摘 要

摘　要：隨著遠(yuǎn)傳抄表技術(shù)的發(fā)展，目前主流無(wú)線抄表技術(shù)為基于微功率無(wú)線通訊技術(shù)的遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)。本文在分析微功率無(wú)線信號(hào)傳輸特點(diǎn)，結(jié)合微功率無(wú)線抄表技術(shù)在燃?xì)饩用裼脩糁械?/p>

摘　要：隨著遠(yuǎn)傳抄表技術(shù)的發(fā)展，目前主流無(wú)線抄表技術(shù)為基于微功率無(wú)線通訊技術(shù)的遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)。本文在分析微功率無(wú)線信號(hào)傳輸特點(diǎn)，結(jié)合微功率無(wú)線抄表技術(shù)在燃?xì)饩用裼脩糁械脑圏c(diǎn)應(yīng)用。從燃?xì)夤緦?shí)際應(yīng)用出發(fā)，分析系統(tǒng)技術(shù)結(jié)構(gòu)，技術(shù)選擇方向，規(guī)范應(yīng)用發(fā)展方面進(jìn)行探討，提出微功率無(wú)線抄表技術(shù)成功應(yīng)用的系統(tǒng)解決思路，希望為微功率無(wú)線遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)在燃?xì)庑袠I(yè)的應(yīng)用提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：微功率無(wú)線通訊技術(shù)　無(wú)線抄表　通訊　設(shè)計(jì)規(guī)范　標(biāo)準(zhǔn)化　兼容性

隨著城市燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展及人民生活水平的提高，燃?xì)饩用裼脩粞该驮黾?，居民?duì)燃?xì)庑袠I(yè)服務(wù)水平的要求也不斷提高。現(xiàn)行燃?xì)獬砻媾R的入戶難問題，日益成為燃?xì)夤靖纳菩б妗⑻岣吖芾硭降恼系K。

目前深圳市主城區(qū)燃?xì)庥脩舫^l20萬(wàn)戶，抄表人員入戶抄表，其工作強(qiáng)度大。遇用戶不在家，需要多次重復(fù)到達(dá)用戶家中，部分小區(qū)入住率低，甚至有些高檔小區(qū)用戶不讓抄表員入戶，同時(shí)入戶抄表存在的不安全因素對(duì)抄表員的人身安全也帶來(lái)一定的隱憂。

為提高對(duì)用戶的服務(wù)質(zhì)量和企業(yè)的管理水平，應(yīng)用智能表具，實(shí)現(xiàn)民用用戶的戶外抄表成為發(fā)展的必然方向和選擇。

隨著無(wú)線抄表技術(shù)的發(fā)展，為更好了解無(wú)線抄表技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下的情況，公司對(duì)部分樓盤和高層住宅進(jìn)行了無(wú)線抄表技術(shù)的試點(diǎn)應(yīng)用。本文通過對(duì)無(wú)線抄表技術(shù)的研究，分析當(dāng)前無(wú)線抄表技術(shù)存在的問題和相應(yīng)的解決方案，并對(duì)試點(diǎn)小區(qū)的無(wú)線抄表應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)、分析，進(jìn)一步從技術(shù)和系統(tǒng)管理上對(duì)無(wú)線抄表技術(shù)的規(guī)模應(yīng)用提出了建議。

1　微功率無(wú)線傳輸特點(diǎn)

1．1　微功率無(wú)線技術(shù)屬于短距離傳輸

目前主流的遠(yuǎn)傳燃?xì)獬硐到y(tǒng)采用微功率無(wú)線遠(yuǎn)傳技術(shù)，信號(hào)發(fā)送的功率不得大于l7dBm(50mW)。信號(hào)發(fā)送到接收，信號(hào)通路必須滿足不超過鏈路預(yù)算(系統(tǒng)收發(fā)的動(dòng)態(tài)范圍)，即發(fā)送功率最大值和最高靈敏度之間的差值，例如，微功率發(fā)射最大功率為17dBm，接收最大靈敏度是-l21dBm，鏈路預(yù)算就是138dBm。

1．1．1傳輸損耗和距離關(guān)系

無(wú)線信號(hào)傳輸距離取決于無(wú)線電傳輸損耗，有兩種形式：

傳輸損耗：無(wú)線電波在媒質(zhì)中傳播是有能量損耗的。這種能量損耗可能由于大氣層對(duì)電波的吸收或散射引起，也可能由于電波繞過球形地面或障礙物的繞射而引起。這砦損耗都會(huì)使收信點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)小于發(fā)信點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。

公式(1)為無(wú)線信號(hào)在空氣中傳輸時(shí)的損耗計(jì)算公式：

Los=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)　　　　　　(1)

Los是傳輸損耗。單位為Db，d是距離，單位是km，堤工作頻率，單位是MHz?？梢?，傳輸損耗與頻率成正比。即頻率越高，傳輸損耗越大?；蛘哒f在同樣傳輸損耗情況下，傳輸距離與頻率成反比。即頻率越高，傳輸距離越短。

