科技創(chuàng)新及產(chǎn)品應用：小功率無線通訊在電表中的應用

自國家無線電管理委員會將470～510Mhz規(guī)劃給民用無線計量儀表等類型設備使用，各類表計制造企業(yè)紛紛開始進行小功率無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯考爱a(chǎn)品化設計。其中可能因行業(yè)應用的不同而影響整體設計方案不同，同時各地方表計的主管部門也紛紛推出鼓勵政策，以促進該類行業(yè)的科技創(chuàng)新及產(chǎn)品應用。

1. 小功率無線通訊在電表中的應用及發(fā)展

電表的發(fā)展經(jīng)過了機械式計量到電子式計量的過程，目前正在由電子式計量進入到電子智能化的階段，并且發(fā)展迅速。

電表應用的自動抄表經(jīng)歷了紅外抄表，RS485總線通訊抄表，PLC電力線載波抄表，及目前正在發(fā)展的小功率無線抄表、GPRS抄表的階段。在目前的市場中，各總抄表方式共存、互補，并且在新的國家電網(wǎng)的電表標準中，已經(jīng)將通訊模塊的物理接口做出強制規(guī)定，也為電表的各種通訊方式的兼容鋪平了道路。小功率無線抄表之所以在各類抄表模式的競爭中引起表計制造廠家的關(guān)注，主要有以下幾個優(yōu)勢：

1)抄通率高。

2)通訊效率高。

3)安裝成本低。

4)可拓展應用多。

5)小功率無線技術(shù)門檻低，易于形成產(chǎn)品。

總體說來在實際應用中小功率無線通訊在目前的階段主要可以解決不入戶抄表，實時上傳數(shù)據(jù)，電表故障監(jiān)測及未來實現(xiàn)智能電網(wǎng)合理分配電能等等功能。

電表由于有穩(wěn)定的供電電源，相對對于智能化發(fā)展的過程中，對自身計量及智能控制，數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中的能耗相對要求并不是非?？量?，所以能夠在應用中靈活處理無線抄表碰到的問題，但也有其他三表中要求更高的電氣指標。

在電表的應用中基本要求具有如下的技術(shù)功能：

1) 自行組網(wǎng)功能。

2) 通訊自動調(diào)頻功能。

3) 可根據(jù)功能的拓展需求自升級功能。

1.1 自組網(wǎng)功能

無線自組網(wǎng)是一組以無線鏈路進行通信、由移動節(jié)點動態(tài)形成得網(wǎng)絡, 它是一個多跳的臨時性自治系統(tǒng)。

與單跳的無線網(wǎng)絡不同，自組網(wǎng)節(jié)點之間是通過多跳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制進行數(shù)據(jù)交換的, 需要路由協(xié)議進行分組轉(zhuǎn)發(fā)決策。無線信道變換的不規(guī)則性, 節(jié)點的移動、加入、退出網(wǎng)絡等也會引起網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的動態(tài)變換, 路由協(xié)議的作用就是在這種環(huán)境下，監(jiān)控網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)變換，交換路由信息。定位目的節(jié)點位置，產(chǎn)生、維護和選擇路由，并根據(jù)選擇的路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，提供網(wǎng)絡的連通性。它是移動節(jié)點互相通信的基礎(chǔ)。

無線自組網(wǎng)的主要特點在于不需要固定的基礎(chǔ)設施支撐，不需要預先配置主機，能夠在任何時間、任何地點快速的組建起一個移動通信網(wǎng)絡;節(jié)點可以任意移動，網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)動態(tài)變化，沒有專用的固定基站或路由操作作為網(wǎng)絡的管理中心，網(wǎng)絡中每個節(jié)點都兼有主機和路由器的功能;節(jié)點間以對等的方式進行通信, 具有高度的協(xié)作性，網(wǎng)絡路由學藝通常采用分布式控制方式，比中心結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡具有更強的魯棒性和抗毀性等。

1.2 防沖撞通訊或自動跳頻功能

在設置路由設備的頻率時，由于采用的是同頻收發(fā)，自然就存在節(jié)點之間的同頻干擾問題。在解決這個問題時，可以使用載波偵聽多點接入/ 避免沖撞的方法。在每次發(fā)送數(shù)據(jù)時，需要先等待一個任意長的周期，在這個任意的退避時間之后，如果設備發(fā)現(xiàn)信道空閑，就會發(fā)送數(shù)據(jù)幀;反之，如果設備發(fā)現(xiàn)信道正忙，則將等待任意長的周期后，再次嘗試接入信道。這樣可大大降低沖突發(fā)生次數(shù)的概率，從而能夠滿足抄表的需要。

1.3 自動升級功能

根據(jù)日后的用戶需求，增加更多的功能及產(chǎn)品升級、調(diào)整等，無線抄表的方案在設計之初需要預留自升級的功能及接口，這樣可以大大增加產(chǎn)品的使用期限及附加值。2. 小功率無線通訊在氣、水表中的應用及發(fā)展

隨著國家的節(jié)能減排的大政策背景下，氣、水表的發(fā)展將實現(xiàn)跨越是發(fā)展的趨勢。由目前仍然在使用的以機械式計量為主的方式直接進入到智能式計量、控制的方式。