李鷗　溫淼

【摘 要】本文闡述了一種適應(yīng)多種智能電表通信規(guī)約的無(wú)線抄表系統(tǒng)搭建方案，核心實(shí)質(zhì)就是不需要拉線，最適合那些難以鋪設(shè)電線的場(chǎng)合。在符合國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部無(wú)線電管理局[2005]423號(hào)文件“微功耗（短距離）無(wú)線電設(shè)備技術(shù)要求”的硬件環(huán)境中，無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)通信可靠性、安全性、適用性得到大幅提高。居民戶電度表雖然可以采用低壓電力線載波技術(shù)抄收數(shù)據(jù)，但是十多年來(lái)始終無(wú)法達(dá)到令人滿意的程度。無(wú)線抄表正是突破低壓載波困局的一條蹊徑。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線抄表；GPRS網(wǎng)絡(luò)；自動(dòng)路由；優(yōu)缺點(diǎn)

0 綜述

目前，我國(guó)所采用的抄表方式大致可以分為三種：一是傳統(tǒng)的人工抄表方式，抄表人員到用戶處讀取數(shù)據(jù)，返回總局后將數(shù)據(jù)錄入電腦處理，這種方式極為原始，城市人口密集，住宅分散，高層居民住宅不斷增加，或者地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，人工抄表遇到很多困難，入戶難，企業(yè)管理開支大，抄表人員工作條件差，效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。二是預(yù)付費(fèi)方式，抄表人員無(wú)需到用戶處，用戶通過(guò)銀行劃賬或購(gòu)買電卡，按購(gòu)買額提供用量，完成收費(fèi)。三是遠(yuǎn)程抄表方式，電能監(jiān)控中心通過(guò)遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)自動(dòng)獲取遠(yuǎn)程儀表數(shù)據(jù)的方式。如果用有線來(lái)傳遞數(shù)據(jù)，技術(shù)簡(jiǎn)單、成熟，易于實(shí)現(xiàn)；但施工布線工作量大，網(wǎng)線易受人為破壞，線路損壞后，故障點(diǎn)不易查找。如果使用無(wú)線系統(tǒng)，施工很簡(jiǎn)單，系統(tǒng)好維護(hù)，故障好查找，因此無(wú)線抄表將成為抄表方式的發(fā)展主流。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)包括三個(gè)組成部分：集中采集器、GPRS網(wǎng)絡(luò)及電能監(jiān)控中心。

（1）電表集中采集器位于居民小區(qū)的信息中心，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表首先通過(guò)RS485接口通過(guò)雙絞線連接到位于小區(qū)信息中心的電表集中采集器，既可支持單個(gè)電表，也可以同時(shí)支持多個(gè)電表，實(shí)現(xiàn)對(duì)電表參數(shù)的采集，存儲(chǔ)，預(yù)處理或并將采集到的電表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送，電表集中器再通過(guò)RS232接口與無(wú)線路由透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連，也可在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中斷的特殊情況下通過(guò)手持器或抄表車紅外抄表。

（2）GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，接收無(wú)線路由透?jìng)鞯臄?shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳至電能監(jiān)控中心，電表集中器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)接口功能模塊同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過(guò)中國(guó)移動(dòng)的GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終傳送到監(jiān)控中心服務(wù)器。各電表使用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過(guò)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)與電能監(jiān)控中心相連，同時(shí)監(jiān)控中心對(duì)各點(diǎn)GPRS終端編號(hào)進(jìn)行登記， 并與采集點(diǎn)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以便識(shí)別和維護(hù)處理。采集中心運(yùn)行數(shù)據(jù)采集中心系統(tǒng)軟件，實(shí)時(shí)采集電表數(shù)據(jù)。

（3）電能監(jiān)控中心，中心服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的數(shù)據(jù)后傳送到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主機(jī)，通過(guò)系統(tǒng)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信安全性能，轉(zhuǎn)送計(jì)費(fèi)系統(tǒng)或電力MIS，對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、計(jì)算、存儲(chǔ)、分析、管理等，可對(duì)異常情況進(jìn)行告警，同時(shí)對(duì)用戶使用情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證電力局的合法收益。

2 GPRS網(wǎng)絡(luò)組建

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

星型網(wǎng)，是最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；凡是使用“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”直接傳輸工作模式的，都屬于星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)組內(nèi)只有幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，而且從中心到每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以可靠控制時(shí)，星型網(wǎng)絡(luò)及其控制技術(shù)幾乎是最好的選擇。

樹型網(wǎng)，是指使用了簡(jiǎn)單的中繼技術(shù)，從而能夠把命令或數(shù)據(jù)可靠地傳輸?shù)捷^遠(yuǎn)地方的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對(duì)于節(jié)點(diǎn)數(shù)不多，但其中一些節(jié)點(diǎn)離中心點(diǎn)比較遠(yuǎn)時(shí)，使用樹型中繼網(wǎng)絡(luò)是比較好的。

格型網(wǎng)，也叫網(wǎng)狀網(wǎng)，因?yàn)橄瘛皾O網(wǎng)”而得名。幾十或上百個(gè)節(jié)點(diǎn)聚在一起，相互之間會(huì)形成比較復(fù)雜的依存關(guān)系。用格型網(wǎng)來(lái)描述它們之間的關(guān)系比較合適，依據(jù)這種模型建立的自動(dòng)路由算法，能夠更好地改善抄表系統(tǒng)的性能，取得良好的運(yùn)行效果。

