KR20080061755A - 무선 원격 검침이 가능한 전력량계 - Google Patents

무선 원격 검침이 가능한 전력량계 Download PDF

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KR20080061755A
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Abstract

본 발명은 수용가에 공급되는 전력에 대하여 무선 원격 검침이 가능한 전력량계에 있어서, 상기 공급되는 전력에 대하여 그 사용량을 계량하고 그 계량 데이터를 표시함과 아울러 원격지의 센터에 무선 전송하는 계량/RF 원칩 모듈을 구비하여 구성된 무선 원격 검침이 가능한 전력량계를 제공한다.

Description

무선 원격 검침이 가능한 전력량계 {Watt-hour meter with wireless remote meter reading function}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 원격 검침이 가능한 전력량계의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 원격 검침이 가능한 전력량계의 동작 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 원격 검침이 가능한 전력량계의 적용 예를 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 원격 검침이 가능한 전력량계에서 RF송수신부를 통한 통신 제어 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 계량/RF 원칩 모듈 12 : 주제어부
14 : 메모리 16 : RF제어부
18 : RF송수신부 20 : 전류검출부
30 : 전압검출부 40 : 디스플레이
50 : 전원공급부 60 : 펄스출력회로
본 발명은 각 가정이나 사업장(이하, "수용가"라 한다)에 공급되는 전력에 대하여 수용가에 설치된 각 전력량계에서 그 사용량을 계량(검침)하고 그 계량(검침) 데이터를 원격지에 무선 전송할 수 있도록 구성된 것으로 계량과 원격 검침 기능을 원칩으로 구성한 무선 원격 검침이 가능한 전력량계에 관한 것이다.
각 가정이나 사업장에서 사람들이 원활한 삶과 활동을 유지하기 위해서는 전력 공급이 필요하다. 이러한 전력을 각 수용가에 공급하는 사업체는 각 수용가로 공급되는 전력량을 계량하는 전력량계를 각 수용가에 설치하여 계량된 수치에 따라 사용 요금을 부과하게 된다. 그런데, 사용요금을 부과하는 대상이 많게 되면 검침원에 의해 전력량계를 일일이 확인하여 사용요금을 부과하는 방식은 부적절해진다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 여러 가지 원격검침 시스템들이 제안되어 있다.
이러한 원격 검침 시스템은 유선을 통한 원격 검침 시스템에서 무선을 통한 원격 검침 시스템으로 진화하고 있고, 무선 원격 검침 시스템은 통신 라인을 설비하지 않아도 되므로 특히 광역 원격 검침에 유용하다.
현재 무선 원격 검침에 사용되는 전력량계는 수용가에 공급되어 사용되는 전력의 사용 량을 계량하여 표시하는 전력량계와, 상기 전력량계에서 계량된 계량 데이터를 원격지의 센터로 전송하기 위한 무선 통신장치를 결합하여 구성된다.
