CN111696335A - 用于配电服务的自动化计量管理的集中计量表 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于配电服务的自动化计量管理的集中计量表。在配电服务的背景下的自动化计量管理系统中，集中计量表（120）经由在第一频带中起作用的第一电力线通信网络（100）连接到数据汇集器（110）。集中计量表（120）还经由在第二频带中起作用的第二电力线通信网络（101）连接到远程基本计量表（131、132、133）。集中计量表（120）面向数据汇集器（110）模拟针对每个远程基本计量表（131、132、133）的智能计电表应用，并且还在配电服务的背景下对数据汇集器（110）的面向远程基本计量表（131、132、133）的应用请求做出响应，同时借助于一组度量和熔断器管理的原子命令来命令远程基本计量表（131、132、133）。

Description

用于配电服务的自动化计量管理的集中计量表
技术领域
本发明涉及用于自动化计量管理AMM（英语为“Automated MeteringManagement”）系统的电力线通信（英语为“PowerLine Communications”）网络。
背景技术
近年来，尤其是在配电服务的背景下，出现了用于自动化计量管理AMM系统的电力线通信网络。例如，可以引用ITU-T G.9903建议中规定的G3-PLC标准。在这样的电力线通信网络中，在计电表与汇集节点之间建立通信，计电表称为智能计电表（英语为“smartelectricity meters（智能电表）”），汇集节点有时称为数据汇集器（英语为“dataconcentrator”）或基本节点（英语为“base node”）或协调器（英语为“coordinator”），以便尤其是使得能够实现对由所述智能计电表所执行的电力消耗测量的自动化远程抄录，并且使得能够总体地远程控制计电表。于是，若干数据汇集器在地理上铺开，以分摊收集智能计电表的计量抄数的负担。每个数据汇集器于是都用作智能计电表与自动化计量管理AMM系统的管理实体之间的中继，该管理实体负责集中处理计量抄数。
这样，智能计电表变得更加自主，并且使得能够避免配电运营商的代理人去往住所定时执行计量抄录。作为抵偿，计电表的内部架构变得更加复杂，这增加了其设计、制造和维护的成本。实际上，此类智能计电表包括两个控制器：第一控制器专用于度量操作以计量能量消耗，并且第二控制器专用于应用操作，即用户接口管理、日历和负载曲线管理、质量计量和反欺诈操作、以及尤其是自动化计量管理AMM系统中的通信管理。实际上，自动化计量管理AMM系统中的通信管理是基于典型地符合DLMS/COSEM（英语为“Device LanguageMessage Specification/Companion Specification for Energy Metering（设备语言消息规范/电能计量配套规范）”）标准的应用封装，如规范性文件IEC 62056-5-3中以及由DLMS用户协会发布的文件“Bluebook: COSEM Interface Classes and OBIS ObjectIdentification System（蓝皮书：COSEM接口分类以及OBIS对象标识系统）”的第12版中描述的那些，这需要智能计电表中大量的处理资源。
因此，期望减轻现有技术的这些缺点。尤其是期望提供一种解决方案，该解决方案使得能够在配电服务的背景下限制在自动化计量管理AMM系统中使用的智能计电表的硬件资源。
发明内容
本发明的目的是提出一种称为集中计量表的设备，其旨在被包括在配电服务的背景下的自动化计量管理系统中，该集中计量表包括第一电力线通信单元，其被配置成在第一频带中执行电力线通信，第一电力线通信单元旨在经由第一电力线通信网络与数据汇集器进行通信。集中计量表还包括：第二电力线通信单元，其被配置成在与第一频带不同的第二频带中执行电力线通信，第二电力线通信单元旨在经由第二电力线通信网络与称为远程（déporté）基本计量表的多个设备进行通信；控制单元，其被配置成面向数据汇集器模拟针对经由第二电力线通信网络向集中计量表登记了的每个远程基本计量表的智能计电表应用，以使每个远程基本计量表被数据汇集器感知为位于第一电力线通信网络内的集中计量表中。另外，控制单元被配置成在配电服务的背景下对数据汇集器的面向远程基本计量表的应用请求（sollicitation）做出响应，同时借助于一组度量和熔断器管理的原子命令来命令远程基本计量表。这样，需要智能计电表中通常必需的大部分硬件处理资源的大多数应用处理都聚集在用于与之附连的远程基本计量表的集中计量表内，这使得能够保留智能计电表的硬件资源。
根据特定实施例，第一通信单元设置有被适配成抑制第二频带的第一滤波器。
根据特定实施例，第二通信单元设置有被适配成抑制第一频带的第二滤波器。
根据特定实施例，第一频带是CENELEC-A类型的，并且第二频带是FCC类型的。
根据特定实施例，集中计量表还包括用户接口单元，该用户接口单元包括显示器和被适配成使得用户能够输入密码的控制面板，并且其中，控制单元被配置成验证针对远程基本计量表输入的密码与针对所述远程基本计量表的预期密码相对应，并且如果是这种情况，则控制单元被配置成向与所述远程基本计量表相对应的模拟应用的实例取回（récupérer）计量指标抄数并指示用户接口单元在显示器上显示所取回的计量指标抄数。