舉例說，WIFI或者Zigbee的2.4G設(shè)備信號(hào)傳輸距離短，傳輸過程衰減大，信號(hào)穿透、繞射能力弱，信號(hào)易被物體遮擋。470M信號(hào)強(qiáng)，傳輸距離長(zhǎng)，穿透、繞射能力強(qiáng)，傳輸過程衰減較小。

衰落現(xiàn)象：所謂衰落，一般是指信號(hào)電平隨時(shí)間的隨機(jī)起伏。它一般分為吸收型衰落和干涉型衰落兩種。

(1)吸收型衰落是指衰落主要是由于傳輸媒質(zhì)電參數(shù)的變化，使得信號(hào)在媒質(zhì)中的衰減發(fā)生相應(yīng)的變化而引起的(例如水汽、雨雪等都對(duì)無(wú)線電波能量有吸收作用)。由于天氣情況是隨機(jī)的，則吸收強(qiáng)弱也有起伏，形成信號(hào)的衰落。

(2)干涉型衰落主要是由隨機(jī)多徑干涉現(xiàn)象引起的。在某些傳播方式中，收、發(fā)兩點(diǎn)之間信號(hào)有若干條傳播途徑，由于傳輸媒質(zhì)的隨機(jī)性，使得到達(dá)收信點(diǎn)的各條途徑的時(shí)延隨機(jī)變化，則合成信號(hào)的幅度和相位。

 

所以，原則上信號(hào)傳遞通路越直接，傳遞的衰減就越少，能夠傳輸?shù)木嚯x也就越遠(yuǎn)。

1．1．2彌補(bǔ)傳輸距離不足的組網(wǎng)技術(shù)

通過組網(wǎng)技術(shù)，用遠(yuǎn)傳表或者中繼器來(lái)實(shí)現(xiàn)接力傳輸，從而擴(kuò)大抄表信息傳遞的覆蓋范同。

組網(wǎng)可以突破微功率信號(hào)傳遞距離有限且受到較多因素制約情況，使得系統(tǒng)可以適應(yīng)高層樓宇的應(yīng)用。

1．2　干擾分析和抗干擾措施

1．2．1自干擾

工作在同頻率的燃?xì)獗恚绻舜嗽谛盘?hào)的覆蓋范圍內(nèi)，相互之間不能同時(shí)工作發(fā)送信號(hào)，同時(shí)發(fā)送無(wú)線信號(hào)，在空間會(huì)發(fā)生碰撞，導(dǎo)致發(fā)出的信號(hào)無(wú)法被任何沒備接收。

解決方法：

可以使系統(tǒng)支持多個(gè)頻點(diǎn)工作，可通過參數(shù)配置過程實(shí)現(xiàn)不同頻點(diǎn)之間的切換。這樣結(jié)合蜂窩通訊的原理，通過規(guī)劃和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，確保同頻點(diǎn)的小區(qū)不相鄰，進(jìn)一步結(jié)合分不同時(shí)間段來(lái)抄表，來(lái)規(guī)避同頻干擾，提高抄表率。

1．2．2外部干擾

國(guó)家工業(yè)信息化產(chǎn)業(yè)部于2005年重新修訂了無(wú)線電管理?xiàng)l列，明確規(guī)定UHF頻段的470MHz～510MHz作為“民用無(wú)線電計(jì)量”頻段。但是該頻段也是開放的ISM頻段，意味著誰(shuí)都可以用改頻段。

該頻段范圍內(nèi)，和對(duì)講機(jī)、銀行排隊(duì)機(jī)、國(guó)家數(shù)字電視CMMB的某些頻段都有重合。

解決方法：

該類干擾的特點(diǎn)多數(shù)是離散和突發(fā)的，所以系統(tǒng)需要能夠克服這類突發(fā)干擾的能力。通過實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)，80％的干擾對(duì)于信號(hào)造成l／8的誤碼率，這樣通過特定的糾錯(cuò)FEC編碼，修正1／8的誤碼，結(jié)合CRC校驗(yàn)和重發(fā)機(jī)制，可以有效確保系統(tǒng)在絕大多數(shù)場(chǎng)合下正常工作。

如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)周圍有持續(xù)的干擾存在，則可以通過參數(shù)配置，規(guī)避干擾，切換到不受到干擾的頻段上，確保系統(tǒng)繼續(xù)可靠運(yùn)行。不過不具備這個(gè)能力，則直接的結(jié)果是系統(tǒng)失效。

1．3　典型無(wú)線技術(shù)指標(biāo)

 

 

2　無(wú)線抄表系統(tǒng)方案

2．1　無(wú)線抄表技術(shù)方案

通過微功率無(wú)線技術(shù)傳輸燃?xì)獗頂?shù)據(jù)，傳輸價(jià)格低廉，且由燃?xì)夤局鲗?dǎo)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和實(shí)施維護(hù)，控制力強(qiáng)，是燃?xì)夤緹o(wú)線抄表系統(tǒng)抄讀方式的首選。隨著技術(shù)多年的應(yīng)用發(fā)展，微功率無(wú)線收發(fā)和組網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入成熟階段。