상기 전력량계는 수용가로 인입되는 전력선에서의 전류를 검출하는 전류검출 부와; 수용가로 인입되는 전력선에서의 전압을 검출하는 전압검출부와, 사용 전력량을 표시하기 위한 표시부와; 상기 전류검출부와 전압검출부에서 검출된 전류 및 전압을 이용하여 유효전력량, 무효전력량, 최대수요전력, 역률 등을 산출하고 상기 검출된 전류와 전압 및 상기 산출된 유효전력량, 무효전력량, 최대수요전력, 역률 등의 계량데이터를 저장하고 상기 산출된 전력량을 표시부에 표시하도록 제어하는 마이컴과; 상기 무선통신장치로 계량 데이터를 전송하기 위하여 데이터를 주고받기 위한 통신 인터페이스를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 무선 통신장치는 상기 전력량계와 데이터를 주고받기 위한 통신 인터페이스와, 상기 전력량계로부터 수신한 계량 데이터를 저장하고 통신 프로토콜 및 제어 프로그램을 저장하기 위한 메모리와, 원격지 센터 측과의 무선 통신을 위한 무선 송수신부와, 상기 메모리에 저장된 통신 프로토콜과 제어프로그램에 의하여 상기 무선 송수신부를 제어하여 원격지 센터와의 무선 데이터통신을 수행하기 위한 무선 통신 제어부를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 기존의 무선 원격 검침에 사용되는 전력량계은 전력량계에 무선통신장치를 부착하는 방식으로 구성되어 있어서 그 구조가 복잡하고 또한 제조 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 각 수용가에 공급되는 전력에 대하여 그 사용량을 계량(검침)하고 그 계량(검침) 데이터를 원격지에 무선 전송할 수 있도록 구성된 것으로 계량과 원격 검침 기 능을 원칩으로 구성함으로써 구조를 단순화함과 동시에 저렴한 가격으로 제조할 수 있는 무선 원격 검침이 가능한 전력량계을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 원격 검침이 가능한 전력량계는, 수용가에 공급되는 전력에 대하여 무선 원격 검침이 가능한 전력량계에 있어서, 상기 공급되는 전력에 대하여 그 사용량을 계량하고 그 계량 데이터를 표시함과 아울러 원격지의 센터에 무선 전송하는 계량/RF 원칩 모듈을 구비하여 구성된다.
여기서, 상기 계량/RF 원칩 모듈은, 상기 공급되는 전력에 대하여 전류검출부와 전압검출부로부터 각각 검출된 검출 전류 데이터와 검출 전압 데이터를 입력받아 계량데이터들을 산출하여 저장하고 표시하며, 지그비 통신규격을 이용하여 원격지 센터와 무선 통신하며, 현장접속장치와 지그비 통신규격을 이용하여 무선통신하여, 상기 현장접속장치로부터의 요청에 따라 계량데이터의 제공 및 파라미터 조정 제어를 수행한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 원격 검침이 가능한 전력량계에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 원격 검침이 가능한 전력량계의 블록 구성도이다.
동 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 무선 원격 검침이 가능한 전력량계는, 전류검출부(20), 전압검출부(30), 디스플레이(40), 전원공급부(50), 계 량/RF 원칩 모듈(10), 펄스출력회로(50)를 포함하여 구성되어, 각 수용가에 공급되는 전력에 대하여 그 사용량을 계량하고 그 계량 데이터를 표시함과 아울러 원격지의 센터에 무선 전송하게 된다.
상기 전류검출부(20)는 수용가에 인입된 전력선에 연결되어 수용가측으로 인입되는 전류를 검출하여 그 검출 전류신호를 디지털 신호로 변환하여 계량/RF 원칩 모듈(10)로 출력한다.
상기 전압검출부(30)는 수용가에 인입된 전력선에 연결되어 수용가측으로 인입되는 전압을 검출하여 그 검출 전압신호를 디지털 신호로 변환하여 계량/RF 원칩 모듈(10)로 출력한다.
상기 디스플레이(50)는 상기 계량/RF 원칩 모듈(10)로부터의 표시신호에 따라 사용 전력량을 표시하고, 또한 RF 신호의 수신감도 상태 등을 포함하는 전력량계의 상태를 표시한다.
상기 전원공급부(60)는 각 구성요소에 전원을 공급하기 위한 것으로, 상용 교류 전원을 직류로 변환하여 사용하며, 필요에 따라서는 예를 들면 수은전지, 건전지 또는 리튬전지를 사용할 수도 있다.
상기 계량/RF 원칩 모듈(10)은 수용가에 공급되는 전력의 사용량을 계량하고 그 계량 데이터를 저장 관리 및 표시 제어하며 원격지 센터와의 통신을 주관하는 것으로, 주제어부(12)와 메모리(14), RF제어부(16) 및 RF송수신부(18)를 포함하여 구성된다.