本发明还涉及一种计量系统，其旨在用在自动化计量管理系统中，所述自动化计量管理系统旨在用在配电服务的背景下，该计量系统包括集中计量表和经由第二电力线通信网络连接到集中计量表的多个远程基本计量表。
根据实施例，该组度量和熔断器管理的原子命令包括时间设置命令，其用于对由每个远程基本计量表的度量单元执行的计量指标抄数加时间戳。
本发明还涉及一种旨在用在配电服务的背景下的自动化计量管理系统，该系统包括：计量系统；第一电力线通信网络；数据汇集器；以及智能计电表，其经由第一电力线通信网络连接到数据汇集器。
根据特定实施例，第二电力线通信网络具有星形拓扑，并且第一电力线通信网络具有网状拓扑或搭接树。
本发明还涉及一种由称为集中计量表的设备实现的方法，该集中计量表被包括在配电服务的背景下的自动化计量管理系统中，该方法包括以下步骤：经由第一电力线通信网络与数据汇集器在第一频带中执行电力线通信。另外，该方法包括以下步骤：经由第二电力线通信网络与称为远程基本计量表的多个设备在与第一频带不同的第二频带中执行电力线通信；面向数据汇集器模拟针对经由第二电力线通信网络向集中计量表登记了的每个远程基本计量表的智能计电表应用，以使每个远程基本计量表被数据汇集器感知为位于第一电力线通信网络内的集中计量表中；以及在配电服务的背景下对数据汇集器的面向远程基本计量表的应用请求做出响应，同时借助于一组度量和熔断器管理的原子命令来命令远程基本计量表。
本发明还涉及一种计算机程序，其可以存储在介质上和/或从通信网络下载，以便被处理器读取。该计算机程序包括当所述程序由处理器执行时用于实现上述方法的指令。本发明还涉及包括这种计算机程序的存储装置。
附图说明
通过阅读以下对至少一个实施例的描述，上述发明特征以及其他特征将更加清楚地显现，所述描述是关于附图进行的，在附图中：
图1示意性地示出了本发明实现于其中的支持自动化计量管理的通信系统；
图2示意性地示出了在通信系统中使用的控制单元的硬件布置的示例；
图3A示意性地示出了通信系统的集中计量表的布置；
图3B示意性地示出了通信系统的远程基本计量表的布置；
图4示意性地示出了通信系统中的远程基本计量表与集中计量表之间的交换；以及
图5示意性地示出了通信系统中的集中计量表与数据汇集器之间的交换。
具体实施方式
于是，图1示意性地示出了本发明实现于其中的通信系统的示例，该通信系统支持配电服务的背景下的自动化计量管理AMM。
该通信系统包括以逻辑方式分布于供电网络上的至少一个电力线通信网络PLCN（英语为“PowerLine Communications Network”）100，以下简称为PLCN网络100。PLCN网络100使得能够在配电服务的背景下设置自动化计量管理AMM系统。
该通信系统包括特定的节点设备，称为数据汇集器DC（英语为“dataconcentrator”）。PLCN网络100旨在使得能够将多个节点设备连接到数据汇集器DC 110。PLCN网络100旨在将其连接到数据汇集器DC 110的节点设备是智能计电表SEM（英语为“smart electricity meters（智能电表）”）121、122、123。这样，PLCN网络100使得能够建立电力线通信（英语为“PowerLine Communications”），使得数据汇集器DC 110尤其是能够自动地进行收集电力消耗的计量抄数的操作，所述计量是由智能计电表面向所述智能计电表各自负责监督的电气设施执行的。PLCN网络100尤其是还使得数据汇集器DC 110能够对智能计电表进行应用更新操作，并且一般性地，远程控制所述智能计电表。经由PLCN网络100的电力线通信优选地符合G3-PLC协议。作为变型，经由PLCN网络100的电力线通信优选地符合PRIME规范（英语为“PoweRline Intelligent Metering Evolution（电力线智能计量演进）”，如规范性文件ITU G.9904中定义的）。
该通信系统还包括自动化计量管理AMM系统的管理实体，该管理实体尤其是负责以集中的方式处理计量抄数。自动化计量管理AMM系统的管理实体采用服务器SERV 150或服务器组的形式，数据汇集器DC 110经由通信链路140连接到该服务器SERV 150或服务器组。通信链路140是无线通信链路，例如，GPRS（英语为“General Packet Radio Service（通用分组无线电服务）”）、UMTS（英语为“Universal Mobile Telecommunication System（通用移动电信系统）”）或LTE（英语为“Long-Term Evolution（长期演进）”）类型。作为变型，通信链路140可以是有线通信链路。
数据汇集器DC 110代表服务器SERV 150执行收集计量抄数的操作。换言之，数据汇集器DC 110向与其附接的智能计电表（PLCN网络100的智能计电表）收集计量抄数，然后将所述抄数提供给服务器SERV 150以进行处理。另外，数据汇集器DC 110优选地代表服务器SERV 150来确保应用更新的操作。由数据汇集器DC 110向与其附接的智能计电表逐个数据块地进行应用更新操作。数据汇集器DC 110管理PLCN网络100内的可能存在的重传需求，以确保良好地开展计量抄数的收集操作和可能存在的应用更新操作。在这样的自动化计量管理AMM系统中，服务器SERV 150通常依赖于智能计电表的远程利用分布于其间的多个这样的数据汇集器。