以微功率無(wú)線射頻傳輸為主要技術(shù)的短距離自組網(wǎng)抄表系統(tǒng)，結(jié)合公共通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)二級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)，是物聯(lián)網(wǎng)的傳感網(wǎng)技術(shù)和公共通訊網(wǎng)融合的經(jīng)典應(yīng)用案例，可以實(shí)現(xiàn)大范圍遠(yuǎn)傳和小范圍組網(wǎng)之間的融合和平衡，性價(jià)比高。

微功率無(wú)線抄表系統(tǒng)有以下幾種形式：

2．1．1現(xiàn)場(chǎng)直抄方式

移動(dòng)手抄器與表具之間可組成一對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。一次喚醒，依次發(fā)送命令，各表具按命令回應(yīng)數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。抄表效率比純粹的一對(duì)一的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行喚醒抄表效率高，當(dāng)然系統(tǒng)也支持一對(duì)一的方式。

但是，針對(duì)微功率信號(hào)夠不到的地點(diǎn)需要改變抄表員位置，不能完全實(shí)現(xiàn)在一個(gè)抄表點(diǎn)完成樓棟全部抄表的目標(biāo)。

 

2．1．2現(xiàn)場(chǎng)中繼直抄方式

本方式在現(xiàn)場(chǎng)直抄方式上進(jìn)一步結(jié)合中繼，實(shí)現(xiàn)更大范同的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)抄表。

移動(dòng)手抄器通過中繼可與表具之間組成一對(duì)多點(diǎn)的直抄網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)手抄器發(fā)出指令，中繼接收指令后開始直抄，一次喚醒，以此發(fā)送命令，各表具按命令回應(yīng)數(shù)據(jù)，最后中繼將數(shù)據(jù)返同給移動(dòng)手抄器。

網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，抄表效率高?？梢酝ㄟ^中繼擴(kuò)大信號(hào)覆蓋范圍，減少抄表員位置移動(dòng)的要求；但是中繼的安裝和調(diào)試需要人員負(fù)責(zé)和維護(hù)。

 

2．1．3現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)集抄方式

組網(wǎng)方式和直抄的不同在于表具具備自主形成接力傳送數(shù)據(jù)的組網(wǎng)能力。

移動(dòng)手抄器控制采集器發(fā)起組網(wǎng)，由采集器和中繼器、表具進(jìn)行組網(wǎng)傳輸。

整個(gè)系統(tǒng)采用從上至下的主從模式分級(jí)喚醒，分級(jí)發(fā)送命令，然后從下級(jí)向上級(jí)回應(yīng)數(shù)據(jù)，最后將所有表具數(shù)據(jù)都發(fā)送給移動(dòng)手抄器。

 

 

對(duì)于未安裝表具或表具損壞的樓層，可越層發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，如跳躍層次太多，并且已經(jīng)超過了無(wú)線傳輸?shù)姆陡魰r(shí)，可通過增加中繼器來(lái)傳輸命令和數(shù)據(jù)。

表具之間通過中繼接力傳輸方式，解決了不上樓抄表的問題，而且不受樓層數(shù)限制。

網(wǎng)絡(luò)可自動(dòng)愈合，當(dāng)某一層的表具損壞或未安裝時(shí)，表具自動(dòng)尋找更上一級(jí)的表具，傳輸更可靠。

系統(tǒng)運(yùn)行前需要現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置每一塊表具的短地址信息，需要結(jié)合主站控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行配置管理。

2．1．4在線集中器組網(wǎng)方式

本方式通過小區(qū)內(nèi)加裝GPRS集中器，南集中器控制多個(gè)樓棟的采集器發(fā)起組網(wǎng)集抄。采集器根據(jù)集中器的命令，發(fā)起和中繼器、表具的組網(wǎng)過程并回傳數(shù)據(jù)。組網(wǎng)方式和現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)集抄方式相同，唯一的不同在于不需要抄表人員到現(xiàn)場(chǎng)用于持機(jī)發(fā)起集抄，(見圖5)。

 

抄表發(fā)起有主站直接發(fā)起，通過移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送命令到現(xiàn)場(chǎng)的集中器。

集中器匯總?cè)诤媳砭邤?shù)據(jù)、根據(jù)抄表的指令要求下發(fā)控制指令、完成集中器管理范圍內(nèi)的采集器中繼器組網(wǎng)的發(fā)起和網(wǎng)絡(luò)路南的確定。集中器的上行通訊可采用GPRS通訊方式，下行通訊采用微功率無(wú)線方式。

本模式抄控方便，集中器可以根據(jù)抄表系統(tǒng)的策略隨時(shí)抄收會(huì)定期抄收遠(yuǎn)傳表的數(shù)據(jù)，并可隨時(shí)下發(fā)控制指令，經(jīng)集中器下發(fā)到表具。為預(yù)付費(fèi)提供了技術(shù)手段。

