表計相關標準檢視、分析與驗證實驗室建立規劃

綜觀各種新科技的發展，一定先有一段先期產品的摸索期。自動讀表 在此階段因為不確定因素太多，談不上制訂相關之規範或標準。這是在民 國 80 年代初期的情況。在此時期，雖然美國方面有自動讀表協會（AMRA，

Automatic Meter Reading Asociation）透過 IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）的協助，制訂完成一份電話網路自動讀表的標準。但 是由於各國電信業者的經營型態有所差異，只能供作我國實施電話網路自 動讀表的參考。

經濟部中央標準局於民國八十七年制訂完成CNS 14273「自動讀表系統 使用有線電信網路讀表介面單元」及 CNS 14274「自動讀表系統使用無線 通信網路讀表介面單元」兩份國家標準。

由以上幾小節水電瓦斯各相關標準說明可以看出，關於量計到讀表介 面之間，以及讀表介面到網路端（包括有線及無線網路）的通信標準都已 制訂，但是由於通信科技日新月異，讀表介面國家標準（CNS 14273 及 CNS 14274）自民國八十七年公告至今未曾修訂。然通訊技術一日千里，各種技 術相繼發展，如 TCP/IP、PLC、RFID、Zigbee、Bluetooth、WiFi 等，隨著

通訊技術的發展，目前讀表界面實有檢討必要。然根據第一次產官學研專 家座談討論中可發現，自動讀表的推動未必需各通訊介面都須等國家標準 的訂定才能進行，使用者的需求與產業凝聚的共識都可先行推動，俟等到 時機成熟才進入標準的訂定程序，如此才有效率與符合實際需求。

本章前面主要針對目前我國水電瓦斯各表計標準進行檢視，探討目前 各表表計標準，藉由各表計標準的檢視，進而檢討目前標準是否能夠滿足 自動讀表系統要求。另外，由於自動讀表系統牽涉不同表計與通訊方式，

即使依據相同標準，各設備間仍可能無法互通，所以互通性測試平台的建 立乃必須的。以下乃針對互通性測試平台的建立機制提出說明，以供未來 建置時參考。

一般而言，不同設備之間的所謂互通性須包含硬體與軟體兩部份，在 建立互通性測試平台時通常會採以下幾個步驟開始進行[26]。

一、 建立特定通訊協定之技術文件(如 Modbus、DNP3 及 IEC61850 等)—

依據設備所欲採取之通訊協定而準備。

二、 建立特定通訊協定驗證所須之軟體技術與硬體環境。

三、 進行一般化通訊協定與模擬測試目標之功能驗證實測：以DNP 協定 內容為例，進行各種功能模擬如Static/Event 點 Poll-response 之 Byte Format 分層分析驗證、DNP3 Master/Slave/Monitor 架構測試、Object Group/Variation 及 Implemented 點表之驗證測試與分析、Application Layer 之各種 Function Codes 之測試分析、Unsolicited Response 設定、

測試及分析、Class Data 指定、測試分析等等，主要為熟練驗證軟體

功能、人機介面及DNP3 協定技術。

四、 實際針對特定受測目標進行各項細部資料、功能、步驟及符合性之 驗證：選定特定設備，根據所附 Device Profile 及 Implementation Table，以官方之標準測試程序進行逐步測試，從 Fail/Pass 所產生之 訊息與設備內部之設定作交叉調整校正，確認其符合性。

五、 根據測試結果評估受測設備之弱點。

六、 作為將來建立標準驗證程序與規範之參考。

針對上述要點，首先必須建立通訊協定驗證環境。建立之通訊協定驗 證實驗室包含軟體及硬體環境，本驗證實驗室之功能分為兩個層次，第一 個層次為操作、測試、分析與驗證通訊協定含 Level 1、Level 2 及 Level 3 之功能。第二層次為根據通訊協定官方文件所公佈之符合性測試，逐步測 試與驗證受測裝置(Device Under Test, DUT)是否符合官方組織所公佈之符 合性測試程序(Conformance Test Procedure)。

要進行上述測試與驗證，測試驗證環境必要條件與架構必須具備下列 基本條件，缺一不可：

(一) 受測實體設備(DUT)及相關說明文件，先熟悉如何接線，功能及規 劃其各種參數，包括通訊方式如透過RS232/RS485 或 Ethernet 及通 訊參數，若透過串列（RS232/485）則需設定 Baud Date，Stop/Start bits，Parity 等等，若透過 Ethernet 則需設定該通訊之 IP，TCP 或 UDP，及對應之 Port Number 等。

(二) 特定協定之說明文件及規劃（以 DNP3 為例），包括需有 Device

Profile，Implementation Table 及 Point List 等，並詳細閱讀，有些項 目是可規劃的，有需要時可修改其Default 值，以利測試之進行。

(三) 通訊協定分析軟體，必須準備適當分析軟體。該軟體提供之功能包 括，Master 及 Slave 之測試模擬，可規劃之 Application 功能碼及 object Group /Variation 及 Qualifier 等，透過規劃後，可進行逐次之 下指令驗證，Master 與 Slave 來回之資訊可經由-Protocol Analyzer 畫面進行各層（layer）之檢視，以觀察測試進行中之 Master request 與Slave（outstation）Response 之 Byte Code 詳細情形。

(四) 詳細瞭解通訊協定本身之技術文件，以 DNP3 協定為例，DNP3 定 義各層之協定，包括Application Layer（應用層）之 Function Codes，

Fragment 規劃及 Header 之格式等；Transportation Layer（傳輸層）

之Header 及規劃，Data Link Layer（資料連結層）之 Function codes，

Master/Slave ， Primary/Secondary ， 流 量 控 制 （ DFC ）， Confirm/

Unconfirm，錯誤偵測（FCV，FCB bits）及資料長度，位址格式及 規則等；實體層（Physical Layer）之信號格式如 RS232 / RS485 或 Ethernet（DNP3 over TCP/TP or UDP）之實體接線及連線設定等規 則；DNP3 各 Level 所支援之 Object / Variation 及其點長度之 Qualifier 規則，目前DNP3 共定義 4 個 Subject，Level 1，Level 2，Level 3 及Level 4（2007 制定），每個Level 各有其支援之 Object / Variation 及Function codes 等，詳細說明文件必須上網至 http://www.dnp.org/

下載，此網站為DNP Users Group 之官方網站。

(五) 實際架設硬體測試環境，至少須包含一可規劃及已接實際信號之設

備，一至二台 PC（可同時做 Master，Slave 及監視分析資料流情形）。 在一個自動讀表系統中包含有各式表計與其他設備，在這些設備中除 了彼此之間必須共通的語言之外（通訊協定），設備之間也必須有互通性，

所以在建立系統之初必須先有互通的測試平台以確保設備之間能夠穩定且 正確的溝通。在上述測試實驗室建立流程中，除了硬體層的互通之外，對 於彼此資料格式的詳加規定也是非常重要的一環，在自動讀表系統裡資料 格式，即是能源公司對於本身想要的資料（參數）必須能夠非常清楚且明 確規定，如此才能利用通訊協定驗證實驗室環境來進行互通性的測試，進 而在實際系統中能夠穩定的運作。希望藉由通訊協定完整符合性測試 (Conformance Test)之工作環境與平台，解決系統設備通訊協定應用之標準 測試協助自動讀表系統建置的順利，同時找出協定不相容之問題幫助相關 業者了解問題所在，作為改進的參考。