PLCN网络100包括至少一个集中计量表CM（英语为“Centralizing Meter”）120。集中计量表CM 120充当用于多个远程基本计量表RBM（英语为“Remote Basic Meter（远程基本表）”）131、132、133的代理设备（英语为“proxy（代理装置）”）。从PLCN网络100以及数据汇集器DC 110的角度来看，集中计量表CM 120掩盖了（masquer）远程基本计量表RBM 131、132、133，在集中计量表CM 120中集中了在所述远程基本计量表RBM 131、132、133直接连接到PLCN网络100的情况下远程基本计量表RBM 131、132、133与数据汇集器DC 110通信原本所需的应用。这样，与被适配成直接经由PLCN网络100与数据汇集器DC 110通信的智能计电表SEM 121、122、123相比，远程基本计量表RBM 131、132、133的复杂度大大降低，因此在硬件和能量资源方面的成本降低。
于是，集中计量表CM 120旨在装备于诸如建筑物或住宅区之类的房产综合体，其中每个房间或住所均装备有远程基本计量表RBM。这形成了专用于房产综合体的计量系统。
如后文详述的，集中计量表CM 120为与其附接的每个远程基本计量表RBM实例化模拟应用，这样实例化的每个模拟应用与数据汇集器DC 110通信，就如同被这样模拟的智能计电表位于集中计量表CM 120中一样。换言之，集中计量表CM 120面向数据汇集器DC110模拟针对与其附接的每个远程基本计量表RBM的智能计电表的行为，尽管集中计量表CM120本身不进行电力消耗计量。如后文详述的，每个远程基本计量表RBM针对所涉及的住所或房间执行电力消耗计量，并借助于协议来将其通知给所述远程基本计量表RBM所附接到的集中计量表CM，所述协议相比于与数据汇集器DC 110通信的协议是简化的。然后，所讨论的集中计量表CM负责管理与数据汇集器DC 110的交换的复杂性和多样性，这通常由DLMS/COSEM（英语为“Device Language Message Specification/Companion Specificationfor Energy Metering（设备语言消息规范/电能计量配套规范）”）格式来决定，如规范性文件IEC 62056-5-3中以及由DLMS用户协会发布的文件“Bluebook: COSEM InterfaceClasses and OBIS Object Identification System（蓝皮书：COSEM接口分类以及OBIS对象标识系统）”的第12版中描述的，并且还优选地用于执行计量抄录和应用更新操作。智能计电表通常设有500个以上的COSEM对象，包括负载曲线、日历、价格、指标以及所有接口（断路装置（英语为“breaker（断路器）”）、调制解调器、光学标记（Flag optique）等）。DLMS协议使得能够进行SET和GET类型的调用，以及对这些对象的其他特定动作。可以通过SET类型调用来配置智能计电表的参数（调制解调器参数、应用参数，如价格等），通过GET类型调用来抄录负载曲线（通常为每15分钟实现一次抄录的曲线），并且通过特定的动作打开或关闭其断路装置。智能计电表的应用生成并存储COSEM对象并定期更新它们，对所述COSEM对象进行读取以便将其上传给数据汇集器DC 110或者在必要的情况下在其上采取行动，这些是根据与数据汇集器DC 110的协议交换。
每个远程基本计量表RBM 131、132、133与集中计量表CM 120之间的通信也是电力线通信。这形成了与PLCN网络100不同的另一电力线通信网络LN 101。远程基本计量表RBM131、132、133以逻辑的方式直接连接到集中计量表CM 120。这样，网络LN 101具有星形拓扑（英语为“star topology”），而PLCN网络100具有网状拓扑（英语为“mesh topology”）（如G3-PLC协议的背景下）或搭接树拓扑（英语为“spanning tree topology（跨越树拓扑）”）（如PRIME规范的背景下）。
为了确保远程基本计量表RBM 131、132、133被数据汇集器DC 110掩盖，使用了不同的频带。因此，PLCN网络100上的电力线通信使用第一频带，并且远程基本计量表RBM131、132、133与集中计量表CM 120之间的通信使用不同于第一频带（即与第一频带不交叠）的第二频带。例如，G3-PLC协议和PRIME规范定义了可使用的各种不同频带，尤其是：第一频带CENELEC-A，范围从大约35 kHz到91 kHz；第二频带FCC，范围从大约150 kHz到480 kHz；第三频带CENELEC-B，范围从大约98 kHz到122 kHz。在优选实施例中，集中计量表CM 120使用CENELEC-A频带来与数据汇集器DC 110通信，并且使用FCC频带来与由所述集中计量表CM120管理的每个远程基本计量表RBM 131、132、133通信。
图2示意性地示出了在图1的通信系统中使用的控制单元的硬件布置的示例。这样的控制单元位于每个远程基本计量表RBM 131、132、133中以及集中计量表CM 120中，如后文结合图3A和3B详述的。
所呈现的硬件架构的示例包括通过通信总线210相连的：处理器CPU 201；读写存储器RAM（英语为“Random Access Memory（随机存取存储器）”）202；只读存储器ROM（英语为“Read Only Memory”）203或闪存；存储单元或存储介质读取器，如SD（英语为“SecureDigital（安全数字）”）卡读取器204；以及一组输入/输出I/O接口205。该组I/O接口205使得控制单元能够与同一设备内的其他部件进行交互，如后文结合图3A和3B详述的。