采集器，中繼器自組網(wǎng)，自動(dòng)化程度高，人工干預(yù)少。當(dāng)新增表具或中繼器時(shí)，由抄表系統(tǒng)下發(fā)相關(guān)信息至集中器，集中器根據(jù)信息維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)占用相應(yīng)信道資源。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要前期的燃?xì)庖?guī)劃設(shè)計(jì)，集中器等設(shè)備需要安裝和維護(hù)。

2．2　無(wú)線抄表系統(tǒng)組成

無(wú)線抄表系統(tǒng)組成包括：

硬件設(shè)備：無(wú)線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗?，手持抄表機(jī)，組網(wǎng)設(shè)備(集中器，采集器，中繼器)；

軟件系統(tǒng)：主站管理軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)，手持抄表軟件，主站接入軟件等。

2．2．1無(wú)線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗?span lang="EN-US">

無(wú)線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗硎窃谄胀矣闷つと細(xì)獗砩霞友b光電直讀計(jì)數(shù)器、電子控制模塊、無(wú)線通訊模塊等電子模塊組成的，如圖6所示，無(wú)線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗戆惭b在用戶家中，燃?xì)夤疽詿o(wú)線手持機(jī)或者采集器為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸媒介，對(duì)燃?xì)獗韺?shí)行戶外實(shí)時(shí)抄表和遠(yuǎn)程閥門控制。主要功能包括以下幾點(diǎn)：

 

(1)室外遠(yuǎn)程抄表功能：在室外可以抄收燃?xì)獗淼母鞣N使用狀態(tài)和數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)抄、集抄，抄收燃?xì)獗頂?shù)據(jù)、閥門開關(guān)狀態(tài)、電池電量等有效數(shù)據(jù)以及使用量的參數(shù)。

(2)無(wú)線控制閥門功能：當(dāng)用戶燃?xì)獗懋惓r(shí)，可以在室外控制閥門的開關(guān)。

(3)自檢功能：根據(jù)抄收的閥門開關(guān)狀態(tài)、電池電量、使用數(shù)量等，可以判斷出燃?xì)獗碚Ｅc異常狀態(tài)。

2．2．2手持機(jī)

手持機(jī)能與數(shù)據(jù)終端設(shè)備或無(wú)線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗磉M(jìn)行數(shù)據(jù)交換的便攜式設(shè)備。是指具有與無(wú)線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗磉M(jìn)行無(wú)線信息交換功能的手持無(wú)線抄表終端。

手持機(jī)是基本抄表設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)抄，網(wǎng)抄多種抄表方式，同時(shí)支持對(duì)于遠(yuǎn)傳燃?xì)獗砗徒M網(wǎng)設(shè)備的維護(hù)配置。

2．2．3集中器

用于多個(gè)采集器和／或遠(yuǎn)傳表與主站間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)等功能的電子裝置。設(shè)備內(nèi)置GPRS模塊，利用移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)和主站通訊獲取命令和數(shù)據(jù)。

設(shè)備安裝需要提供外接電源，安裝位置提前通過燃?xì)夤こ桃?guī)劃設(shè)計(jì)確定；需要實(shí)現(xiàn)不到現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)傳抄表時(shí)再進(jìn)行設(shè)備安裝。

2．2．4采集器

采集器采集一個(gè)或者多個(gè)遠(yuǎn)傳表的數(shù)據(jù)信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)碾娮友b置。采集器采用內(nèi)置電池供電。

2．2．5系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件運(yùn)行在主站上，是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，控制中樞，管理和維護(hù)抄表數(shù)據(jù)，參數(shù)數(shù)據(jù)等。

同時(shí)，系統(tǒng)軟件進(jìn)行加解密和權(quán)限管理，保障系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)安全；

2．3　技術(shù)方案選擇

燃?xì)夤久鎸?duì)的是各種類型的樓盤和應(yīng)用場(chǎng)景，所以，要求系統(tǒng)同時(shí)支持點(diǎn)抄、集抄，并且能夠很方便在各種抄表模式間切換。下面針對(duì)不同的樓棟典型情況選擇遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的方案：

2．3．1多層樓宇(7層以下不高于24m)

多層普通樓宇多數(shù)可以考慮燃?xì)獗沓鰬簟?span lang="EN-US">

多層的高端樓宇由于有門禁系統(tǒng)以及小區(qū)外觀的要求，可以考慮采用遠(yuǎn)傳系統(tǒng)。

由于多層樓宇較矮，信號(hào)傳輸條件較好，對(duì)于中繼器的需求較少。

可以適用的抄表方式有：現(xiàn)場(chǎng)直抄方式，如果加入集中器可以支持小區(qū)在線遠(yuǎn)傳集抄，無(wú)需派人到小區(qū)抄表。

2．3．2高層樓宇(100m以下)