상기 주제어부(12)는 상기 전류검출부(20)로부터 입력되는 검출 전류데이터 를 상기 전압검출부(30)로부터 입력되는 검출 전압데이터를 이용하여 유효전력량, 무효전력량, 최대수요전력, 역률 등을 산출하고 상기 검출된 전류와 전압 및 상기 산출된 유효전력량, 무효전력량, 최대수요전력, 역률 등의 계량데이터를 누적 산출하여 메모리(14)에 저장하고 그 누적 계량 데이터중 유효전력량을 디스플레이(40)에 표시신호로서 제공하여 표시하도록 한다.
또, 상기 주제어부(12)는 RF 제어부(16)를 제어하여 RF 수신 감도를 측정하도록 하고 그 측정된 RF 수신 감도를 메모리(14)에 저장하고 또한 디스플레이(40)에 표시신호로서 제공하여 표시하도록 할 수 있다. 여기서, 상기 RF 수신 감도의 표시는 수자, 문자, 기호, 그래프 등으로 표현되도록 할 수 있다.
또한, 상기 주제어부(12)는 원격지 센터로부터의 검침 데이터의 요청에 따라 RF 제어부(16)를 제어하여 상기 메모리(14)에 저장된 데이터를 전송하도록 하고, 또한 특정한 이벤트가 발생하면 상기 주제어부(12)는 해당 이벤트에 대응하는 이벤트 메시지를 생성하고 이 생성된 이벤트 메시지를 RF 제어부(16)를 제어하여 원격지 센터로 무선송신하도록 할 수 있다. 여기서, 이벤트로서는 공급 전원의 변동(전력선의 공급전압의 온/오프, 전력량계의 동작 이상 등), RF 수신 감도 이상 등을 예시할 수 있다.
상기 RF 제어부(16)는 상기 주제어부(12)의 제어에 따라 원격지 센터 측과 통신을 제어하며, 또는 RF 수신 신호 감도를 측정하여 상기 주제어부(12)에 보고한다.
상기 RF 송수신부(18)는 상기 RF 제어부(16)의 제어에 따라 RF 안테나를 매 개로 원격지 센터 측과의 RF 송수신을 수행한다.
여기서, 상기 RF는 저소비전력이고 저가로 구현가능한 예를 들면 지그비(ZigBee) 규격을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 메모리(14)는 예를 들면 프로그램 저장 영역과 데이터 저장 영역으로 구분되어 있을 수 있다. 상기 프로그램 저장 역역에는 주제어부(12) 및 RF 제어부(16)에 의하여 사용되는 응용 프로그램이 저장되며, 데이터 저장영역에는 검출된 전류 및 전압 데이터와 유효전력량, 무효전력량, 최대수요전력, 역률 등의 계량데이터와 함께 RF 수신 감도를 포함하는 전력량계 상태 데이터가 저장된다.
상기 프로그램 저장 역역에 저장되는 응용 프로그램으로서는, 주제어부(12)에서 검출된 전류와 전압을 이용하여 유효전력량, 무효전력량, 최대수요전력, 역률 등의 계량데이터를 산출하기 위한 산출 프로그램과, 주제어부(12)에서 디스플레이(4)를 표시구동하기 위한 표시 구동 프로그램과, 상기 검출된 전류 및 전압과 산출 프로그램을 이용하여 산출된 계량데이터를 메모리(14)에 저장 관리하기 위한 저장 관리 프로그램과, 주제어부(12) 및 RF 제어부(16)에서 RF 송수신부(18)를 통하여 원격지 센터 측과의 통신을 위한 통신프로그램 등을 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예의 계량/RF 원칩 모듈(10)의 주제어부(12)는 계량된 유효전력량의 최소 단위에 동기하여 펄스를 출력하도록 펄스 출력회로(90)를 제어한다. 여기서, 전력량계가 옥내에 설치되는 경우 펄스출력회로(90)의 출력 펄스는 예를 들면 옥외에 설치되는 표시단자함[여러 개의 전력량계(예를 들면, 수도계량기, 가스 계량기, 전력량계 등)로부터 제공되는 계량 펄스 데이터를 이용하여 하나의 표 시장치로 표시하기 위한 장치]에 제공되어 옥외에서 수용가의 사용량을 확인할 수 있도록 하기 위한 용도 등으로 사용될 수 있다.