处理器CPU 201能够执行从存储器ROM 203、从外部存储器（如SD卡）、从存储介质或从通信网络加载到存储器RAM 202中的指令。当上电的情况下，处理器CPU 201能够从RAM202读取指令并执行它们。这些指令形成计算机程序，所述计算机程序使得处理器CPU 201实施此处描述的全部或部分方法和步骤。
因此，此处描述的全部或部分方法和步骤可以通过由可编程机器（如DSP（英语为“Digital Signal Processor（数字信号处理器）”）或微控制器或处理器）执行一组指令而以软件的形式实现。此处描述的全部或部分方法和步骤也可以由专用机器或部件（如FPGA（英语为“Field-Programmable Gate Array（现场可编程门阵列）”）或ASIC（英语为“Application-Specific Integrated Circuit（专用集成电路）”））以硬件的形式实现。因此，控制单元包括电子电路，该电子电路被适配并配置成实现此处描述的方法和步骤。
图3A示意性地示出了在特定实施例中的集中计量表CM 120的布置。
集中计量表CM 120包括控制单元CTRL_A 302。控制单元CTRL_A 302负责监督集中计量表CM 120的运行。
集中计量表CM 120还包括第一通信单元COM_A1 304，第一通信单元COM_A1 304旨在使得能够与数据汇集器DC 110进行电力线通信（即，经由PLCN网络100）。因此，第一通信单元COM_A1 304在第一频带中起作用。
集中计量表CM 120还包括第二通信单元COM_A2 305，第二通信单元COM_A2 305旨在使得能够与附接到集中计量表CM 120的每个远程基本计量表RBM进行电力线通信。因此，第二通信单元COM_A2 305在第二频带中起作用。
在特定实施例中，第一通信单元COM_A1 304设置有第一滤波器F1 306，第一滤波器F1 306被适配和配置成抑制与第二通信单元COM_A2 305的电力线通信的频带的信号。这样，与PLCN网络100的通信经受来自与附接到集中计量表CM 120的远程基本计量表RBM131、132、133的通信的较小的干扰。
在特定实施例中，第二通信单元COM_A2 305设置有第二滤波器F2 307，第二滤波器F2 307被适配和配置成抑制与第一通信单元COM_A1 304的电力线通信的频带的信号。这样，与附接到集中计量表CM 120的远程基本计量表RBM 131、132、133的通信经受来自PLCN网络100内的通信的较小的干扰。
注意，在三相供电分布的情况下，可以在第二通信单元COM_A2一侧注入三相通信信号，而在第一通信单元COM_A1一侧注入单相或三相通信信号。
控制单元CTRL_A 302实现内部应用IAPP 310。内部应用IAPP 310尤其负责针对附接到集中计量表CM 120的每个远程基本计量表RBM实例化模拟应用EAPP。这样，控制单元CTRL_A 302因此包括针对附接到集中计量表CM 120的每个远程基本计量表RBM的模拟应用EAPP的实例。例证性地，由于在图1中三个远程基本计量表RBM 131、132、133附接到了集中计量表CM 120，因此图3A示出了三个相应的模拟应用EAPP 311、312、313。
集中计量表CM 120还可以包括被适配成与用户交互的用户接口单元UI_A 303。在特定实施例中，用户接口单元UI_A 303包括显示器，该显示器尤其使得能够显示与附接到集中计量表CM 120的远程基本计量表RBM 131、132、133相对应的计量指标抄数。用户接口单元UI_A 303包括被适配成使得用户能够输入密码的控制面板。附接到集中计量表CM 120的每个远程基本计量表RBM 131、132、133设有其自己的密码。控制单元CTRL_A 302负责验证针对远程基本计量表RBM 131、132、133输入的密码与针对所述远程基本计量表RBM 131、132、133的预期密码相对应，并且如果是这种情况，则控制单元CTRL_A 302向与所述远程基本计量表RBM 131、132、133相对应的模拟应用EAPP的实例取回计量指标抄数，并指示用户接口单元UI_A 303在显示器上显示所取回的计量指标抄数。为每个远程基本计量表RBM131、132、133确定性地定义默认密码。可以借助于用户接口单元UI_A 303向集中计量表CM120更改每个远程基本计量表RBM 131、132、133的密码，然后由集中计量表CM 120与对应的模拟应用EAPP的实例相关联地存储这样更改的密码。
不同于远程基本计量表RBM，集中计量表CM 120优选地不包括断路装置。实际上，集中计量表CM 120的作用不是执行度量和电气设施保护的操作，而是集中代表远程基本计量表RBM的应用智能以及因此的所属硬件资源。
图3B示意性地示出了远程基本计量表RBM 130的布置。在特定实施例中，远程基本计量表RBM 131、132、133是按照该远程基本计量表RBM 130布置的。
远程基本计量表RBM 130包括控制单元CTRL_B 352。控制单元CTRL_B 352负责监督远程基本计量表RBM 130的运行。
远程基本计量表RBM 130还包括度量单元MTR 353，度量单元MTR 353负责抄录远程基本计量表RBM 130负责监督的电气设施的电力消耗。这样，控制单元CTRL_B 352尤其是向度量单元MTR 353获得计量指标抄数。
