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

自國家無線電管理委員會(huì)將470～510Mhz規(guī)劃給民用無線計(jì)量?jī)x表等類型設(shè)備使用，各類表計(jì)制造企業(yè)紛紛開始進(jìn)行小功率無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯考爱a(chǎn)品化設(shè)計(jì)。其中可能因行業(yè)應(yīng)用的不同而影響整體設(shè)計(jì)方案不同，同時(shí)各地方表計(jì)的主管部門也紛紛推出鼓勵(lì)政策，以促進(jìn)該類行業(yè)的科技創(chuàng)新及產(chǎn)品應(yīng)用。

1. 小功率無線通訊在電表中的應(yīng)用及發(fā)展

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

電表應(yīng)用的自動(dòng)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(chǎng)中，各總抄表方式共存、互補(bǔ)，并且在新的國家電網(wǎng)的電表標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)將通訊模塊的物理接口做出強(qiáng)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(jìng)爭(zhēng)中引起表計(jì)制造廠家的關(guān)注，主要有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

1)抄通率高。

2)通訊效率高。

3)安裝成本低。

4)可拓展應(yīng)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(shí)際應(yīng)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(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)，電表故障監(jiān)測(cè)及未來實(shí)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(duì)對(duì)于智能化發(fā)展的過程中，對(duì)自身計(jì)量及智能控制，數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中的能耗相對(duì)要求并不是非?？量?，所以能夠在應(yīng)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(biāo)。

在電表的應(yīng)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(dòng)調(diào)頻功能。

3) 可根據(jù)功能的拓展需求自升級(jí)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(jìn)行通信、由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)形成得網(wǎng)絡(luò), 它是一個(gè)多跳的臨時(shí)性自治系統(tǒng)。

與單跳的無線網(wǎng)絡(luò)不同，自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間是通過多跳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的, 需要路由協(xié)議進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)決策。無線信道變換的不規(guī)則性, 節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)、加入、退出網(wǎng)絡(luò)等也會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)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(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變換，交換路由信息。定位目的節(jié)點(diǎn)位置，產(chǎn)生、維護(hù)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(luò)的連通性。它是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)互相通信的基礎(chǔ)。

無線自組網(wǎng)的主要特點(diǎn)在于不需要固定的基礎(chǔ)設(shè)施支撐，不需要預(yù)先配置主機(jī)，能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)快速的組建起一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò);節(jié)點(diǎn)可以任意移動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化，沒有專用的固定基站或路由操作作為網(wǎng)絡(luò)的管理中心，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都兼有主機(jī)和路由器的功能;節(jié)點(diǎn)間以對(duì)等的方式進(jìn)行通信, 具有高度的協(xié)作性，網(wǎng)絡(luò)路由學(xué)藝通常采用分布式控制方式，比中心結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的魯棒性和抗毀性等。

1.2 防沖撞通訊或自動(dòng)跳頻功能

在設(shè)置路由設(shè)備的頻率時(shí)，由于采用的是同頻收發(fā)，自然就存在節(jié)點(diǎn)之間的同頻干擾問題。在解決這個(gè)問題時(shí)，可以使用載波偵聽多點(diǎn)接入/ 避免沖撞的方法。在每次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需要先等待一個(gè)任意長(zhǎng)的周期，在這個(gè)任意的退避時(shí)間之后，如果設(shè)備發(fā)現(xiàn)信道空閑，就會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)幀;反之，如果設(shè)備發(fā)現(xiàn)信道正忙，則將等待任意長(zhǎng)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(dòng)升級(jí)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(jí)、調(diào)整等，無線抄表的方案在設(shè)計(jì)之初需要預(yù)留自升級(jí)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(yīng)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(shí)現(xiàn)跨越是發(fā)展的趨勢(shì)。由目前仍然在使用的以機(jī)械式計(jì)量為主的方式直接進(jìn)入到智能式計(jì)量、控制的方式。