2.2 自動(dòng)路由

無(wú)線抄表系統(tǒng)傳輸距離較遠(yuǎn)，必然用到中繼路由的技術(shù)，在此引入自動(dòng)路由，自動(dòng)路由就是要在沒(méi)有人工干預(yù)的條件下，由一組抄表模塊（或抄表器）自己尋找并建立“從源點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)”的一條中繼路由。然后，沿著這條路由傳遞數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)采集器下的無(wú)線抄表節(jié)點(diǎn)數(shù)明顯大于50個(gè)時(shí)，使用“自動(dòng)路由”技術(shù)幾乎是必然的選擇。因?yàn)樗粌H能簡(jiǎn)化人工建立中繼路由的工作量；而且在日常運(yùn)行中能夠適應(yīng)環(huán)境的不斷變化，從而使系統(tǒng)始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。做法是模塊中不存放路由信息，需要使用路由時(shí)，臨時(shí)現(xiàn)找。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備傳送數(shù)據(jù)時(shí)，先要發(fā)起廣播尋路動(dòng)作，指明想要尋找的目標(biāo)模塊地址。每一個(gè)聽到這條命令的模塊，要設(shè)法把這條命令以廣播的形式轉(zhuǎn)發(fā)出去。轉(zhuǎn)發(fā)要遵循“載波偵聽，沖突避讓”的原則，就是在自己的信號(hào)發(fā)出前，要先偵聽信道是否空閑？如果空閑，則發(fā)出去；否則安排一個(gè)隨機(jī)等待時(shí)間，然后再偵聽，直到消息被發(fā)送出去。目標(biāo)節(jié)點(diǎn)將選出一個(gè)較好的路由，逆向給出應(yīng)答，傳回“源節(jié)點(diǎn)”。至此，路由建立完成。

3 優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

電力載波：以電力線作為傳輸信道，將數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制為高頻信號(hào)疊加在電力線上進(jìn)行通信。此方式無(wú)需另外布線、易施工、成本低、與電網(wǎng)建設(shè)同步。目前國(guó)內(nèi)10kV以上電壓等級(jí)的高壓電力線載波技術(shù)已較成熟，但低壓電力線載波還未能達(dá)到令人滿意的水平，制約了電力線載波抄表在我國(guó)的應(yīng)用。原因在于電力載波信號(hào)存在著脈沖干擾，傳輸距離越遠(yuǎn)，信號(hào)衰減越大。低壓電器電磁兼容性的控制尚不十分嚴(yán)格，低壓電力線上存在的電磁污染嚴(yán)重，干擾大，影響載波通信的質(zhì)量；另外，用戶負(fù)載千變?nèi)f化造成網(wǎng)絡(luò)傳輸特性復(fù)雜多變，難以用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型加以表征。因此，抗干擾是低壓電力線載波技術(shù)必須克服的問(wèn)題。

RS485總線：集中器與采集器之間通過(guò)RS485總線連接，通過(guò)485總線來(lái)進(jìn)行通信，此種方式通信可靠性高，目前已有許多抄表系統(tǒng)采用這種抄表方式，但此種方式必需布線，許多小區(qū)布線難度很大或根本不允許布線，RS485總線方式抄表就難以應(yīng)用。

以太網(wǎng)：以太網(wǎng)抄表方式主要應(yīng)用于一些新型的裝有網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)，每個(gè)采集終端在網(wǎng)絡(luò)中均客戶機(jī)的模式存在，抄表時(shí)采用TCP/IP協(xié)議來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。這種方式只能適合于網(wǎng)絡(luò)完善的小區(qū)，目前這種小區(qū)還很少，該方式應(yīng)用極少。

有線電視：通過(guò)利用現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)，以有線電視網(wǎng)絡(luò)為通信信道，利用CABLEMODEM作為接入終端的抄表方式。該方式不用布線，成本較低，但由于有線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量較大，在電視收看高峰期對(duì)抄表有較大的影響，所以通信可靠性也不算理想。

無(wú)線抄表：系統(tǒng)與傳統(tǒng)的入戶抄表、有線抄表模式相比，存在以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）不用布線，系統(tǒng)安裝方便，無(wú)線抄表系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是不用布線，安裝方便。第一，它可以大大減少工程人員的勞動(dòng)，保證工程的順利進(jìn)行；第二，在某些小區(qū)或舊工程的改造中，布線是完全不允許的事，采用無(wú)線抄表，可完全解決該問(wèn)題；

（2）無(wú)線全路由技術(shù)戰(zhàn)勝了無(wú)線受環(huán)境影響的難題，傳輸距離遠(yuǎn)，性能穩(wěn)定可靠，無(wú)線抄表系統(tǒng)中每個(gè)數(shù)據(jù)接入點(diǎn)均是中繼點(diǎn)，它是全路由的，是動(dòng)態(tài)的路由，它從根本上解決了既要是免收費(fèi)的微功率，又要傳輸遠(yuǎn)的矛盾，從而達(dá)到了通信可靠性非常高的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)線抄表方式將是未來(lái)一種較為可行的抄表方式，如果與IC卡表技術(shù)相結(jié)合，將具有更加完善的功能，但無(wú)線遠(yuǎn)程抄表技術(shù)目前仍存在一些難以解決的問(wèn)題，如信息出戶和集中，儀表屏蔽問(wèn)題等，解決出路在于運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)通信方法，探索有效、簡(jiǎn)單、可靠、實(shí)用、可行的方案。

[責(zé)任編輯：薛俊歌]