高層樓宇燃?xì)獗沓鰬衾щy，管道施工難度大，對(duì)于樓盤外觀破壞嚴(yán)重。

優(yōu)先采用無(wú)線遠(yuǎn)傳表，解決抄表不入戶問題。

由于是高層住宅，優(yōu)先考慮組網(wǎng)方式的集抄，抄表不上樓。

對(duì)于進(jìn)入樓道較為容易的樓棟，適用的抄表方式有：①現(xiàn)場(chǎng)直抄方式，②現(xiàn)場(chǎng)中繼直抄方式，③現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)集抄方式，④在線集中器組網(wǎng)方式。

其中，①由于可以進(jìn)入樓道到戶門口，可以實(shí)現(xiàn)到門外l00％抄表；

②，③需要規(guī)劃和安裝相應(yīng)的采集器和中繼器；

④在規(guī)劃安裝采集器和中繼器基礎(chǔ)上，進(jìn)一步安裝需要220V電源的集中器。

對(duì)于進(jìn)入樓道較為困難的樓棟，適用的抄表方式有：②現(xiàn)場(chǎng)中繼直抄方式，③現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)集抄方式，④在線集中器組網(wǎng)方式。

3　無(wú)線抄表應(yīng)用關(guān)注問題和解決方案

3．1　抄表率

可以按照公式(2)計(jì)算系統(tǒng)對(duì)用戶遠(yuǎn)傳燃?xì)獗頂?shù)據(jù)抄讀的一次抄讀成功率：

 

其中：

h：一次抄讀成功率；

N1：一次抄讀成功的次數(shù)；

n：應(yīng)抄讀的總次數(shù)。

現(xiàn)場(chǎng)條件下達(dá)到1次抄表成功率>90％；2次抄表成功率>95％；到門抄表成功率100％的指標(biāo)才有規(guī)模應(yīng)用的意義。

抄表率是系統(tǒng)最重要的綜合性指標(biāo)，和微功率無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)，產(chǎn)品性能及可靠性都密切相關(guān)。

系統(tǒng)如果不支持組網(wǎng)，那么對(duì)于高層樓宇的適應(yīng)性就差；如果不支持參數(shù)配置信道調(diào)整，對(duì)于外部干擾的適應(yīng)調(diào)整能力就弱；如果系統(tǒng)設(shè)備規(guī)劃不合理，信號(hào)傳輸條件差，也會(huì)影響傳輸?shù)目煽啃浴?span lang="EN-US">

整體上，一個(gè)成功的抄表系統(tǒng)需要燃?xì)夤こ桃?guī)劃，到設(shè)備安裝調(diào)試，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃調(diào)試，日常運(yùn)維各個(gè)環(huán)節(jié)的努力，更多是一個(gè)系統(tǒng)管理的問題而非簡(jiǎn)單的一個(gè)傳輸技術(shù)問題。

3．2　兼容性

處于供應(yīng)鏈管理風(fēng)險(xiǎn)的考慮，燃?xì)夤静少?gòu)燃?xì)獗硪话愣紩?huì)實(shí)施多家供貨的方式。之前在IC卡表和遠(yuǎn)傳燃?xì)獗磉^程中，面臨多廠家多系統(tǒng)的問題，導(dǎo)致設(shè)備種類多，維護(hù)使用復(fù)雜的情況，譬如，抄表人員需要攜帶多個(gè)廠家的抄表機(jī)進(jìn)行抄表，每個(gè)廠家的抄表機(jī)只能抄收自己廠家的遠(yuǎn)傳燃?xì)獗怼?span lang="EN-US">

同時(shí)，隨著新技術(shù)的發(fā)展，同一個(gè)廠家的新產(chǎn)品和舊產(chǎn)品之間不能兼容。

為了方便抄表人員的使用和減少維護(hù)工作量，同時(shí)保持對(duì)新技術(shù)的兼容性，對(duì)遠(yuǎn)傳燃?xì)獗硖岢黾嫒菪栽瓌t要求，具體內(nèi)容包括：

3．2．1互聯(lián)互通

目的在于解決目前主流的芯片廠家有CCll00E，Si443x，Si446x，SXl212等收發(fā)芯片。

通過規(guī)范編碼方式和基本的調(diào)制解調(diào)方式，實(shí)現(xiàn)底層物理層的兼容，這是互聯(lián)互通的基礎(chǔ)。

進(jìn)一步通過規(guī)范命令格式和含義，使得不同芯片之間可以相互通訊，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

通過標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，可以規(guī)范統(tǒng)一編碼，調(diào)制解調(diào)方式，信號(hào)幀格式，實(shí)現(xiàn)了不同物理芯片之間的兼容，并且建立相關(guān)的測(cè)試平臺(tái)。

