliance）开发。如果对SEP 2.0有一些基本的了解，软件开发者就能更好地选择适合智能能源应用开发的嵌入软件。

　　物联网的一个新前沿

　　物联网是非常流行的概念，描绘出一副激动人心的未来图景：冰箱可以自己检查储藏了哪些食品，在你快要下班时通过邮件给你发送一份食品采购清单；你的住宅把室温调整到最佳水平，准备迎接你；烤箱预热食物，为晚餐做准备。内嵌功能强大的处理器、传感器和无线连接性的器件快速增长，给设备带来更多的功能及更高的智能，引领我们走向智能联网世界。

　　这些技术的一个应用是改善能源消费，也称为“智能能源”。智能能源的概念，就是在家庭内部控制能源使用，以及利用联网设备、网络和智能电网从家庭外部控制能源使用，目标是优化能源生产、分配和使用。家庭网络与电网之间的双向通信，为改善该应用的可靠性与稳定性创造了条件。

　　智能电网与智能家庭（智能电器，网关等等）以及智能表（电表，煤气表，水表）是智能能源生态系统中的关键要素。智能家电通常是那些消费者每天都要接触的设备。让这些设备能够彼此通信，而且消费者可以对其加以控制，将带来极大的便利。有一些产品（智能恒温器、智能开关、智能冰箱等等），目前已经具备一定程度的智能和无线连接性。有些比较先进的电器具有内置Web服务器，可以与联网家庭中的其它设备互动。智能电表是这些家庭（和办公室）的网关，收集和测量资源使用情况，然后与智能电网分享其中的部分或者全部信息。随后智能电网再根据这些信息采取必要措施，比如负荷调整、削峰，甚至是需求方面的管理。

　　智能能源设备，除了要执行自身的标准功能以外，还必须能够与本地网络中的其它智能能源设备进行通信，能发送和接收相关信息（计费、使用量、提醒等等）。数据的交换不仅可以改善整体效率和容错，而且可以优化能源消耗情况。智能电表收集使用量数据并发送给能源提供商，并使得消费者能够监控和管理自己的能源消费。换句话说，使用量数据从消费者流向能源提供商，同时，计价数据则从能源提供商流向消费者。这种双向信息流动使得消费者可以自主管理能源消费。这种双向的实时通信，使能源提供商能够改善计划工作和能源销售。

　　对智能能源设计进行标准化

　　随着多家制造商在设计智能能源系统，在一个网络中的所有设备应该能够互操作，这点变得日益明显。ZigBee联盟正在制订一个名为“Smart Energy Profile 2.0（SEP 2.0）”的标准，以帮助规范对智能能源生态系统的许多环节的要求，包括设备通信、连接性和信息共享等。

　　SEP 2.0指导设备之间如何相互通信。它定义了可以控制的各种设备属性，这些属性（也被称为“资源”）分成逻辑组一起运行，执行SEP 2.0的各种功能（被称为“指令集”）。例如，抄表系统或计费系统都是专用指令集。智能电表等设备执行一个或多个指令集，提供用量统计和趋势等增值服务。能源提供商或者消费者可以利用这些费用统计与趋势，分别加强对服务或者使用情况的管理。

　　指令集及其在设备中的资源可以通过HTTP URL访问。这些设备利用mDNS和DNS-SD等技术，动态地寻找网络中的相关服务，然后自行注册，进一步访问其它资源来执行SEP 2.0功能。为了创造真正的可以互操作的联网智能能源设备生态系统，必须使用基于TCP/UDP和IP的网络技术。设备支持安全特性非常重要，因为外围网络可能带来安全隐患，而且更重要的是，设备还向能源网络提供访问权限。由于许多智能设备提供连续的、可靠的和实时的数据，所以他们必须“永远在线”和“保持连接”，这要求所有智能能源设备自身必须节能。最后，他们也必须支持有线及无线联网。