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。作為智能化產業(yè)鏈中的一環(huán)——智能抄表系統也同時得到了蓬勃發(fā)展。傳統的手工抄表方式費時、費力，準確性和及時性得不到保障，且會出現抄表員與用戶一些不愉快的尷尬局面，這已經不適應社會的發(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)抄表基本有兩種數據傳輸方式，有線數據傳輸和無線數據傳輸。如果用有線來傳遞數據，技術簡單、成熟，易于實現；但施工布線工作量大，網線易受人為破壞，線路損壞后，故障點不易查找。如果使用無線系統，施工很簡單，系統好維護，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、 系統的分析與構建
系統組成：該系統在用電村或小區(qū)內組建的是四級抄表網絡，分別如下：
電表：是系統的第一級設備，是用戶用電量原始數據來源；
抄表終端：是系統的第二級設備，最多可以采集16只電表的電量，每個抄表終端內置有無線通信模塊；
手持抄表器：是系統的第三級設備，每一個手持抄表器內置有無線數傳模塊，可以根據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：是系統的最后一級，抄表人員將手抄機上的電表數據倒入計算機，進行統計分析；
無線抄表系統的構建：主要是無線網絡的構建，整個系統分為三個部分：數據采集部分，無線組網部分和數據管理部分。
1、數據采集部分：
數據分為命令數據和采集到的讀數，在整個系統中數據的傳輸都是以數據包的形式往外傳，命令包的傳輸方向與讀數數據包的傳輸方向相反。
數據采集是指讀取電表的數據，通過一定的傳輸方式把數據傳輸到數據管理端。數據采集器通過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傳模塊，其采集到的數據通過無線數傳模塊往外發(fā)送。其示意圖如圖1所示：
圖1
2、無線組網部分
專有名詞解釋：
上位機、下位機：是根據命令數據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據給A，則A為B的上位機，而B為A的下位機。
無線組網又分為兩個部分的無線網絡：樓內部網絡和基站網絡。整個網絡采用樹型結構的組網形式。
無線網絡采用地址關聯、樹型結構的組網方式。每個無線裝置都有唯一的本機地址和唯一的上位機地址。每個數據包都帶有地址，其地址決定著數據的傳輸方向，是往上傳還是往下傳。當往下傳時接收端接收到的數據包里的地址與上位機地址相同，當往上傳時數據包里的地址就跟本機地址相同。當接收到數據包要轉發(fā)時，則對數據包進行重新打包發(fā)送出去，便于下一接收者辨認。
2． 1 樓內部網絡：
樓內部網絡是指一棟樓里面每層的采集器之間的無線組網，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，是組成網絡的纜繩。
每層樓的采集器通過無線傳輸裝置直接把數據發(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，就采用中繼轉發(fā)。網絡遵行鏈路越短越好的原則。其數據傳輸如圖1所示。
2． 2 基站網絡：
基站網絡是指樓宇與樓宇之間的無線網絡。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據和轉發(fā)其它樓宇的數據。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。網絡遵行鏈路越短越好的，能夠直接到達的不采用中繼。其組網示意圖如圖2所示：
圖2
圖2所示的基站網絡的樹型圖如圖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)總站下載數據并保存，然后利用有線把數據轉存到管理部分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絡直至下達到每個計量表，使得計量表作出相應的操作。
手持機的另一個用途就是設定系統中的所有無線裝置的地址。具體設定的方法在下文會介紹。
2．4 地址的設定
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定，設定好后可以永久的保存，也可以修改。
地址設定方法：首先啟動相應地址設定功能（本機地址設定和上位機地址設定），然后通過手持機或者其它的無線裝置發(fā)送地址設定命令和要設定的相應地址。
3、數據管理部分
抄表員只需要到每個小區(qū)的總站處把數據下載手持機上，然后利用手抄機通過有線把數據下載到PC機上，PC機通過數據庫對采集到的數據進行有效管理。管理數據庫利用我們公司自己設計的三表數據采集及管理系統。
三、 無線模塊
無線模塊選用由我們公司自主開發(fā)的無線遠程數傳模塊ZF-02，（模塊具有自動避讓功能，當監(jiān)測到有模塊在發(fā)送數據時，它自己就不發(fā)送，直到監(jiān)測無其它模塊發(fā)送數據才啟動發(fā)送功能發(fā)送要發(fā)送的數據，避免了干擾現象。）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據），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。
技術參數：
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、 通信協議
在系統中，無線模塊與計量表之間的通信協議和數據格式是按照《中華人民共和國城鎮(zhèn)建設行業(yè)標準（CJ/188—2004）——戶用計量儀表數據傳輸技術條件》來通信和定義的。
五、 抄表系統后臺軟件以及特點：
對收集上來的電表數據進行分析處理。
電費管理功能：電費結算、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)。
異常數據分析報警功能：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)局信息管理系統數據交換功能：收集上來的電表數據可以上傳給電業(yè)局信息管理系統進行集中處理。
