Розу́мний лічи́льник — узагальнене поняття, що може застосовуватись до електронного пристрою, який записує споживання електроенергії, тепла чи води, при цьому додатково тарифікуючи облік по часу доби (для електроенергії) чи по температурі енергоносія та його об'єму (гаряча вода, централізоване опалення)), щогодинно або частіше і надсилає інформацію постачальнику не рідше ніж щодня для моніторингу та виставлення рахунків. Як правило, під поняттям «розумний лічильник» мають на увазі лічильник електричної енергії, як найбільш легкий до реалізації та встановлення на існуючу інфраструктуру ліній, проте, можуть використовуватись лічильники на теплопостачання та гарячу воду. Розумні лічильники надають можливість двостороннього зв'язку між центральною системою та лічильником, а в деяких випадках може надаватись доступ в такій базі даних для абонента через мережу Інтернет або через мобільний телефон EcoTown. На відміну від домашніх лічильників споживання електроенергії, розумні лічильники можуть збирати дані для звітування віддалено. Таким чином передова вимірювальна інфраструктура відрізняється від традиційної автоматизованої системи комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ) тим, що надає можливість двостороннього зв'язку з лічильником.
Коротка історія У 1972, Теодор Джордж «Тед» Параскевакос під час роботи з Boeing у Хантсвілі, Алабама, розробив систему датчиків моніторингу, яка використовувала цифровий зв'язок для систем охоронної, пожежної та медичної сигналізації, а також зчитування показів для постачальників. Ця технологія була відгалуженням системи автоматичного визначення телефонного номера.
У 1974 Параскевакосу був виданий патент США на цю технологію. (Sensor Monitoring Device) У 1977, він запустив Metretek, Inc., яка розробляла та виробляла першу повністю автоматизовану комерційно доступну систему віддаленого зчитування та керування навантаженням. Оскільки ця система з'явилась до появи Інтернет, Metretek використав мінікомп'ютер IBM series 1. На цей підхід Параскевакосу та Metretek були видані численні патенти. and and Canadian Patent # 1,155,243 (Apparatus and Method for Remote Sensor Monitoring, Metering and Control)
Технології
Для усіх технологій інтелектуальних вимірювань критичною проблемою є зв'язок. Кожен лічильник повинен надійно і безпечно обмінюватись зібраною інформацією з деякою центральною установою. Через умови та місця можливого встановлення лічильників проблема може бути складною. Як рішення запропоновані: стільникові та пейджингові мережі, супутниковий зв'язок, радіоканал на діапазоні частот, що підлягає ліцензуванню, комбінація каналів на діапазонах частот, що підлягають ліцензуванню, та діапазонах частот, що не підлягають ліцензуванню, зв'язок по лініям живлення. Критичним є не тільки середовище зв'язку, але і тип мережі. Можливі фіксована безпровідна мережа, меш-мережа та їх комбінація, включаючи Wi-Fi та інші пов'язані з Інтернет мережі. На сьогодні здається, що оптимального варіанта для всіх випадків не існує. Умови у сільській місцевості відрізняються від умов міста, а важкодоступні місця у гористій місцевості взагалі погано покриті безпровідними мережами та інтернет-провайдерами.
На додачу до зв'язку з зовнішньою мережею розумні лічильники можуть бути частиною мережі будинку, яка включає дисплей і комунікаційне обладнання для забезпечення зв'язку інших розумних лічильників із зовнішньою мережею. Технології мереж будинку відрізняються у різних країнах, але включають зв'язок по електромережі та ZigBee.
Протоколи ANSI C12.18 це стандарт, прийнятий Американським національним інститутом стандартизації, що описує двонаправлений протокол зв'язку з лічильником через оптичний порт ANSI Type 2 і визначає низькорівневі деталі протоколу. Використовується переважно на ринках Північної Америки. ANSI C12.19 визначає таблиці даних, які використовуються. ANSI C12.21 є розширенням C12.18, яке визначає порядок використання модемів замість оптичних комунікацій, тому він більш придатний для автоматичного зчитування показів.
