因應全球在智慧電網及智慧讀表建置的快速發展，我國亦於民國99年6月23日正式由行政院核定公告啟動我國智慧型電表系統(Advanced Metering Infrastructure,簡稱 AMI)建置。依經濟部所規劃的推動時程，預計於民國102年展開第一階段100萬一般住宅用戶的智慧型電表系統佈建，並於104年完成後進行相關效益評估以決定是否進入第二階段500萬用戶的佈建。兩個階段建置若順利完成，預計全台二分之一的用戶可納入智慧型電表系統的運作體系。
智慧型電表系統的建置意義
據德國T-City計畫在全德選擇了30個地區進行AMI建置測試的研究指出，提供即時的用電數據給民眾參考，進而影響民眾用電習慣，約可達到4%-12%的節電效益。另外如英國的低碳社區BedZed也將提供使用者即時的電力資訊視為節能減碳的重要方法之一。可見智慧型電表系統的建置，最直接影響的就是民眾用電習慣的改變。以購物來比擬，目前我們的用電行為就如同在市場上採買沒有標價的物品，只有在結帳台上才會發現到底花了多少錢；當智慧型電表系統施行後，就如同替民眾把物品標價貼上，民眾就可以清楚知道用電行為相對的代價是多少。若搭配不同時間不同電價的計費制度施行，選擇對的時間用電將會給消費者節省更多的電費。
所謂智慧型電表系統，或智慧讀表，是一個電力計費系統的數位化解決方案。主要包含了智慧電表、讀表通訊系統、電表資料管理系統(Meter Data Management System, MDMS)三個部分。如果將衍生到用戶端的家庭網路(Home Area Network, HAN)應用服務納入，如安裝能源終端顯示裝置(In-Home Display, IHD)，結合電動車與太陽能、風力等再生能源的使用，就會形成一個以用戶端為主體的能源服務網路。屆時，AMI就不單單只為了記錄用戶用了多少電而建置，也是為了記錄用戶賣了多少電給電力公司來建置。一旦供給與需求行為複雜化，所需要的用電資訊量與即時性也會跟著增加，故AMI的需要性也會隨著提高。
圖1. AMI讀表架構。
資料來源：自製。
*智慧電表
智慧電表是指具備通訊能力的電子式電表，比起舊有的機械式電表，智慧電表除能記錄更及時與詳細的數位化電力資料，亦可透過通訊網路供電力公司從遠端進行電表資料遙讀，電表參數及程式更新以及電表時間同步等操作。電表數位化後，完全改變了目前需派員到現場才能抄表及設定電表參數與程式的運作方式。而且，數位化後的用電資訊加上時間資訊，除了可記錄每段時間的用電變化外，也可讓不同時間不同電價的計價方式可以施行，讓民眾可以自由決定用電時間與了解電費增加情形。目前我國智慧型電表技術的發展，工商業用戶所使用的三相式電子表已普遍，但具備通訊功能的電子表則是從今年下半年起台電開始進行換裝。一般用戶所裝設的單相式電子表部分，因為政府投入低壓AMI建置的政策較明朗，業已促成一些廠商投入發展自主技術的智慧型單相電表，預計在年底前就會有較成熟的產品出現。
圖2. 讀表通訊系統架構。
資料來源：自製。
*讀表通訊系統
讀表通訊系統是指一個獨立且完整的電表資料擷取網路，範圍從智慧電表到電力公司讀表頭端(AMI Headend)系統，一個智慧型電表系統下有可能包含多個讀表通訊系統，各自負責一個區域的電表資料擷取工作。讀表通訊系統中所使用的通訊技術視電表用戶的分散或集中特性，或可直接使用廣域網路(WAN)通訊技術，將電表資料直接傳送到AMI Headend (此為針對較分散的電表用戶，如偏遠鄉下)；或將較集中的電表先經過一段區域網路(LAN)到資料集中器(Data Concentrator)設備進行匯整，然後再透過WAN端通訊將匯整後的電表資料送至AMI Headend (此為針對較集中的電表用戶，如城市、鄉鎮的集中式住宅)。也因此在通訊系統中，牽涉到的技術包含了LAN端通訊技術、集中器、WAN端通訊技術及AMI Headend。
