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电能表的互操作性标准-印度的经验

由Kaushik Ghosh

介绍
在过去的二十多年里,世界各地的电力公司都在电子计量资产上投入了巨额资金。转向电子计量的主要动机是这些计量表可能提供的信息的潜在用途。大多数电子电表提供的数据不仅可以用于计费,还可以用于许多其他业务流程,如收入保护、费率设计、能源会计、负荷分析、负荷控制等。因为不同的制造商使用不同的技术来存储、编码和传输数据;人们早就认识到需要发展一种机制,允许无缝集成到统一的数据收集系统中。大多数现有的和提出的解决方案都需要对新的资本资产进行巨额再投资。

公用事业,仪表制造商和软件开发人员,在一个模范的协作努力;提出了解决该问题的创新解决方案,这不仅减轻了对计量资产的再投资需求,而且也更容易管理和部署。本文回顾了在该国已经开发和部署的解决方案的基本原则。

上下文背景

与电子计量、电子读数和集成数据管理解决方案部署相关的问题对任何公用事业都不是新问题。世界各地的许多论坛都试图解决这些问题。到目前为止,一般的方法是采用许多提议的数据交换标准或电子表“协议”中的一种。还尝试将数据交换标准与数据解释标准结合使用。世界各地的系统集成商早就意识到,由于实际问题,使用这种技术集成不同型号的仪表几乎是不可能的,即使它们使用相同的“协议”。由于业内专家很好地理解的原因,这样的尝试很少产生真正的制造商独立的应用软件。

在回顾了数据通信协议的各种选项之后;公用事业行业论坛的结论是,大多数现有的解决方案都不能满足利用计量资产现有安装基础功能的基本要求。此外,采用这种技术也不能保证一个真正的独立于制造商的系统解决方案。在制定其战略时,公用事业行业论坛没有忽视其关键目标,即拥有统一的高级应用软件,可以与任何兼容的仪表集成。

最重要的是,他们没有让自己的愿景因不得不从众多可用的协议选项中选择一个而被扼杀。然而,他们注意到世界各地的许多系统集成商已经采用了一种技术

具有不同协议的仪表可以共存。这些系统集成商编写自己的应用程序编程接口(API),从各种仪表收集数据,并将它们转换为自己的内部数据格式。从概念上讲,这类似于在电子打印机中使用“驱动程序”——每种类型的打印机都有自己的功能,因此有自己的命令结构;而打印机驱动程序的安装提供了打印机与PC操作系统之间的接口,使操作与用户无缝对接。

印度解决方案的美妙之处在于,它具有第二种方法的灵活性,而且通过创建一个事实上的标准通用数据格式,对任何人都开放,从而实现了一致性。这不仅允许使用现有的计量资产,而且还将提供应用程序编程接口(API)的责任推给了仪表制造商。

前面提到的两个模型——一个涉及公共通信协议,另一个使用API转换为公共数据格式——之间的本质区别是什么?从概念上讲,这两种方法之间的区别从下面的图表中可以明显看出。虽然它提出了一个过于简单的观点,但它有助于理解为什么在PC端拥有转换智能更有意义。显然,使不同的仪表使用一种通用的PC语言(协议)所涉及的复杂性远远大于通过其强大的操作系统在PC上将仪表语言转换为一种通用的PC语言所涉及的复杂性。

发展现状

互操作性标准开发论坛于2004年10月成立。目前有8个会员组织。在这种安排下,每个电表制造商提供一组应用程序编程接口(API),用于从他们的电表收集数据。目前,已经开发了两种API:

(i) API用于从仪表收集数据,并将数据转换为相应的制造商专用格式,以便制造商的应用软件能够解释这些数据

(ii) API,用于将数据从制造商专用格式转换为XML(可扩展标记语言)的通用数据格式,以便任何第三方软件可将其用于客户业务应用。XML非常适合这种性质的独立于平台的开放应用程序,而且很容易适应未来的扩展。

三家领先的仪表制造商已经开发了这两种API。用于从HHU收集CMRI数据的第三个API也在砧中。一家领先的公用事业公司已经在大规模操作中部署了该软件,使用由一家领先的软件开发公司开发的应用软件从这三个制造商的仪表中收集数据。使用这一互操作系统读取的数据超过2万米,其中绝大多数使用GSM作为通信媒介。

目前的规范“通用抄表和通用格式”在1.60版,可以从www.meteringindia.com免费下载。论坛还计划开发第三套API,用于将制造商专用格式的数据从CMRI直接传输到PC进行转换。

系统架构

该系统有明确定义的职责,在任何不一致的情况下都可以追溯。这对任何多党发展都很重要。仪表、驱动软件和应用软件这三个要素中的每一个都在整个系统中扮演着不同的角色。仪表和驱动软件共同负责测量和提供标准互操作性格式的数据。然而,应用软件负责创建(例如在GSM AMR中打电话和保持线路)和调度通信链路。数据安全是端到端责任,因此数据完整性可以得到数据库级别的保证。提供适合应用的数据库是应用软件的职责。数据安全可以由任何开放标准的公共领域技术进行管理,以确保数据是可验证的,并且是安全的。

系统的好处
公共数据格式是一种独特而开放的格式,它结合了开放标准的优点,同时又保持了特定于制造商的协议的效率。然而,支持它的最有力论据是它的经济效益。

a.仪表底座安装地址:每家公用事业公司都安装了大量的电子表。互操作性标准实现了集成这些仪表的目标,而不必投资于新的计量资产。传统的“标准协议方法”要求公用事业公司对计量资产进行再投资。

b.适应的灵活性:互操作性标准证明了适应不同客户需求的灵活性。世界各地的公用事业公司都在放松监管,客户需求也非常多样化。该标准旨在适应仪表不断发展的需求规范。

c.保留单表通信协议的效率和全面性:每个仪表的设计在其基本结构上都是不同的。从仪表收集数据不仅仅是对信息的离散询问;大多数情况下,它涉及到关键信息的大文件传输,这是为了速度和数据安全而优化的。互操作性标准保留了单个仪表协议的固有强度,并且没有不必要地强加任何涉及高通信开销的协议。在处理批量数据所涉及的经常性成本的背景下,这一点尤为重要。

d.数据安全性和完整性:计量数据用于计费,因此容易出现欺诈行为,如腐败、欺骗和窃听。仪表设计人员采用不同的技术,通过身份验证和加密来确保数据的完整性。

互操作性标准确保在将数据从仪表传输到数据收集系统时保持这种安全性,从而构建端到端安全性。

e.应用软件的可移植性:API可以轻松地与现有的软件集成,用于计费和收入保护等。

f.实用和管理上便宜的解决方案:颁布任何电表通信协议将意味着每个电表制造商将必须从独立机构获得合格认证。我们都熟悉大多数这样的标准,一致性认证不能保证无缝的互操作性。更复杂的事实是,解决由软件不匹配引起的纠纷变成了一场噩梦。由于仪表应用软件是用低级语言编写的,当一个实用程序发现一个应用软件在一个特定的仪表上不能令人满意地运行时,几乎不可能破译失败的原因。在这种情况下,解决问责几乎是不可能的

显然,与传统的协议标准化方法相比,该系统提供了引人注目的好处。印度的这项实验最初是由一些制造商、一家公用事业公司和一家软件开发公司发起的,很快就被其他制造商和电力公司采用。互操作性标准使得现有计量资产与新的计费软件的集成成为可能。很明显,这个解决方案不仅是解决问题的充分和优雅的解决方案,而且是最理想的解决方案。

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