远程基本计量表RBM 130还包括断路装置BRK 355。断路装置BRK 355是熔断器，其可由运营商远程控制，并且使得能够按意愿激活和停用对由远程基本计量表RBM 130监督的电气设施的供电。
远程基本计量表RBM 130还包括通信单元COM_B 354，通信单元COM_B 354旨在使得能够与所述远程基本计量表RBM 130所附接到的集中计量表CM进行电力线通信。通信单元COM_B 354在第二频带中起作用。
远程基本计量表RBM 130优选地还包括光通信接口FLG 370，光通信接口FLG 370使得操作人员能够来联接符合标准IEC 62056-21的探测器，也称为“标记（Flag）”探测器。这样的探测器连到由操作人员支配的终端，并且使得能够执行向远程基本计量表RBM 130的计量指标抄录，并可能地修改远程基本计量表RBM 130的配置。远程基本计量表RBM 130于是包括围绕第一光学收发器（英语为“optical transceiver”）的金属垫圈，并且探测器包括围绕第二光学收发器的磁性垫圈。该布置使得，当操作人员使用探测器时，磁性垫圈置于紧靠金属垫圈，以使第一和第二光学收发器彼此相对。该布置使得能够促进将探测器安置于远程基本计量表RBM 130上。远程基本计量表RBM 130在控制单元CTRL_B 352中可以包括存储区域，该存储区域被适配成存储由度量单元MTR 353在预定义的时间范围内（例如，最近2天期间）以具有预定义的持续时间的规则间隔（例如，每5分钟）提供的计量指标抄数。然后，操作人员可以借助于光通信接口FLG 370来取回这样存储的计量指标抄数。
与集中计量表CM 120不同，远程基本计量表RBM 130不包括用户接口（可能有表示运行状态的几个电致发光二极管），并且尤其是不包括显示器。然而，远程基本计量表RBM130优选地还包括无线通信接口WIF 360，无线通信接口WIF 360被适配并配置成传输信息以在远程显示器（英语为“remote display”）RDSP 361上显示。这样的远程显示器RDSP 361通常安装在由所讨论的远程基本计量表RBM 130监督其电气设施的住所或房间。无线通信接口WIF 360例如是如ISO/IEC 14543标准中定义的WiFi、Zigbee或KNX-RF（即，射频物理层上的KNX）类型。由集中计量表CM 120借助于特定命令向远程基本计量表RBM 130指示要在远程显示器上显示的信息，如下所述。
注意，在特定实施例中，可以在通信单元COM_B 354和电源线之间插入与滤波器F2307相同类型的滤波器。
图4示意性地示出了所述远程基本计量表RBM 130与所述远程基本计量表RBM 130应附接到的集中计量表CM 120之间的交换。
在步骤400中，例如在由认可的安装者安装了之后，初始化远程基本计量表RBM130。
在步骤401中，远程基本计量表RBM 130与集中计量表CM 120协作地执行信标设置操作（步骤451）。信标设置操作包括远程基本计量表RBM 130检测与其附接的集中计量表CM的存在。
在按照在G3-PLC协议的背景下使用的6LoWPAN协议（英语为“IPv6 Low powerWireless Personal Area Networks（IPv6低功率无线个域网）”，如规范性文件RFC 4919和4944中规定的）的行为建模的实施例中，信标设置操作包括由远程基本计量表RBM 130广播（英语为“broadcast”）信标设置请求（英语为“beacon request（信标请求）”）。连接到配电网络的截取了所广播的信标设置请求的每个设备应以点对点模式（英语为“unicast（单播）”）对其做出响应。集中计量表CM 120对其做出响应。实际上，配电网络使得远程基本计量表RBM 130与所述远程基本计量表RBM 130应该附接到的集中计量表CM 120之间的电缆距离小于针对远程基本计量表RBM规定的电力线通信范围。
其他远程基本计量表RBM可以截取到所广播的信标设置请求。在实施例中，远程基本计量表RBM被配置成对信标设置请求做出响应。在其响应中，远程基本计量表RBM提供代表其与其网络协调器（即，它们所附接到的集中计量表CM）所隔开的跳转数（nombre desauts）的信息。因此，在路线被配置成使得一个且唯一一个跳转数对应于给定的路线成本的情况下，可以借助于路线成本信息间接地完成此操作。例如：路线成本<7对应于0次跳转，从7到13对应于1次跳转，从14到26对应于2次跳转，等等。能够响应的远程基本计量表RBM已被登记，并且这些远程基本计量表RBM与其集中计量表CM所隔开的跳转数于是等于“1”（直接逻辑连接）。于是，远程基本计量表RBM被配置成排除指示到达网络协调器（即应将其附接到的集中计量表CM）的跳转数非零的任何响应。在优选实施例中，远程基本计量表RBM被配置成不对信标设置请求做出响应，因此，仅集中计量表CM 120响应由能够与之附接的远程基本计量表RBM发出的信标设置请求。
在步骤402中，远程基本计量表RBM 130与集中计量表CM 120协作地执行登记操作（步骤452）。登记操作包括：向集中计量表CM 120确认所述远程基本计量表RBM 130已经将集中计量表CM 120标识为其附接点，并且包括确认集中计量表CM 120已将所述远程基本计量表RBM 130的出现纳入考虑。在登记操作期间，集中计量表CM 120和所述远程基本计量表RBM 130彼此认证。优选地，在登记操作期间，集中计量表CM 120向所述远程基本计量表RBM130传输通信保障信息，所述通信保障信息旨在保障集中计量表CM 120与所述远程基本计量表RBM 130之间的后续交换。