讀表LAN端通訊是指電表到集中器這段通訊，由於兩樣設備都放置在現場，因此通訊技術的選擇與環境有很大的關聯。目前電力線通訊或是無線通訊技術是大多電力公司考量的選項，但電力公司多半傾向以現有的電力線通訊為主。電力線通訊是將電力線視為通訊管道來傳送資訊，容易受到電力線中的雜訊及負載變動時所產生的阻抗不匹配等現象影響通訊品質，且一旦傳輸距離拉長，訊號衰減亦會造成通訊不良。因此，以無線通訊技術作為讀表LAN通訊技術則是另一個必備的選擇。
無線讀表通訊技術的選擇則視各國在無線頻道上的開放情形而有所不同。一般無線通訊技術可適用於電表集中，環境較開放或空曠的地區使用，讀表的效益及成功率相對較高。國內LAN通訊技術相對成熟，只是主要通訊晶片多半仍仰賴國外提供，國內廠商則是著重於通訊模組的開發並將它整合到電表及集中器等設備中，以滿足智慧讀表的應用所需。目前LAN通訊技術最大的挑戰則是要克服環境的複雜性及對通訊的干擾，這或許不是所有通訊技術都能在各種環境一體適用的原因，國內目前尚未對預計換裝智慧電表系統的住戶環境進行普查，未來在進行建置時恐怕會遭遇不少困難。
集中器為一嵌入式系統，整合了LAN端及WAN端的通訊模組，成為連接電表與AMI Headend的重要角色。集中器除通訊功能外，通常還具備暫存電表資料與管理電表的功能，以簡化AMI Headend的讀表作業流程及分散管理工作。AMI Headend大多是PC-based或Server等級的應用系統，主要掌管讀表通訊網路的形成、網路架構，以及電表資料的擷取、儲存等。集中器及AMI Headend的設備部分國內目前已有幾家廠商投入生產，硬體取得不是問題。但軟體部分則因為國內低壓讀表通訊規範尚無標準可依循，目前僅有依廠商自行定義之標準所發展的解決方案，尚未有完全符合國內外電力公司需求或標準的產品出現。
介於集中器與AMI Headend間的WAN端通訊網路，亦有有線及無線的通訊技術選擇，國外常以GPRS或3G的遠程通訊技術來作為WAN的解決方案，由於國內電信網路普及程度高，這個解決方案無疑是可用性最高的選擇，但龐大的電信費用支出是其缺點。國外也有透過中壓電力線通訊來進行WAN通訊的案例，只不過通常在傳輸距離拉長時，速率會降到僅數KB的情形。國內因為台電在配電自動化計畫中開始佈建光纖網路，故搭配光纖使用也許會是國內WAN通訊的較佳選擇，目前唯一遭遇的困難點為光纖網路的普及率還不足，勢必需要有其他WAN通訊技術作為備案。
連接AMI Headend的電表資料管理系統(MDMS)主要功能在提供使用者介面，並進行讀表操作、電表資料驗證、管理讀表網路及電表事件、提供電表資料分析結果以及與電力公司既有系統(如開票系統、客戶資訊系統、電網管理系統等)整合等。通常電力公司在智慧型電表系統中只會有一個MDMS，但前端的讀表通訊系統則可能因為分批建置或分開採購的關係會需要連接多個各自獨立的AMI Headend，因此MDMS與AMI Headend之間通常透過不同的轉接軟體(Adapter)來連接。另外，一個完整的MDMS除需整合資料庫系統之外，大多還包含了以企業服務匯流排(Enterprise Service Bus)來建構一個整合度高的電力公司應用服務平台。以國外的發展來看，SAP、Oracle及IBM等大型公司皆有投入相關的研發，或提供相關的軟體給MDMS的公司來整合。國內方面則因需求市場及需投入大量研發資源的關係，目前仍沒有獨立的MDMS解決方案在市面上。
圖3. Oracle MDMS功能。
資料來源：Oracle。
結語
綜觀整體AMI解決方案的發展現況，國內產業能量慢慢地在累積，相關技術的開發，產業界能做的應該也都投入了，唯仍需要國內訂定更明確的規範或標準作為臨門一腳，國內的產業發展才會更加速展開。台電預計於明年啟動較大規模的AMI測試計畫，對國內產業的帶動應該會有明顯的助益，亦將是我國AMI發展的重要關鍵。