한편, 상기 RF 송수신부(18)는 이 RF 송수신부와 동일한 통신규격에 의하여 근거리 무선통신가능한 현장접속장치(도 4의 400 참조)와 통신을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 주제어부(12)는 상기 RF 송수신부(18)와 RF 제어부(16)를 통하여 현장접속장치(400)로부터의 통신 접속 요청시 해당 현장접속장치(400)의 인증절차를 수행한 후에 해당 현장접속장치(400)로부터의 요청에 따라 제어를 수행하도록 구성할 수 있다. 이러한 현장접속장치(400)로부터의 요청으로서는 해당 전력량계의 정보 확인 요청과, 해당 전력량계의 파라미터 조정 요청 등을 예시할 수 있다.
상기 주제어부(12)에서 상기 현장접속장치(400)의 인증처리는 원격지 센터에서 해당 전력량계에 해당 현장접속장치(400)의 식별정보(인증정보)를 미리 제공해주고, 상기 현장접속장치(400)의 통신 접속 요청정보에 포함된 현장접속장치(400)의 식별정보(인증정보)를 상기 원격지 센터에서 제공된 식별정보(인증정보)와 비교함으로써 이루어질 수 있다. 또는 상기 주제어부(12)에서 상기 현장접속장치(400)의 통신 접속 요청정보에 포함된 현장접속장치(400)의 식별정보(인증정보)를 원격지 센터에 조회하여 인증하도록 되어 있어도 된다.
한편, 본 발명의 전력량계에서는 시간이 원격지 센터와 동일하게 되도록 하는 것이 바람직하므로, 이를 위하여 원격지 센터를 포함하는 네트워크 측에서는 주기적으로 GPS 시간 데이터, CDMA 시간 데이터 또는 NTP(Network Time Protocol) 시간 데이터를 송출하고, 본 발명 전력량계의 계량/RF 원칩 모듈(10)은 상기 수신되 는 시간 데이터에 시간이 동기하도록 한다. 이에 따라 본 발명 전력량계의 계량/RF 원칩 모듈(10)에서는 사용 유량 데이터를 원격지 센터와 동일한 시간을 기준으로 산출되어 저장되게 된다.
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 원격 검침이 가능한 전력량계의 동작에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 계량/RF 원칩 모듈(10)의 주제어부(12)에서는 전류검출부(20)로부터의 검출 전류 데이터와, 전압검출부(30)로부터의 검출 전압 데이터를 입력받는다(단계 S10).
그후, 상기 주제어부(12)에서는 상기 검출 전류 데이터와 상기 검출 전압 데이터를 이용하여 유효전력량, 무효전력량, 최대수요전력, 역률 등의 계량데이터를 산출하고 상기 산출된 계량데이터를 상기 메모리(14)에 저장하고 그 계량데이터 중에서 총 유효전력량을 디스플레이(40)에 표시하도록 제어한다(단계 S12).
그후, 상기 주제어부(12)에서는 원격지 센터로부터 RF 송수신부(18) 및 RF제어부(16)를 경유하여 계량 데이터 전송 메시지가 수신됨에 따른 전송 인터럽트가 발생하는지를 판단한다(단계 S14).
상기 단계 S14에서 전송 인터럽트가 발생하면 상기 주제어부(12)에서는 원격지 센터로부터의 계량 데이터 전송 메시지에 대응하는 상기 메모리(14)에 저장되어 있는 계량 데이터를 RF제어부(16) 및 RF 송수신부(18)를 경유하여 원격지 센터 측으로 전송되도록 제어한다(단계 S16). 그후, 상기 주제어부(12)에서 제어는 상기한 단계 S10으로 진행한다.
