一、項目背景
隨著人們的生活水平不斷提高，老百姓對生活環(huán)境提出了更高的要求；在政府政策的鼓舞下，家居智能化得到了高速的發(fā)展。作為智能化產(chǎn)業(yè)鏈中的一環(huán)——智能抄表系統(tǒng)也同時得到了蓬勃發(fā)展。傳統(tǒng)的手工抄表方式費時、費力，準確性和及時性得不到保障，且會出現(xiàn)抄表員與用戶一些不愉快的尷尬局面，這已經(jīng)不適應(yīng)社會的發(fā)展需求了。這樣也對抄表提出了更高的要求，為此我們提出了新的抄表方案——無線抄表。 目前小區(qū)抄表基本有兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，有線數(shù)據(jù)傳輸和無線數(shù)據(jù)傳輸。如果用有線來傳遞數(shù)據(jù)，技術(shù)簡單、成熟，易于實現(xiàn)；但施工布線工作量大，網(wǎng)線易受人為破壞，線路損壞后，故障點不易查找。如果使用無線系統(tǒng)，施工很簡單，系統(tǒng)好維護，故障好查找，因此無線抄表將成為抄表方式的發(fā)展主流。該方案主要針對小區(qū)居民電表的抄取。
二、 系統(tǒng)的分析與構(gòu)建
系統(tǒng)組成：該系統(tǒng)在用電村或小區(qū)內(nèi)組建的是四級抄表網(wǎng)絡(luò)，分別如下：
電表：是系統(tǒng)的第一級設(shè)備，是用戶用電量原始數(shù)據(jù)來源；
抄表終端：是系統(tǒng)的第二級設(shè)備，最多可以采集16只電表的電量，每個抄表終端內(nèi)置有無線通信模塊；
手持抄表器：是系統(tǒng)的第三級設(shè)備，每一個手持抄表器內(nèi)置有無線數(shù)傳模塊，可以根據(jù)指令與抄表終端通訊，取得抄表終端的電表信息；
管理中心計算機：是系統(tǒng)的最后一級，抄表人員將手抄機上的電表數(shù)據(jù)倒入計算機，進行統(tǒng)計分析；
無線抄表系統(tǒng)的構(gòu)建：主要是無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，整個系統(tǒng)分為三個部分：數(shù)據(jù)采集部分，無線組網(wǎng)部分和數(shù)據(jù)管理部分。
1、數(shù)據(jù)采集部分：
數(shù)據(jù)分為命令數(shù)據(jù)和采集到的讀數(shù)，在整個系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸都是以數(shù)據(jù)包的形式往外傳，命令包的傳輸方向與讀數(shù)數(shù)據(jù)包的傳輸方向相反。
數(shù)據(jù)采集是指讀取電表的數(shù)據(jù)，通過一定的傳輸方式把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)管理端。數(shù)據(jù)采集器通過RS485總線與本層樓的各個電表連接，每個采集器裝有一個無線數(shù)傳模塊，其采集到的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳模塊往外發(fā)送。其示意圖如圖1所示：
圖1
2、無線組網(wǎng)部分
專有名詞解釋：
上位機、下位機：是根據(jù)命令數(shù)據(jù)包的傳輸方向決定的，例如：A發(fā)命令給B，B接收到命令后就回傳數(shù)據(jù)給A，則A為B的上位機，而B為A的下位機。
無線組網(wǎng)又分為兩個部分的無線網(wǎng)絡(luò)：樓內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和基站網(wǎng)絡(luò)。整個網(wǎng)絡(luò)采用樹型結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)形式。
無線網(wǎng)絡(luò)采用地址關(guān)聯(lián)、樹型結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)方式。每個無線裝置都有唯一的本機地址和唯一的上位機地址。每個數(shù)據(jù)包都帶有地址，其地址決定著數(shù)據(jù)的傳輸方向，是往上傳還是往下傳。當(dāng)往下傳時接收端接收到的數(shù)據(jù)包里的地址與上位機地址相同，當(dāng)往上傳時數(shù)據(jù)包里的地址就跟本機地址相同。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)包要轉(zhuǎn)發(fā)時，則對數(shù)據(jù)包進行重新打包發(fā)送出去，便于下一接收者辨認。
2． 1 樓內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)：
樓內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是指一棟樓里面每層的采集器之間的無線組網(wǎng)，每個采集器都有其唯一的地址，作為與上下級通信的身份證明以及便于故障的定位和排除，是組成網(wǎng)絡(luò)的纜繩。