作者資訊：
本文作者任職於資策會網路多媒體研究所，熟悉感測網路技術應用，並導入不同領域以提供智慧化新興服務。近三年來專注於能源讀表應用，包含協助廠商建置台電高壓AMI系統，參與能源局98-99年AMI測試計畫等。
智慧型電表系統的建置意義
據德國T-City計畫在全德選擇了30個地區進行AMI建置測試的研究指出，提供即時的用電數據給民眾參考，進而影響民眾用電習慣，約可達到4%-12%的節電效益。另外如英國的低碳社區BedZed也將提供使用者即時的電力資訊視為節能減碳的重要方法之一。可見智慧型電表系統的建置，最直接影響的就是民眾用電習慣的改變。以購物來比擬，目前我們的用電行為就如同在市場上採買沒有標價的物品，只有在結帳台上才會發現到底花了多少錢；當智慧型電表系統施行後，就如同替民眾把物品標價貼上，民眾就可以清楚知道用電行為相對的代價是多少。若搭配不同時間不同電價的計費制度施行，選擇對的時間用電將會給消費者節省更多的電費。
所謂智慧型電表系統，或智慧讀表，是一個電力計費系統的數位化解決方案。主要包含了智慧電表、讀表通訊系統、電表資料管理系統(Meter Data Management System, MDMS)三個部分。如果將衍生到用戶端的家庭網路(Home Area Network, HAN)應用服務納入，如安裝能源終端顯示裝置(In-Home Display, IHD)，結合電動車與太陽能、風力等再生能源的使用，就會形成一個以用戶端為主體的能源服務網路。屆時，AMI就不單單只為了記錄用戶用了多少電而建置，也是為了記錄用戶賣了多少電給電力公司來建置。一旦供給與需求行為複雜化，所需要的用電資訊量與即時性也會跟著增加，故AMI的需要性也會隨著提高。
圖1. AMI讀表架構。
資料來源：自製。
*智慧電表
智慧電表是指具備通訊能力的電子式電表，比起舊有的機械式電表，智慧電表除能記錄更及時與詳細的數位化電力資料，亦可透過通訊網路供電力公司從遠端進行電表資料遙讀，電表參數及程式更新以及電表時間同步等操作。電表數位化後，完全改變了目前需派員到現場才能抄表及設定電表參數與程式的運作方式。而且，數位化後的用電資訊加上時間資訊，除了可記錄每段時間的用電變化外，也可讓不同時間不同電價的計價方式可以施行，讓民眾可以自由決定用電時間與了解電費增加情形。目前我國智慧型電表技術的發展，工商業用戶所使用的三相式電子表已普遍，但具備通訊功能的電子表則是從今年下半年起台電開始進行換裝。一般用戶所裝設的單相式電子表部分，因為政府投入低壓AMI建置的政策較明朗，業已促成一些廠商投入發展自主技術的智慧型單相電表，預計在年底前就會有較成熟的產品出現。
圖2. 讀表通訊系統架構。
資料來源：自製。
*讀表通訊系統
讀表通訊系統是指一個獨立且完整的電表資料擷取網路，範圍從智慧電表到電力公司讀表頭端(AMI Headend)系統，一個智慧型電表系統下有可能包含多個讀表通訊系統，各自負責一個區域的電表資料擷取工作。讀表通訊系統中所使用的通訊技術視電表用戶的分散或集中特性，或可直接使用廣域網路(WAN)通訊技術，將電表資料直接傳送到AMI Headend (此為針對較分散的電表用戶，如偏遠鄉下)；或將較集中的電表先經過一段區域網路(LAN)到資料集中器(Data Concentrator)設備進行匯整，然後再透過WAN端通訊將匯整後的電表資料送至AMI Headend (此為針對較集中的電表用戶，如城市、鄉鎮的集中式住宅)。也因此在通訊系統中，牽涉到的技術包含了LAN端通訊技術、集中器、WAN端通訊技術及AMI Headend。
讀表LAN端通訊是指電表到集中器這段通訊，由於兩樣設備都放置在現場，因此通訊技術的選擇與環境有很大的關聯。目前電力線通訊或是無線通訊技術是大多電力公司考量的選項，但電力公司多半傾向以現有的電力線通訊為主。電力線通訊是將電力線視為通訊管道來傳送資訊，容易受到電力線中的雜訊及負載變動時所產生的阻抗不匹配等現象影響通訊品質，且一旦傳輸距離拉長，訊號衰減亦會造成通訊不良。因此，以無線通訊技術作為讀表LAN通訊技術則是另一個必備的選擇。