한편, 상기 단계 S14에서 전송 인터럽트가 발생하지 않으면 상기 주제어부(12)에서는 RF 수신 감도 측정 인터럽트가 발생하는지를 판단한다(단계 S18). 여기서 상기 RF 수신 감도 측정 인터럽트는 주기적으로 발생하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 단계 S18에서 RF 수신 감도 측정 인터럽트가 발생하면, 상기 주제어부(12)에서는 RF제어부(16)를 제어하여 RF 수신 감도를 측정하도록 하고, 측정된 수신감도를 메모리(14)에 저장하도록 하며, 상기 수신감도에 대응하는 수신감도 표시를 디스플레이(40)에 표시하도록 제어한다(단계 S20).
한편, 단계 S18에서 RF 수신 감도 측정 인터럽트가 발생하지 않으면 상기 주제어부(12)에서 제어는 상기한 단계 S10으로 진행한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전력량계에서는 계량/RF 원칩 모듈에 의하여 계량데이터의 정확한 산출 및 표시가 가능하고 이와 동시에 원격지 센터 측으로 원격 검침 데이터의 송출이 가능하며 더욱이 RF 수신 감도를 측정하여 표시하는 것이 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 원격 검침이 가능한 전력량계의 적용 예를 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
동 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 원격 검침이 가능한 전력량계(100)는 무선통신망(300)을 통하여 원격지 센터(200)와 통신 가능하도록 구성되고, 또한, 본 발명에 따른 원격 검침이 가능한 전력량계(100)는 RF 송수신부(18)와 동일한 통신규격에 의하여 근거리 무선통신가능한 현장접속장치(400)와 통신가능하 도록 구성된다.
상기 현장접속장치(400)는 현장에서 상기 전력량계(100)에 대한 정보 확인과, 상기 전력량계(100)의 파라미터 조정을 위한 휴대 가능한 장치이다.
다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 원격 검침이 가능한 전력량계에서 RF송수신부를 통한 통신 제어 흐름에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 전력량계(100)의 주제어부(12)는 상기 RF 송수신부(18)와 RF 제어부(16)를 통하여 무선 데이터가 수신되면 해당 무선 데이터가 원격지 센터(200)로부터 송신된 것인지를 확인한다(단계 S30~S34).
상기 단계 S34에서 상기 주제어부(12)는 상기 수신된 무선 데이터가 원격지 센터(200)로부터 송신된 것으로 확인되면 원격지 센터(200)와의 데이터 통신을 수행하는 제어를 수행한다.
한편, 상기 단계 S34에서 상기 주제어부(12)는 상기 수신된 무선 데이터가 원격지 센터(200)로부터 송신되지 않은 것으로 확인되면 해당 무선 데이터는 현장접속장치(400)로부터 송신된 것으로 판단한다.
그후, 상기 주제어부(12)는 상기 수신된 무선데이터를 분석하고 해당 현장접속장치(400)에 대한 인증처리를 수행한다(단계 S40).
여기서, 상기 인증처리는 원격지 센터(200)에서 해당 전력량계(100)에 해당 현장접속장치(400)의 식별정보(인증정보)를 미리 제공해주고, 상기 현장접속장치(400)의 무선데이터(예를 들면, 통신 접속 요청정보)에 포함된 현장접속장치(400)의 식별정보(인증정보)를 상기 원격지 센터에서 제공된 식별정보(인증정보) 와 비교함으로써 이루어질 수 있다. 또는 상기 주제어부(12)에서 상기 현장접속장치(400)의 무선데이터(예를 들면 통신 접속 요청정보)에 포함된 현장접속장치(400)의 식별정보(인증정보)를 원격지 센터에 조회하여 인증하도록 되어 있어도 된다.