在按照在G3-PLC协议的背景下使用的EAP-PSK协议（英语为“ExtensibleAuthentication Protocol with Pre-Shared Key（利用预共享密钥的可扩展认证协议）”，如规范性文件RFC 4764中定义的）的行为建模的实施例中，远程基本计量表RBM 130向集中计量表CM 120传输加入请求（英语为“join request”），该请求导致来自集中计量表CM 120去往所述远程基本计量表RBM 130的第一标识请求（英语为“challenge request（挑战请求）”）。该第一标识请求包括第一随机数以及标识集中计量表CM 120的标识符。所述远程基本计量表RBM 130作为回复传输第一标识响应（英语为“challenge response（挑战响应）”），其包括第二随机数以及所述远程基本计量表RBM 130的标识符和第一计算结果。第一计算结果是由取第一随机数、第二随机数以及所述远程基本计量表RBM 130和集中计量表CM 120都已知的密钥PSK（英语为“Pre-Shared Key（预共享的密钥）”）作为输入的预定义函数的执行而得到的。集中计量表CM 120对第一计算结果的验证使得能够认证所述远程基本计量表RBM 130。然后，集中计量表CM 120将包括第二计算结果的第二标识请求传输给所述远程基本计量表RBM 130。第二计算结果是由取第二随机数和密钥PSK作为输入的预定义函数的执行而得到的。所述远程基本计量表RBM 130对第二计算结果的验证使得能够认证集中计量表CM 120。第二标识请求优选地以加密形式包含加密密钥GMK_CC，该加密密钥GMK_CC随后用于对所述远程基本计量表RBM 130与集中计量表CM 120之间的交换进行加密。
作为在步骤452中由集中计量表CM 120对所述远程基本计量表RBM 130进行登记的结果，在步骤453中，集中计量表CM 120为所述远程基本计量表RBM 130实例化模拟应用EAPP。然后，在步骤454中，集中计量表CM 120借助于所述模拟应用EAPP向数据汇集器DC110声明所述远程基本计量表RBM 130。后文结合图5详述实施例。数据汇集器DC 110于是看到所述远程基本计量表RBM 130，就如同所述远程基本计量表RBM 130是直接由集中计量表CM 120实现的具有完整功能性的智能计电表一样。
在步骤455（可以与步骤453和/或步骤454并行地展开）中，集中计量表CM 120与所述远程基本计量表RBM 130协作地（步骤405）执行路线发现操作。路线发现操作包括更新集中计量表CM 120和所述远程基本计量表RBM 130的相应的路由表，以最终确定它们的通信设置。
在按照在G3-PLC协议的背景下使用的LOADng协议（英语为“Lightweight On-demand Ad-hoc Distance-vector routing protocol – next generation（轻量级应需自组距离-向量路由协议——下一代）”）的行为建模的实施例中，集中计量表CM 120广播路线请求（英语为“route request”）。路线请求以所述远程基本计量表RBM 130为目标，并请求发现哪条路径用于与所述远程基本计量表RBM 130进行通信。作为回复，所述远程基本计量表RBM 130以点对点模式传输路线响应（英语为“route reply（路线答复）”）。集中计量表CM120和所述远程基本计量表RBM 130于是通过指示所述集中计量表CM 120和所述远程基本计量表RBM 130处于直接连接（即，单个跳转）来更新它们各自的路由表。该方法通过重复使用自动化计量管理AMM系统的背景下常用的路由机制而简化了远程基本计量表RBM 130的部署。
接下来，在步骤456中，集中计量表CM 120能够设立与所述远程基本计量表RBM130的应用交换，优选地是安全的应用交换（步骤406）。如上所述，这些应用交换优选地借助于加密密钥GMK_CC进行加密。
借助于这些应用交换，集中计量表CM 120能够将原子命令帧传输给所述远程基本计量表RBM 130，并从所述远程基本计量表RBM 130接收响应帧作为回复。
这使得：集中计量表CM 120和与其附接的远程基本计量表RBM仅就处理度量和熔断器管理的原子命令进行交互，而源自数据汇集器DC 110的应用请求需要实质上更复杂的处理，如分析处理、整形和封装。原子命令涉及所述远程基本计量表RBM 130的时间设置、断路装置BRK 355的断开命令、断路装置BRK 355的闭合命令、计量指标抄数的发送命令、以及关于所述远程基本计量表RBM 130的状态的报告请求。
当所述远程基本计量表RBM 130包括无线通信接口WIF 360以使得能够使用远程显示器RDSP 361时，集中计量表CM 120能够命令在所述远程显示器RDSP 361上显示作为理由（argument）而提供的字符串。
每个原子命令帧包括例如命令字节，可能地后接具有根据所讨论的命令预定的大小的有效数据（英语为“payload data（有效载荷数据）”）。例如，命令字节采用以下值，其他值保留以供将来使用：
0x01：时间设置命令，后接6个字节的有效数据，用于指示当前的年、月、日、时、分和秒；
0x02：断路装置BRK 355的断开命令；
0x03：断路装置BRK 355的闭合命令；
0x04：发送计量指标抄数的命令；
