一、項(xiàng)目背景
       隨著人們的生活水平不斷提高，老百姓對(duì)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(shí)得到了蓬勃發(fā)展。傳統(tǒng)的手工抄表方式費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，準(zhǔn)確性和及時(shí)性得不到保障，且會(huì)出現(xiàn)抄表員與用戶(hù)一些不愉快的尷尬局面，這已經(jīng)不適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求了。這樣也對(duì)抄表提出了更高的要求，為此我們提出了新的抄表方案——無(wú)線(xiàn)抄表。 目前小區(qū)抄表基本有兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，有線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。如果用有線(xiàn)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(xiàn)工作量大，網(wǎng)線(xiàn)易受人為破壞，線(xiàn)路損壞后，故障點(diǎn)不易查找。如果使用無(wú)線(xiàn)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(xiàn)抄表將成為抄表方式的發(fā)展主流。該方案主要針對(duì)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(jí)抄表網(wǎng)絡(luò)，分別如下：
 

電表：是系統(tǒng)的第一級(jí)設(shè)備，是用戶(hù)用電量原始數(shù)據(jù)來(lái)源；
抄表終端：是系統(tǒng)的第二級(jí)設(shè)備，最多可以采集16只電表的電量，每個(gè)抄表終端內(nèi)置有無(wú)線(xiàn)通信模塊；
手持抄表器：是系統(tǒng)的第三級(jí)設(shè)備，每一個(gè)手持抄表器內(nèi)置有無(wú)線(xiàn)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(jì)算機(jī)：是系統(tǒng)的最后一級(jí)，抄表人員將手抄機(jī)上的電表數(shù)據(jù)倒入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；
無(wú)線(xiàn)抄表系統(tǒng)的構(gòu)建：主要是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，整個(gè)系統(tǒng)分為三個(gè)部分：數(shù)據(jù)采集部分，無(wú)線(xiàn)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(gè)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(guò)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(guò)RS485總線(xiàn)與本層樓的各個(gè)電表連接，每個(gè)采集器裝有一個(gè)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊，其采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊往外發(fā)送。其示意圖如圖1所示：
 

圖1
2、無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)部分
專(zhuān)有名詞解釋?zhuān)?br />       上位機(jī)、下位機(jī)：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(jī)，而B(niǎo)為A的下位機(jī)。
       無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)又分為兩個(gè)部分的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)：樓內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和基站網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用樹(shù)型結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)形式。
      無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)采用地址關(guān)聯(lián)、樹(shù)型結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)方式。每個(gè)無(wú)線(xiàn)裝置都有唯一的本機(jī)地址和唯一的上位機(jī)地址。每個(gè)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(shí)接收端接收到的數(shù)據(jù)包里的地址與上位機(jī)地址相同，當(dāng)往上傳時(shí)數(shù)據(jù)包里的地址就跟本機(jī)地址相同。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)包要轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，則對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行重新打包發(fā)送出去，便于下一接收者辨認(rèn)。
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(wú)線(xiàn)組網(wǎng)，每個(gè)采集器都有其唯一的地址，作為與上下級(jí)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(guò)無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。每棟樓的頂部都裝有一個(gè)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(gè)基站都有其唯一的地址，并且知道其上位機(jī)地址。上位機(jī)是唯一的，而下位機(jī)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(dá)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(shù)型圖如圖3所示：
 

圖3
2．3  手持機(jī)
      手持機(jī)是連接小區(qū)與管理部門(mén)的橋梁，手持機(jī)以無(wú)線(xiàn)的形式從小區(qū)總站下載數(shù)據(jù)并保存，然后利用有線(xiàn)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到管理部分PC機(jī)里，管理部分還可以利用手持機(jī)在總站處發(fā)出抄表、閥控等指令，通過(guò)總站把指令傳給基站網(wǎng)絡(luò)直至下達(dá)到每個(gè)計(jì)量表，使得計(jì)量表作出相應(yīng)的操作。
手持機(jī)的另一個(gè)用途就是設(shè)定系統(tǒng)中的所有無(wú)線(xiàn)裝置的地址。具體設(shè)定的方法在下文會(huì)介紹。

2．4  地址的設(shè)定
     每個(gè)無(wú)線(xiàn)裝置都有兩個(gè)地址，一個(gè)是本機(jī)地址，一個(gè)是上位機(jī)地址，這兩個(gè)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(dòng)相應(yīng)地址設(shè)定功能（本機(jī)地址設(shè)定和上位機(jī)地址設(shè)定），然后通過(guò)手持機(jī)或者其它的無(wú)線(xiàn)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(gè)小區(qū)的總站處把數(shù)據(jù)下載手持機(jī)上，然后利用手抄機(jī)通過(guò)有線(xiàn)把數(shù)據(jù)下載到PC機(jī)上，PC機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理。管理數(shù)據(jù)庫(kù)利用我們公司自己設(shè)計(jì)的三表數(shù)據(jù)采集及管理系統(tǒng)。

三、 無(wú)線(xiàn)模塊
      無(wú)線(xiàn)模塊選用由我們公司自主開(kāi)發(fā)的無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)傳模塊ZF-02，（模塊具有自動(dòng)避讓功能，當(dāng)監(jiān)測(cè)到有模塊在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它自己就不發(fā)送，直到監(jiān)測(cè)無(wú)其它模塊發(fā)送數(shù)據(jù)才啟動(dòng)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(wú)線(xiàn)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(chǔ)等待發(fā)送，模塊大部分時(shí)間處于睡眠狀態(tài)，但每閣一段時(shí)間自動(dòng)醒來(lái)，檢測(cè)外界是否有喚醒信號(hào)（主要用于采集器抄取數(shù)據(jù)），如果檢測(cè)到喚醒信號(hào)，它將被喚醒并等待下一指令，執(zhí)行相關(guān)操作。如果沒(méi)有喚醒信號(hào)，則又進(jìn)入睡眠狀態(tài)。這樣一來(lái)，無(wú)線(xiàn)模塊的功耗就非常低，如果采用電池供電，可以達(dá)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(fèi)頻段（433-480MHZ）
工作溫度：-40-80度
工作濕度：20%-80%無(wú)冷凝

四、 通信協(xié)議
       在系統(tǒng)中，無(wú)線(xiàn)模塊與計(jì)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(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（CJ/188—2004）——戶(hù)用計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件》來(lái)通信和定義的。

五、 抄表系統(tǒng)后臺(tái)軟件以及特點(diǎn)：
對(duì)收集上來(lái)的電表數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
電費(fèi)管理功能：電費(fèi)結(jié)算、電量匯總、線(xiàn)損計(jì)算。
電表管理功能：開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、換表。
查詢(xún)功能：電量查詢(xún)(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(tái)帳、各種查詢(xún)、報(bào)警等)。
異常數(shù)據(jù)分析報(bào)警功能：零用戶(hù)匯總、異常用電戶(hù)(即：用電量波動(dòng)大)分析報(bào)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(lái)的電表數(shù)據(jù)可以上傳給電業(yè)局信息管理系統(tǒng)進(jìn)行集中處理。