每層樓的采集器通過無線傳輸裝置直接把數(shù)據(jù)發(fā)給本棟樓基站，最后由基站發(fā)送出去。如果采集器與基站不能夠直接通信的，就采用中繼轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)遵行鏈路越短越好的原則。其數(shù)據(jù)傳輸如圖1所示。
2． 2 基站網(wǎng)絡(luò)：
基站網(wǎng)絡(luò)是指樓宇與樓宇之間的無線網(wǎng)絡(luò)。每棟樓的頂部都裝有一個基站，用于傳輸本棟樓采集到的數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)其它樓宇的數(shù)據(jù)。每個基站都有其唯一的地址，并且知道其上位機地址。上位機是唯一的，而下位機可以為多數(shù)。網(wǎng)絡(luò)遵行鏈路越短越好的，能夠直接到達的不采用中繼。其組網(wǎng)示意圖如圖2所示：
圖2
圖2所示的基站網(wǎng)絡(luò)的樹型圖如圖3所示：
圖3
2．3 手持機
手持機是連接小區(qū)與管理部門的橋梁，手持機以無線的形式從小區(qū)總站下載數(shù)據(jù)并保存，然后利用有線把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到管理部分PC機里，管理部分還可以利用手持機在總站處發(fā)出抄表、閥控等指令，通過總站把指令傳給基站網(wǎng)絡(luò)直至下達到每個計量表，使得計量表作出相應(yīng)的操作。
手持機的另一個用途就是設(shè)定系統(tǒng)中的所有無線裝置的地址。具體設(shè)定的方法在下文會介紹。
2．4 地址的設(shè)定
每個無線裝置都有兩個地址，一個是本機地址，一個是上位機地址，這兩個地址都可以任意的設(shè)定，設(shè)定好后可以永久的保存，也可以修改。
地址設(shè)定方法：首先啟動相應(yīng)地址設(shè)定功能（本機地址設(shè)定和上位機地址設(shè)定），然后通過手持機或者其它的無線裝置發(fā)送地址設(shè)定命令和要設(shè)定的相應(yīng)地址。
3、數(shù)據(jù)管理部分
抄表員只需要到每個小區(qū)的總站處把數(shù)據(jù)下載手持機上，然后利用手抄機通過有線把數(shù)據(jù)下載到PC機上，PC機通過數(shù)據(jù)庫對采集到的數(shù)據(jù)進行有效管理。管理數(shù)據(jù)庫利用我們公司自己設(shè)計的三表數(shù)據(jù)采集及管理系統(tǒng)。
三、 無線模塊
無線模塊選用由我們公司自主開發(fā)的無線遠程數(shù)傳模塊ZF-02，（模塊具有自動避讓功能，當(dāng)監(jiān)測到有模塊在發(fā)送數(shù)據(jù)時，它自己就不發(fā)送，直到監(jiān)測無其它模塊發(fā)送數(shù)據(jù)才啟動發(fā)送功能發(fā)送要發(fā)送的數(shù)據(jù)，避免了干擾現(xiàn)象。）無線模塊是連接在采集器和基站上的，用于采集電表的讀量并存儲等待發(fā)送，模塊大部分時間處于睡眠狀態(tài)，但每閣一段時間自動醒來，檢測外界是否有喚醒信號（主要用于采集器抄取數(shù)據(jù)），如果檢測到喚醒信號，它將被喚醒并等待下一指令，執(zhí)行相關(guān)操作。如果沒有喚醒信號，則又進入睡眠狀態(tài)。這樣一來，無線模塊的功耗就非常低，如果采用電池供電，可以達到1~3年。
技術(shù)參數(shù)：
發(fā)射功率：10mW
接收靈敏度：-112dbm
接收電流：≤17mA
發(fā)射電流：≤35mA
空曠距離：300m—500m
供電方式：3.3v-5v
頻率：免費頻段（433-480MHZ）
工作溫度：-40-80度
工作濕度：20%-80%無冷凝
四、 通信協(xié)議
在系統(tǒng)中，無線模塊與計量表之間的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式是按照《中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標準（CJ/188—2004）——戶用計量儀表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件》來通信和定義的。
五、 抄表系統(tǒng)后臺軟件以及特點：
對收集上來的電表數(shù)據(jù)進行分析處理。
電費管理功能：電費結(jié)算、電量匯總、線損計算。
電表管理功能：開戶、銷戶、換表。
查詢功能：電量查詢(按月、按年、按電表、按單位)等。
打印功能：各種表格打印(公布榜、臺帳、各種查詢、報警等)。
異常數(shù)據(jù)分析報警功能：零用戶匯總、異常用電戶(即：用電量波動大)分析報警。
與電業(yè)局信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換功能：收集上來的電表數(shù)據(jù)可以上傳給電業(yè)局信息管理系統(tǒng)進行集中處理。