상기 단계 S40에서 해당 현장접속장치(400)에 대한 인증처리가 이루어진 후, 상기 주제어부(12)는 현장접속장치(400)와의 통신에 의하여 해당 현장접속장치(400)에 의하여 요청된 데이터 제공을 위한 제어 처리를 수행하거나, 해당 현장접속장치(400)에 의하여 요청된 전력량계의 파라미터 조정을 위한 제어 처리를 수행하게 된다(단계 S42).
한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다. 이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 속하는 것이라면 본 발명에 포함되는 것임은 자명할 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 각 수용가에 공급되는 전력에 대하여 전력량계에서 계량/RF 원칩 모듈에 의하여 사용 전력량의 산출 및 표시가 가능하고 동일한 시각에 사용량 관리가 가능하며 이와 동시에 원격지 센터 측으로 원격 검침 데이터의 송출이 가능하며 더욱이 RF 수신 감도를 측정하여 표시하는 것이 가능하게 됨에 따라 원격검침 가능한 전력량계의 구조를 단순화할 수 있으면서 원격 검침 가능한 전력량계를 저가로 제조할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면 휴대가능한 현장접속장치에 의하여 전력량계에서 계 량/RF 원칩 모듈의 RF 송수신부와의 무선통신이 가능하도록 하여, 원격검침 가능하면서도 현장 정보확인 및 파라미터 조정이 가능한 전력량계의 구조를 단순화할 수 있으면서 원격 검침 가능한 전력량계를 저가로 제조할 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 수용가에 공급되는 전력에 대하여 무선 원격 검침이 가능한 전력량계에 있어서,
    상기 공급되는 전력에 대하여 그 사용량을 계량하고 그 계량 데이터를 표시함과 아울러 원격지의 센터에 무선 전송하는 계량/RF 원칩 모듈을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 원격 검침이 가능한 전력량계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계량/RF 원칩 모듈은,
    상기 공급되는 전력에 대하여 전류검출부와 전압검출부로부터 각각 검출된 검출 전류 데이터와 검출 전압 데이터를 입력받아 계량데이터들을 산출하여 저장하고 표시하며, 지그비 통신규격을 이용하여 원격지 센터와 무선 통신하며,
    현장접속장치와 지그비 통신규격을 이용하여 무선통신하여, 상기 현장접속장치로부터의 요청에 따라 계량데이터의 제공 및 파라미터 조정 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 원격 검침이 가능한 전력량계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 계량/RF 원칩 모듈은,
    상기 현장접속장치에 대한 인증정보를 원격지 센터로부터 미리 수신하여 저 장해놓고, 상기 현장접속장치로부터 통신 요청 정보에 포함되어 있는 인증정보가 기 저장되어 있는 인증정보와 동일한 경우에 해당 현장접속장치와의 통신을 허용하는 것을 특징으로 하는 무선 원격 검침이 가능한 전력량계.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 계량/RF 원칩 모듈은,
    상기 현장접속장치로부터 통신 요청 정보에 포함되어 있는 인증정보를 추출하고, 이 인증정보를 원격지 센터에 조회하여 해당 현장접속장치의 인증을 수행한 후에 해당 현장접속장치와의 통신을 허용하는 것을 특징으로 하는 무선 원격 검침이 가능한 전력량계.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 계량/RF 원칩 모듈은 원격지 센터를 포함하는 네트워크 측으로부터 전송되어온 GPS 시간데이터, CDMA 시간데이터 또는 NTP(Network Time Protocol) 시간데이터를 이용하여 시간 동기를 맞추도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 원격 검침이 가능한 전력량계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 계량/RF 원칩 모듈은, 원격지의 센터측으로부터 수신되는 무선 신호 감도를 측정하고 그 수신신호감도를 표시하는 것을 특징으로 하는 무선 원격 검침이 가능한 전력량계.
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