У Європі для зчитування показів використовуються протоколи під спільною назвою Meter-Bus.
IEC 61107 визначає протокол зв'язку з розумними лічильниками, опублікований Міжнародною електротехнічною комісією. Широко використовується у Європейському Союзі. IEC 61107 був замінений IEC 62056, але досі використовується через простоту. Він передбачає надсилання даних у коді ASCII з використанням послідовного порту. Фізичним середовищем розповсюдження сигналу може бути світло, що випромінюється світлодіодом та приймається фотодіодом, або пара провідників, у яких електричний сигнал модулюється за EIA-485. Протокол є напівдуплексним. IEC 61107 пов'язаний з, протоколом FLAG, з яким його часто плутають. Ferranti і Landis + Gyr були одними з перших прихильників стандарту інтерфейсу, який в кінцевому підсумку став підмножиною IEC1107.
Open Smart Grid Protocol (OSGP) це сімейство специфікацій, опублікованих Європейським інститутом телекомунікаційних стандартів (ETSI), яке використовується спільно зі стандартом мережі керування ISO/IEC 14908 для розумних лічильників та застосувань у розумних енергосистемах. Мільйони розумних лічильників, що використовують OSGP, встановлено по всьому світу. У протоколі OSGP виявлені численні недоліки безпеки.
Зараз існує тренд до використання технології TCP/IP як спільної комунікаційної платформи для застосувань розумних лічильників, тому компанії розгортають багато комунікаційних систем, які використовують технології IP як спільну платформу керування. Універсальний інтерфейс для зчитування показів повинен дозволяти розробку і масове виробництво розумних лічильників та пристроїв розумних енергосистем до встановлення стандартів обміну. Тоді відповідні комунікаційні модулі можуть бути додані або замінені без зусиль. Це зменшить ризик інвестицій у невдалий стандарт і дозволить використовувати єдиний продукт по всьому світу навіть за наявності регіональних відмінностей стандартів зв'язку.
Деякі розумні лічильники можуть використовувати для тестування інфрачервоний світлодіод, який передає незашифровані дані користувача і обходить тим самим систему захисту лічильника у реальному часіSee youtube video «Why is my smart meter blinking».
Керування даними Іншою критичною технологією для систем розумних лічильників є технологія інтеграції мереж розумних лічильників із застосуваннями постачальників, зокрема з виставленням рахунків. Це включає систему керування даними.
Також для реалізації розумних енергосистем важливо, щоб технології зв'язку по електромережам, які використовуються в мережі будинку, були стандартизовані та сумісні. Домова мережа дозволяє системам опалення, вентиляції та кондиціювання повітря та іншим домашнім приладам взаємодіяти з розумним лічильником і постачальником. Наданий час існує декілька розроблених стандартів вузькосмугового та широкосмугового зв'язку, які несумісні між собою. Для виправлення цієї ситуації NIST заснував групу PAP15, яка вивчатиме та рекомендуватиме механізми співіснування з прицілом на гармонізацію стандартів зв'язку по електромережам для домових мереж. Метою групи є впевнитись, що технології зв'язку по електромережам, обрані для побудування домових мереж, можуть щонайменше співіснувати. Двома обраними технологіями зв'язку по електромережам є HomePlug AV / IEEE 1901 та ITU-T . Робочі групи цих організацій працюють над розробкою прийнятних механізмів співіснування. розробив новий стандарт зв'язку по електромережам у домових мережах під назвою HomePlug Green PHY. Він є інтероперабельним та може співіснувати з широко розповсюдженим HomePlug AV та з новим стандартом , і базується на широкосмуговій технології OFDM. ITU-T введений в 2010 році новий проект під назвою G.hnem, для керування енергоспоживанням у домових мережах, побудований на основі існуючих технологій вузькосмугового низькочастотного OFDM.
Проект від «Google» до свого закриття у 2011 був спроможний використовувати розумні лічильники для відслідковування споживання електроенергії.