3．2．2向前兼容

隨著無(wú)線技術(shù)的發(fā)展和新技術(shù)產(chǎn)品及芯片的出現(xiàn)，系統(tǒng)勢(shì)必存在升級(jí)采用新技術(shù)的可能。在采用新技術(shù)的過程中，如何保護(hù)既有系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)的統(tǒng)一，這個(gè)是需要關(guān)注的應(yīng)用問題，不解決則不能大規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，用的越多將來(lái)新技術(shù)出現(xiàn)更新的成本越高。

解決方法：系統(tǒng)需要提供向前兼容的能力，即后出的設(shè)備可以兼容先期已用設(shè)備的工作模式，可以混裝應(yīng)用。工作模式兼容可以通過配置實(shí)現(xiàn)，通過版本號(hào)管理不同的工作模式。

3．3　電源和低功耗

遠(yuǎn)傳表組成有電子器件，需要外部電源供應(yīng)?，F(xiàn)在主要采用電池供電，電池沒電自然影響抄表率，帶閥門的表會(huì)自動(dòng)關(guān)閥。

省電的遠(yuǎn)傳表對(duì)于用戶干擾小，且燃?xì)獗碇挥性谟须娗闆r下才能確保抄表率。

3．3．1產(chǎn)品的工作電流指標(biāo)衡量

不同廠家的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝水平并不一致，為了使最終燃?xì)夤緦?duì)于用戶服務(wù)水平的一致性，需要提出明確的技術(shù)指標(biāo)要求，確保用戶體驗(yàn)的一致性。

工作電流指標(biāo)需要通過規(guī)范來(lái)標(biāo)準(zhǔn)和量化，并且提供測(cè)試方法加以檢測(cè)。

3．3．2 WOR模式

WOR模式(Wake On Radio)是一種低功耗的無(wú)線喚醒方式。工作原理是每隔一段時(shí)間，無(wú)線模塊自動(dòng)切換到接收狀態(tài)，監(jiān)聽空間有無(wú)喚醒命令，沒有繼續(xù)進(jìn)入低功耗休眠，如有且匹配成功確認(rèn)自己是喚醒目標(biāo)。則進(jìn)入命令響應(yīng)模式。

WOR模式的占空比是決定功耗的關(guān)鍵因素，也是決定響應(yīng)時(shí)間的要素。

占空比是指一個(gè)周期內(nèi)工作時(shí)間占總時(shí)間的比例，例如：每60s內(nèi)切換到接收模式為1s，剩余59s都處于休眠狀態(tài)，占空比是1／60。目前應(yīng)用的占空比為0.244％。

待機(jī)功耗計(jì)算方式：接收電流：20mA，休眠電流5uA，那么每年的耗電量為：

365天×24小時(shí)×(0.244％×20mA+(1-0.244％)×5uA)=471.2mAH

3．3．3產(chǎn)品的功耗分配和努力方向

待機(jī)電流占比：切換到喚醒的電流消耗占年待機(jī)耗電量90％；降低接收電流或者進(jìn)一步降低占空比可以降低年待機(jī)耗電量；

開關(guān)閥占比：開關(guān)閥電流<200mA，每月一次開關(guān)閥，每次持續(xù)4s，一年耗電量為：200mA×12次×4s／3600s=2.67mAH，和待機(jī)電流消耗比僅占0.5％。

3．4　安全和可靠

3．4．1設(shè)備安全

作為燃?xì)庠O(shè)備，遠(yuǎn)傳表由于包含的電子部分，需要符合防爆的要求。燃?xì)獗肀仨毻ㄟ^相關(guān)的防爆認(rèn)證測(cè)試。

另外設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)使用，對(duì)于設(shè)備防護(hù)需要有要求，對(duì)于戶外安裝的燃?xì)獗硇枰龊梅雷o(hù)，確保設(shè)備的安全。

3．4．2數(shù)據(jù)安全

燃?xì)獗淼臄?shù)據(jù)是通過無(wú)線傳輸?shù)?，無(wú)線傳輸過程中信息安全如何保障是重要問題。

首先，系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)上，把有價(jià)值意義的數(shù)據(jù)放在最安全的主站處理，不在燃?xì)獗砩蠈?shí)現(xiàn)充值等功能，減少有價(jià)值數(shù)據(jù)的傳遞，讓非法獲取無(wú)線數(shù)據(jù)沒有實(shí)際的價(jià)值意義；

其次，燃?xì)獗淼膮?shù)配置組合提供了一種防護(hù)手段，多種組合讓非法獲取數(shù)據(jù)者匹配難度加大；

再次，所有手持機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都經(jīng)過AES加密，且抄表員不能接觸修改數(shù)據(jù)，手持機(jī)和集中器都是主站抄表命令信號(hào)傳遞的媒介，本身不具備修改數(shù)據(jù)的功能。

互聯(lián)網(wǎng)接入主站的方式通過VPN專線，和公共網(wǎng)絡(luò)隔離，阻絕公網(wǎng)攻擊服務(wù)器的通路。

3．4．3管理控制

管理控制是指由抄表系統(tǒng)所有業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)都匯總到數(shù)據(jù)中心，有中心主站和管理員集中管理。權(quán)限集中后責(zé)任人明確，單一的管理和數(shù)據(jù)接口減少了被非法獲取數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于中央主站，可以較為容易的設(shè)計(jì)成高安全設(shè)備。