0x05：发送所述远程基本计量表RBM 130的状态的命令；以及
0x06：在远程显示器上显示的命令，后接1个字节以指示要显示的字符串的大小M，以及包含要显示的字符串的M个字节。
在接收到这样的原子命令帧时，远程基本计量表RBM 130执行所讨论的命令；响应帧指示对该命令的考虑是成功还是失败。每个响应帧包括例如一个响应字节，可能地后接具有根据引起所讨论的响应的命令而预定义的大小的有效数据。例如，响应字节采用以下值，其他值保留以供将来使用：
0x01：简单的肯定应答；
0x02：提供计量指标抄数，后接4个计量指标字节和6个对应的时间戳字节；以及
0x03：提供状态，后接1个状态字节。
例如，状态字节采用以下值：
0x00：OK
0x01：怀疑有磁欺诈；
0x02：怀疑有绕行欺诈（英语为“bypass（旁路）”）；
0x03：检测到度量异常；
0x04：检测到异常发热；以及
0x05：检测到其他故障。
可以在状态字节中保留一个位，以指示操作熔断器BRK 355的状态：
1位：断路装置BRK 355断开（“0”）/闭合（“1”）。
图5示意性地示出了经由PLCN网络100的集中计量表CM 120和数据汇集器DC 110之间的交换。
在步骤453中由集中计量表CM 120为所述远程基本计量表RBM 130实例化模拟应用EAPP之后，集中计量表CM 120借助于所述模拟应用EAPP向数据汇集器DC 110声明所述远程基本计量表RBM 130。于是，在步骤501中，集中计量表CM 120与数据汇集器DC 110协作地（步骤551）执行信标设置操作。信标设置操作包括针对所讨论的模拟应用EAPP标识如何附接到PLCN网络100，以向数据汇集器DC 110进行声明。与图4中的算法一样，此处可以使用6LoWPAN协议。但是，一个区别在于，在PLCN网络100中，一个或多个智能计电表SEM可以充当用于到达数据汇集器DC 110的中继。
在步骤502中，所述模拟应用EAPP与数据汇集器DC 110协作地（步骤552）执行登记操作。登记操作包括向数据汇集器DC 110确认所述模拟应用EAPP已标识了到PLCN网络100的附接点，以及确认数据汇集器DC 110已将由所述模拟应用EAPP模拟的智能计电表的出现纳入考虑。在登记操作期间，数据汇集器DC 110和所述模拟应用EAPP彼此认证。与图4中的算法一样，此处可以使用EAP-PSK协议。
在步骤553中，数据汇集器DC 110与所述模拟应用EAPP协作地（步骤503）执行路线发现操作。路线发现操作包括更新数据汇集器DC 110和所述模拟应用EAPP的相应的路由表，以最终确定它们的通信设置。与图4中的算法一样，此处可以使用LOADng协议。注意，在这种情况下，在集中计量表CM 120内实例化的每个模拟应用EAPP都设有面向PLCN网络100的其自己的路由表。
接下来，在步骤504中，数据汇集器DC 110能够与所述模拟应用设立应用交换，优选地是安全的应用交换（步骤554）。
这样，借助于其控制单元CTRL_A 302和模拟应用EAPP，集中计量表CM 120能够在配电服务的背景下对数据汇集器DC 110的面向远程基本计量表RBM 131、132、133的应用请求做出响应，同时借助于一组度量和熔断器管理的原子命令来命令远程基本计量表RBM131、132、133。这样，需要智能计电表中通常必需的大部分硬件处理资源的大多数应用处理都聚集在用于远程基本计量表RBM 131、132、133的集中计量表CM 120内。

Claims (13)

1.一种称为集中计量表（120）的设备，其旨在被包括在配电服务的背景下的自动化计量管理系统中，该集中计量表（120）包括第一电力线通信单元（304），其被配置成在第一频带中执行电力线通信，第一电力线通信单元（304）旨在经由第一电力线通信网络（100）与数据汇集器（110）进行通信，集中计量表（120）还包括：
- 第二电力线通信单元（305），其被配置成在与第一频带不同的第二频带中执行电力线通信，第二电力线通信单元（305）旨在经由第二电力线通信网络（101）与称为远程基本计量表（131、132、133）的多个设备进行通信，
- 控制单元（302），其被配置成面向数据汇集器（110）模拟针对经由第二电力线通信网络（101）向集中计量表（120）登记了的每个远程基本计量表（131、132、133）的智能计电表应用（311、312、313），以使每个远程基本计量表（131、132、133）被数据汇集器（110）感知为位于第一电力线通信网络（100）内的集中计量表（120）中，
其中，控制单元（302）被配置成在配电服务的背景下对数据汇集器（110）的面向远程基本计量表（131、132、133）的应用请求做出响应，同时借助于一组度量和熔断器管理的原子命令来命令远程基本计量表（131、132、133），