Безпека Реалізація протоколів безпеки, які захищають пристрої від зловмисних атак та нових експлойтів, є проблемним завданням.
Поточна версія включає можливість зашифрувати дані вимірювань, додати код автентифікації повідомлень або електронний цифровий підпис.
Запропоновано метод перевірки даних вимірювань, що включає аналіз даних у реальному часі для виявлення аномалій. Виявляючи експлойти по мірі їх використання зловмисниками, система виявлення вторгнень буде знижувати ризики постачальників від крадіжки енергії споживачами і від атак відмова від обслуговування з боку хакерів.
У Великій Британії Data Communication Company, яка передає команди від постачальників до розумних лічильників, додатково перевіряє на аномалії команди, які надсилаються та підписуються постачальниками енергії.
Передова вимірювальна інфраструктура Передова вимірювальна інфраструктура це сукупність систем, що вимірюють споживання енергії, збирають та аналізують дані щодо споживання, взаємодіють з пристроями обліку, як то лічильники електричної енергії, газові лічильники, лічильники тепла, лічильники води, за запитом або за розкладом. Ці системи включають апаратне та програмне забезпечення, засоби зв'язку, засоби відображення та керування з боку користувачів, пов'язані системи споживачів, програмне забезпечення керування даними та бізнес-системи постачальника. Системи, які здатні тільки збирати дані вимірювань, не відносяться до передової вимірювальної інфраструктури.Glossary provided by U.S. Department of Energy , Glossary provided by US Department of Energy
Урядові агентства та гравці ринку звернулись до передової вимірювальної інфраструктури як частини більших ініціатив щодо розумних енергосистем. Передова вимірювальна енергосистема розширяє систему зчитування показів додаванням двостороннього зв'язку з лічильником, дозволяючи надсилати різні команди домогосподарству, включаючи цінову інформацію у момент споживання, відповіді на попит або віддалене вимкнення послуг. Бездротові технології є найважливішими елементами мережі зони «сусідства», що агрегують меш-мережі до тисяч метрів для штаб-квартири підрозділу ІТ постачальників.
Мережа між вимірювальними пристроями та бізнес-системами дозволяє збирати та поширювати інформацію до споживачів, постачальників, розподільчих компаній та постачальників послуг. Це дозволяє переліченим підприємствам брати участь у послугах відповіді на попит. Споживачі можуть використовувати інформацію, надану системою, щоб змінити звичні шаблони споживання для отримання вигоди від нижчих цін. Ціноутворення може використовуватись для стримування пікового споживання.
Критика та застереження Дехто висловлює застереження, пов'язані з витратами, здоров'ям, пожежною безпекою, безпекою даних та недоторканністю приватного життя через ефекти розумних лічильників та віддалено керований вимикач, який наявний у більшості з них. Багато з цих застережень відносяться до розумних лічильників з безпровідними інтерфейсами без домашнього моніторингу енергії, функцій керування або безпеки. Рішення, які тільки виконують вимірювання, хоча користуються популярністю у постачальників комунальних послуг, тому що вони підходять під існуючі бізнес-моделі і мають дешеві авансові капітальні витрати, часто підпадають під критику. Часто концепції розумної енергосистеми та розумного дому дискредитовані за рахунок плутанини щодо різниці між технологіями керуванням домом і домової мережі і передовою вимірювальною інфраструктурою. Посадові особи Іллінойсу і Коннектикуту заявили, що вони не вірять у те, що інтелектуальні лічильники надають будь-які фінансові вигоди для споживачів, хоча витрати на їх встановлення перекладені на самих споживачів.
Здоров'я та безпека Більшість застережень щодо здоров'я зумовлені радіовипромінюванням безпровідних розумних лічильниківHess, David J., and Jonathan Coley. 2013. «Wireless Smart Meters and Public Acceptance: The Environment, Limited Choices, and Precautionary Politics» , Public Understanding of Science Forthcoming..