3．5　易用性

3．5．1系統(tǒng)復(fù)雜度分配

無(wú)線遠(yuǎn)傳系統(tǒng)應(yīng)用很多高科技，在實(shí)施過程中必然面臨實(shí)施人員的培養(yǎng)問題。通過合理分配系統(tǒng)復(fù)雜度，提供輔助工具，降低應(yīng)用難度和人員培養(yǎng)難度。

簡(jiǎn)單現(xiàn)場(chǎng)原贓：系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和分割功能上，把復(fù)雜的規(guī)劃配置功能放到主站，由專業(yè)化程度高，受過專門培訓(xùn)的人員負(fù)責(zé)。同時(shí)通過技術(shù)手段，使大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的人員操作簡(jiǎn)單便捷，自動(dòng)化程度高，降低現(xiàn)場(chǎng)人員的技術(shù)素質(zhì)要求。

3．5．2人性化設(shè)計(jì)

習(xí)慣延續(xù)原則：遠(yuǎn)傳抄表方式和現(xiàn)有的抄表方式之間存在差異，為了使抄表人員更好的使用抄表設(shè)備，設(shè)備的界面交互設(shè)計(jì)需要符合現(xiàn)有抄表員的使用習(xí)慣，在概念上更容易讓抄表員接受。

3．6　應(yīng)用案例

3．6．1試點(diǎn)小區(qū)l

小區(qū)情況：

小區(qū)建筑結(jié)構(gòu)情況：高層(34層)，一層共六戶，分為左右兩個(gè)單元，每個(gè)單元三戶。廚房有窗戶，都朝北，每個(gè)單元三戶中有一戶廚房在天井內(nèi)。

小區(qū)樓道需要刷卡進(jìn)入，平時(shí)抄表員上門不方便。

抄表方式選擇：

由于樓棟較高且上樓不方便，選擇采用無(wú)線遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的集抄方式。

集抄網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備規(guī)劃：

每個(gè)樓棟分為兩個(gè)采集器，每個(gè)采集器管理一個(gè)單元。

由于有一戶在天井內(nèi)，信號(hào)傳遞阻隔較多，在天井內(nèi)增加中繼器實(shí)現(xiàn)信號(hào)覆蓋。

采集器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)平面圖，設(shè)置在樓棟廚房一側(cè)的樓外監(jiān)控探頭上。集中器根據(jù)電源供應(yīng)情況設(shè)置在保安房樓頂。

每個(gè)單元配置一組無(wú)線參數(shù)，確保兩個(gè)單元可以同時(shí)抄表，提供較快的響應(yīng)時(shí)間。

現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃實(shí)施：

預(yù)分配無(wú)線參數(shù)干擾檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)周圍ll0KV變電站對(duì)于預(yù)分配信道有較強(qiáng)的持續(xù)干擾，修改預(yù)分配無(wú)線參數(shù)規(guī)避干擾源。

燃?xì)獗戆惭b：

本小區(qū)是后裝表。每次裝完表具，由安裝工帶回表具所附條碼，系統(tǒng)建立表具和用戶的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系信息到數(shù)據(jù)庫(kù)。

主站自動(dòng)更新新表具信息到集中器和采集器。

抄表情況：

抄表率較低時(shí)采用直抄方式，通過中繼器進(jìn)行直抄；抄表率>50％，開始啟動(dòng)集中器和采集器實(shí)現(xiàn)集抄。系統(tǒng)運(yùn)行一年，抄表率l00％，完成從直抄到集抄的平滑升級(jí)。

3．6．2試點(diǎn)小區(qū)2

小區(qū)情況：

小區(qū)建筑結(jié)構(gòu)情況：高層(34層)，一層共4戶，分為左右兩個(gè)單元，每個(gè)單元2戶。廚房有窗戶，都朝北。

小區(qū)是精裝修高檔小區(qū)，燃?xì)獗硪淮伟惭b到位，樓道有門禁，進(jìn)樓不方便。

抄表方式選擇：

由于樓棟較高且上樓不方便，選擇采用無(wú)線遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)。

由于是一次性安裝到位，直接采用遠(yuǎn)傳在線集抄方式。

集抄網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備規(guī)劃：

每個(gè)樓棟一個(gè)采集器，每個(gè)采集器管理一棟樓2個(gè)單元。

采集器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)平面圖，設(shè)置在樓棟廚房一側(cè)的樓外同墻上上。集中器根據(jù)規(guī)劃安裝在公共綠地內(nèi)的地下車庫(kù)通風(fēng)井建筑外墻，并且由開發(fā)商提前拉好電源線。

