[논문 리뷰] Automatic Electric Meter Reading System: A Cost-Feasible Alternative Approach In Meter Reading For Bangladesh Perspective Using Low-Cost Digital Wattmeter And Wimax Technology

Tanvir Ahmed, Md. Suzan Miah외 2명|arXiv (Cornell University)|2012. 09. 24.

Power Line Communications and NoiseEngineering참고 문헌 5인용 수 18

한 줄 요약

이 논문은 방글라데시에 맞춤화된 저비용·고성능 자동 전기계량(AMR) 시스템을 제안한다. 이 시스템은 저비용 디지털 와트미터를 사용해 에너지 미터 디스크의 회전을 읽고, 장거리 무선 통신에 WiMAX를 활용한다. 시스템은 마이크로컨트롤러 기반의 읽기 단위, 데이터 전송을 위한 WiMAX 트랜시iever, 그리고 집중식 데이터 처리 및 청구 단위로 구성되며, 자동화되고 위변조에 강한 계량 방식을 가능하게 하여 운영 비용을 줄이고 커버리지 범위를 넓힌다. 이는 자원이 제한된 환경에서 수작업 계량 방식에 대한 실현 가능한 대안이 된다.

ABSTRACT

Energy meter reading is a monotonous and an expensive task. Now the meter reader people goes to each meter and take the meter reading manually to issue the bill which will later be entered in the billing software for billing and payment automation. If the manual meter reading and bill data entry process can be automated then it would reduced the laborious task and financial wastage. "Automatic Electric Meter Reading (AMR) System" is a metering system that is to be used for data collecting from the meter and processing the collected data for billing and other decision purposes. In this paper we have proposed an automatic meter reading system which is low cost, high performance, highest data rate, highest coverage area and most appropriate for Bangladesh perspective. In this AMR system there are four basic units. They are reading unit, communication unit, data receiving and processing unit and billing system. For reading unit we identified the disk rotation of the energy meter and stored the data in microcontroller. So it is not required to change the current analog energy meter. An external module will be added with the current energy meter. In the communication unit Wimax transceiver was used for wireless communication between meter end and the server end because of its wide coverage area. In the data receiving and processing unit meter reading will be collected from the transceiver which is controlled by another microcontroller. There will be a computer application that will take the data from the microcontroller. This will also help to avoid any tampering or break down of energy meter. There are various AMR system exists all over the world. Those systems were analyzed and we found they are not feasible for Bangladesh.

연구 동기 및 목표

• 방글라데시에서 수작업 전기계량의 높은 비용과 비효율성을 해결하기 위해.
• 기반 시설이 제한된 저소득 및 농촌 지역에 적합한 저비용·확장 가능한 AMR 시스템을 개발하기 위해.
• 데이터 수집 및 청구 과정의 자동화로 인간 오류와 재정적 낭비를 줄이기 위해.
• 통합된 마이크로컨트롤러 기반의 데이터 로깅과 안전한 전송을 통해 시스템의 신뢰성 향상 및 위변조 방지를 위해.
• 방글라데시의 농촌 및 도시 지역에서 장거리·고속도 데이터 전송에 WiMAX 기술이 타당한지 평가하기 위해.

제안 방법

• 저비용 디지털 와트미터를 사용해 기존 아날로그 미터에 통합되는 비침습적 방식으로 에너지 미터 디스크의 회전을 감지하고 기록한다.
• 기존 미터를 수정하지 않고도 디지털 와트미터에서 온 미터 읽기 값을 캡처하고 저장하는 외부 마이크로컨트롤러 기반의 읽기 단위를 사용한다.
• 미터 엔드포인트와 중앙 데이터 수신 단위 간 장거리·고대역폭 무선 통신을 가능하게 하는 WiMAX 트랜시iever를 활용한다.
• 데이터 수신 단위에 위치한 두 번째 마이크로컨트롤러가 미터 데이터를 수신하고 컴퓨터 애플리케이션으로 전달하여 처리 및 저장한다.
• 시스템 아키텍처는 네 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있다: 읽기 단위, 통신 단위, 데이터 수신 및 처리 단위, 그리고 집중식 청구 시스템.
• 계량기 교체를 피하고 기존 아날로그 에너지 미터와의 후행 호환성을 확보함으로써 구현 비용을 낮춘다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기존 아날로그 에너지 미터에 통합 가능한 저비용·비침습적 계량 시스템을 방글라데시에서 개발할 수 있는가?
• RQ2 장거리·고처리량 데이터 전송에 대해 WiMAX 기술이 농촌 및 도시 계량 응용 분야에서 실현 가능하고 비용 효율적인가?
• RQ3 자동화된 계량 시스템은 개발도상국의 전기 청구 시스템에서 노동 비용과 운영 비효율성을 어떻게 줄일 수 있는가?
• RQ4 제안된 시스템이 계량기 위변조 또는 데이터 조작을 어느 정도 방지할 수 있는가?
• RQ5 기술 기반 시설이 제한된 지역에서 이러한 시스템을 대규모로 구현하는 데 실현 가능성은 어느 정도인가?

주요 결과

• 제안된 AMR 시스템은 기존 아날로그 에너지 미터에 대한 교체 없이도 자동화되고 실시간 데이터 수집을 가능하게 한다.
• WiMAX 기술의 사용으로 광역 커버리지와 고속 데이터 전송 속도를 확보하여 방글라데시의 도시 및 농촌 지역 모두에 적합하다.
• 수작업 계량 및 데이터 입력 과정을 제거함으로써 운영 비용과 노동 강도를 감소시킨다.
• 마이크로컨트롤러 기반의 데이터 로깅 통합으로 시스템 신뢰성이 향상되고 위변조 위험도 감소한다.
• 확장 가능하고 비용 효율적인 시스템으로, 개발도상국 환경에서 너무 비싼 기존 AMR 시스템에 대한 실현 가능한 대안이 된다.
• 아키텍처는 후행 호환성과 저비용 구현을 지원하며, 에너지 공급망 내 전국적 구현 가능성이 있다.