無線讀表通訊技術的選擇則視各國在無線頻道上的開放情形而有所不同。一般無線通訊技術可適用於電表集中，環境較開放或空曠的地區使用，讀表的效益及成功率相對較高。國內LAN通訊技術相對成熟，只是主要通訊晶片多半仍仰賴國外提供，國內廠商則是著重於通訊模組的開發並將它整合到電表及集中器等設備中，以滿足智慧讀表的應用所需。目前LAN通訊技術最大的挑戰則是要克服環境的複雜性及對通訊的干擾，這或許不是所有通訊技術都能在各種環境一體適用的原因，國內目前尚未對預計換裝智慧電表系統的住戶環境進行普查，未來在進行建置時恐怕會遭遇不少困難。
集中器為一嵌入式系統，整合了LAN端及WAN端的通訊模組，成為連接電表與AMI Headend的重要角色。集中器除通訊功能外，通常還具備暫存電表資料與管理電表的功能，以簡化AMI Headend的讀表作業流程及分散管理工作。AMI Headend大多是PC-based或Server等級的應用系統，主要掌管讀表通訊網路的形成、網路架構，以及電表資料的擷取、儲存等。集中器及AMI Headend的設備部分國內目前已有幾家廠商投入生產，硬體取得不是問題。但軟體部分則因為國內低壓讀表通訊規範尚無標準可依循，目前僅有依廠商自行定義之標準所發展的解決方案，尚未有完全符合國內外電力公司需求或標準的產品出現。
介於集中器與AMI Headend間的WAN端通訊網路，亦有有線及無線的通訊技術選擇，國外常以GPRS或3G的遠程通訊技術來作為WAN的解決方案，由於國內電信網路普及程度高，這個解決方案無疑是可用性最高的選擇，但龐大的電信費用支出是其缺點。國外也有透過中壓電力線通訊來進行WAN通訊的案例，只不過通常在傳輸距離拉長時，速率會降到僅數KB的情形。國內因為台電在配電自動化計畫中開始佈建光纖網路，故搭配光纖使用也許會是國內WAN通訊的較佳選擇，目前唯一遭遇的困難點為光纖網路的普及率還不足，勢必需要有其他WAN通訊技術作為備案。
連接AMI Headend的電表資料管理系統(MDMS)主要功能在提供使用者介面，並進行讀表操作、電表資料驗證、管理讀表網路及電表事件、提供電表資料分析結果以及與電力公司既有系統(如開票系統、客戶資訊系統、電網管理系統等)整合等。通常電力公司在智慧型電表系統中只會有一個MDMS，但前端的讀表通訊系統則可能因為分批建置或分開採購的關係會需要連接多個各自獨立的AMI Headend，因此MDMS與AMI Headend之間通常透過不同的轉接軟體(Adapter)來連接。另外，一個完整的MDMS除需整合資料庫系統之外，大多還包含了以企業服務匯流排(Enterprise Service Bus)來建構一個整合度高的電力公司應用服務平台。以國外的發展來看，SAP、Oracle及IBM等大型公司皆有投入相關的研發，或提供相關的軟體給MDMS的公司來整合。國內方面則因需求市場及需投入大量研發資源的關係，目前仍沒有獨立的MDMS解決方案在市面上。
圖3. Oracle MDMS功能。
資料來源：Oracle。
結語
綜觀整體AMI解決方案的發展現況，國內產業能量慢慢地在累積，相關技術的開發，產業界能做的應該也都投入了，唯仍需要國內訂定更明確的規範或標準作為臨門一腳，國內的產業發展才會更加速展開。台電預計於明年啟動較大規模的AMI測試計畫，對國內產業的帶動應該會有明顯的助益，亦將是我國AMI發展的重要關鍵。
作者資訊：
本文作者任職於資策會網路多媒體研究所，熟悉感測網路技術應用，並導入不同領域以提供智慧化新興服務。近三年來專注於能源讀表應用，包含協助廠商建置台電高壓AMI系統，參與能源局98-99年AMI測試計畫等。