并且集中计量表（120）还包括用户接口单元（303），该用户接口单元（303）包括显示器和被适配成使得用户能够输入密码的控制面板，并且其中，控制单元（302）被配置成验证针对远程基本计量表（131、132、133）输入的密码与针对所述远程基本计量表（131、132、133）的预期密码相对应，并且如果是这种情况，则控制单元（302）被配置成向与所述远程基本计量表（131、132、133）相对应的模拟应用（311、312、313）的实例取回计量指标抄数并指示用户接口单元（303）在显示器上显示所取回的计量指标抄数。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，第一通信单元（304）设置有被适配成抑制第二频带的第一滤波器（306）。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，第二通信单元（305）设置有被适配成抑制第一频带的第二滤波器（307）。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备，其中，第一频带是CENELEC-A类型的，并且第二频带是FCC类型的。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，集中计量表（120）通过实现以下装置来与每个远程基本计量表（131、132、133）协作地执行登记操作：
- 用于接收加入请求的装置；
- 用于传输作为响应的第一标识请求的装置，第一标识请求包括第一随机数和标识集中计量表（120）的标识符；
- 用于接收作为回复的第一标识响应的装置，第一标识响应包括第二随机数以及所讨论的所述远程基本计量表（131、132、133）的标识符和第一计算结果，第一计算结果是由取第一随机数、第二随机数以及所讨论的远程基本计量表（131、132、133）和集中计量表（120）都已知的密钥作为输入的预定义函数的执行而得到的；
- 用于在验证了第一计算结果之后将包括第二计算结果的第二标识请求传输给所讨论的远程基本计量表（131、132、133）的装置，第二计算结果是由取第二随机数和所述密钥作为输入的预定义函数的执行而得到的，第二标识请求还以加密形式包含加密密钥，该加密密钥随后用于对所讨论的远程基本计量表（131、132、133）与集中计量表（120）之间的交换进行加密。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的设备，其中，该组度量和熔断器管理的原子命令包括时间设置命令。
7.一种计量系统，其旨在用在自动化计量管理系统中，所述自动化计量管理系统旨在用在配电服务的背景下，该计量系统包括：
- 根据权利要求1至6中的任一项所述的称为集中计量表（120）的设备，以及
- 经由第二电力线通信网络（101）连接到集中计量表（120）的多个远程基本计量表（131、132、133）。
8.一种计量系统，其旨在用在自动化计量管理系统中，所述自动化计量管理系统旨在用在配电服务的背景下，该计量系统包括：
- 根据权利要求6所述的称为集中计量表（120）的设备，以及
- 经由第二电力线通信网络（101）连接到集中计量表（120）的多个远程基本计量表（131、132、133），
并且，时间设置命令用于对由每个远程基本计量表（131、132、133）的度量单元（353）执行的计量指标抄数加时间戳。
9.一种旨在用在配电服务的背景下的自动化计量管理系统，该系统包括：
- 根据权利要求7或8所述的计量系统，
- 第一电力线通信网络（100），
- 数据汇集器（110），以及
智能计电表（121、122、123），其经由第一电力线通信网络（100）连接到数据汇集器。
10.根据权利要求9所述的自动化计量管理系统，其中，第二电力线通信网络（101）具有星形拓扑，并且第一电力线通信网络（100）具有网状拓扑或搭接树。
11.一种由称为集中计量表（120）的设备实现的方法，该集中计量表（120）被包括在配电服务的背景下的自动化计量管理系统中，该方法包括以下步骤：
- 经由第一电力线通信网络（100）与数据汇集器（110）在第一频带中执行（504）电力线通信，
- 经由第二电力线通信网络（101）与称为远程基本计量表（131、132、133）的多个设备在与第一频带不同的第二频带中执行（456）电力线通信，
- 面向数据汇集器（110）模拟（453）针对经由第二电力线通信网络（101）向集中计量表（120）登记了的每个远程基本计量表（131、132、133）的智能计电表应用，以使每个远程基本计量表（131、132、133）被数据汇集器（110）感知为位于第一电力线通信网络（100）内的集中计量表（120）中，以及
- 在配电服务的背景下对数据汇集器（110）的面向远程基本计量表（131、132、133）的应用请求做出响应（504），同时借助于一组度量和熔断器管理的原子命令来命令远程基本计量表（131、132、133），
并且，集中计量表（120）还包括用户接口单元（303），该用户接口单元（303）包括显示器和被适配成使得用户能够输入密码的控制面板，该方法还包括以下步骤：
- 验证针对远程基本计量表（131、132、133）输入的密码与针对所述远程基本计量表（131、132、133）的预期密码相对应，并且如果是这种情况，则向与所述远程基本计量表（131、132、133）相对应的模拟应用（311、312、313）的实例取回计量指标抄数并指示用户接口单元（303）在显示器上显示所取回的计量指标抄数。
12.一种计算机程序产品，其特征在于，其包括指令，所述指令在由称为集中计量表（120）的设备的处理器（201）执行时引起所述集中计量表（120）执行根据权利要求11所述的方法。
13.一种存储介质，其特征在于，其存储包括指令的计算机程序，所述指令在由称为集中计量表（120）的设备的处理器（201）读取并执行时引起所述集中计量表（120）执行根据权利要求11所述的方法。
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