每個(gè)樓棟配置一組無(wú)線參數(shù)，多個(gè)樓棟采集器接入一個(gè)集中器，實(shí)現(xiàn)小區(qū)級(jí)遠(yuǎn)傳在線抄表。

現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃實(shí)施：

預(yù)分配無(wú)線參數(shù)干擾檢測(cè)，無(wú)干擾。

燃?xì)獗戆惭b：

本小區(qū)預(yù)裝表。一次性裝完表具后，由安裝工帶回表具所附條碼。燃?xì)獗碛脩糸_戶點(diǎn)火后，裝表工帶回點(diǎn)火工單和條碼復(fù)核用戶信息。系統(tǒng)建立表具和用戶的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系信息到數(shù)據(jù)庫(kù)。

主站自動(dòng)更新新表具信息到集中器和采集器。

抄表情況：

抄表率較高，直接采用集抄方式。由于表具現(xiàn)裝，用戶開戶點(diǎn)火在后，遠(yuǎn)傳系統(tǒng)對(duì)于安裝表都統(tǒng)一進(jìn)行抄表監(jiān)視，方便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常用氣情況。等用戶開戶后合并已開戶用戶用量到客服系統(tǒng)。

4　應(yīng)用實(shí)施措施建議

4．1　以標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)

住建部發(fā)布JGT l62-2009《住宅遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)》規(guī)范，為燃?xì)夤静捎眠h(yuǎn)傳系統(tǒng)提供了系統(tǒng)參考。

深圳燃?xì)饴?lián)合各參與廠家，共同針對(duì)核心技術(shù)問題進(jìn)行研討并制定了相關(guān)技術(shù)規(guī)范。

標(biāo)準(zhǔn)以住建部行標(biāo)和國(guó)家膜式燃?xì)獗順?biāo)準(zhǔn)為參考依據(jù)，結(jié)合技術(shù)研討結(jié)果和實(shí)際測(cè)試結(jié)果，以標(biāo)準(zhǔn)的形式實(shí)現(xiàn)兼容性。

4．2　以全面的測(cè)試和認(rèn)證能力為保障

標(biāo)準(zhǔn)制定的同時(shí)，建立相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室，能夠?qū)υO(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)證。

通過實(shí)驗(yàn)室，對(duì)于新人產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行全面的測(cè)試，對(duì)批量供貨產(chǎn)品則不定期抽檢；根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果形成準(zhǔn)入和退出機(jī)制，確保產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。

4．3　規(guī)劃先行

把遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)作為燃?xì)夤こ桃?guī)劃設(shè)計(jì)的一部分。

對(duì)于每一個(gè)小區(qū)，根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)和小區(qū)情況選擇抄表方式。

選擇無(wú)線遠(yuǎn)傳抄表的小區(qū)，優(yōu)先規(guī)劃滿足集抄要求，即需要提前規(guī)劃現(xiàn)場(chǎng)安裝的設(shè)備位置和供電等要求，設(shè)計(jì)越早對(duì)于后期實(shí)施越便利。

燃?xì)夤竞驮O(shè)計(jì)院基于微功率無(wú)線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，結(jié)合各個(gè)工程的數(shù)據(jù)積累，不斷的迭代完善設(shè)計(jì)規(guī)范，使抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于成熟。

合理的規(guī)劃是遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)成功應(yīng)用的第一步。

4．4　形成針對(duì)遠(yuǎn)傳抄表的業(yè)務(wù)流程和規(guī)范

遠(yuǎn)傳抄表應(yīng)用涉及規(guī)劃設(shè)計(jì)，安裝調(diào)試，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃配置，抄表系統(tǒng)建立和數(shù)據(jù)接入，強(qiáng)維修處理各個(gè)環(huán)節(jié)，需要針對(duì)遠(yuǎn)傳表特點(diǎn)建立相關(guān)的業(yè)務(wù)流程規(guī)范。

譬如，和客服系統(tǒng)對(duì)接，對(duì)每一個(gè)樓宇都進(jìn)行統(tǒng)一的編碼管理，并以此作為樓宇參數(shù)管理的索引。搶維修流程的設(shè)計(jì)，進(jìn)行搶維修信息的更新和管理。

這些都需要燃?xì)夤靖鶕?jù)自身的實(shí)際情況作出調(diào)整。

5　小結(jié)

綜上-所述，發(fā)展遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)是符合社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)的。發(fā)展無(wú)線遠(yuǎn)傳抄表技術(shù)核心是可靠的無(wú)線通訊，成功應(yīng)用關(guān)鍵在系統(tǒng)管理，通過標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)來(lái)保障系統(tǒng)建設(shè)。

無(wú)線微功率技術(shù)是目前無(wú)線遠(yuǎn)傳的主流技術(shù)，在應(yīng)用中針對(duì)微功率傳輸?shù)奶攸c(diǎn)從系統(tǒng)角度形成完整的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品和應(yīng)用規(guī)范。

 

參考文獻(xiàn)

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本文作者：安成名　陳運(yùn)文

作者單位：深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司