摘 要

摘　要：隨著遠傳抄表技術(shù)的發(fā)展，目前主流無線抄表技術(shù)為基于微功率無線通訊技術(shù)的遠傳抄表系統(tǒng)。本文在分析微功率無線信號傳輸特點，結(jié)合微功率無線抄表技術(shù)在燃氣居民用戶中的

摘　要：隨著遠傳抄表技術(shù)的發(fā)展，目前主流無線抄表技術(shù)為基于微功率無線通訊技術(shù)的遠傳抄表系統(tǒng)。本文在分析微功率無線信號傳輸特點，結(jié)合微功率無線抄表技術(shù)在燃氣居民用戶中的試點應(yīng)用。從燃氣公司實際應(yīng)用出發(fā)，分析系統(tǒng)技術(shù)結(jié)構(gòu)，技術(shù)選擇方向，規(guī)范應(yīng)用發(fā)展方面進行探討，提出微功率無線抄表技術(shù)成功應(yīng)用的系統(tǒng)解決思路，希望為微功率無線遠傳抄表系統(tǒng)在燃氣行業(yè)的應(yīng)用提供經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：微功率無線通訊技術(shù)　無線抄表　通訊　設(shè)計規(guī)范　標準化　兼容性

隨著城市燃氣事業(yè)的發(fā)展及人民生活水平的提高，燃氣居民用戶迅猛增加，居民對燃氣行業(yè)服務(wù)水平的要求也不斷提高?，F(xiàn)行燃氣抄表面臨的入戶難問題，日益成為燃氣公司改善效益、提高管理水平的障礙。

目前深圳市主城區(qū)燃氣用戶超過l20萬戶，抄表人員入戶抄表，其工作強度大。遇用戶不在家，需要多次重復到達用戶家中，部分小區(qū)入住率低，甚至有些高檔小區(qū)用戶不讓抄表員入戶，同時入戶抄表存在的不安全因素對抄表員的人身安全也帶來一定的隱憂。

為提高對用戶的服務(wù)質(zhì)量和企業(yè)的管理水平，應(yīng)用智能表具，實現(xiàn)民用用戶的戶外抄表成為發(fā)展的必然方向和選擇。

隨著無線抄表技術(shù)的發(fā)展，為更好了解無線抄表技術(shù)在實際應(yīng)用環(huán)境下的情況，公司對部分樓盤和高層住宅進行了無線抄表技術(shù)的試點應(yīng)用。本文通過對無線抄表技術(shù)的研究，分析當前無線抄表技術(shù)存在的問題和相應(yīng)的解決方案，并對試點小區(qū)的無線抄表應(yīng)用情況進行總結(jié)、分析，進一步從技術(shù)和系統(tǒng)管理上對無線抄表技術(shù)的規(guī)模應(yīng)用提出了建議。

1　微功率無線傳輸特點

1．1　微功率無線技術(shù)屬于短距離傳輸

目前主流的遠傳燃氣抄表系統(tǒng)采用微功率無線遠傳技術(shù)，信號發(fā)送的功率不得大于l7dBm(50mW)。信號發(fā)送到接收，信號通路必須滿足不超過鏈路預算(系統(tǒng)收發(fā)的動態(tài)范圍)，即發(fā)送功率最大值和最高靈敏度之間的差值，例如，微功率發(fā)射最大功率為17dBm，接收最大靈敏度是-l21dBm，鏈路預算就是138dBm。

1．1．1傳輸損耗和距離關(guān)系

無線信號傳輸距離取決于無線電傳輸損耗，有兩種形式：

傳輸損耗：無線電波在媒質(zhì)中傳播是有能量損耗的。這種能量損耗可能由于大氣層對電波的吸收或散射引起，也可能由于電波繞過球形地面或障礙物的繞射而引起。這砦損耗都會使收信點的場強小于發(fā)信點的場強。

公式(1)為無線信號在空氣中傳輸時的損耗計算公式：

Los=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)　　　　　　(1)

Los是傳輸損耗。單位為Db，d是距離，單位是km，堤工作頻率，單位是MHz?？梢姡瑐鬏敁p耗與頻率成正比。即頻率越高，傳輸損耗越大。或者說在同樣傳輸損耗情況下，傳輸距離與頻率成反比。即頻率越高，傳輸距離越短。

舉例說，WIFI或者Zigbee的2.4G設(shè)備信號傳輸距離短，傳輸過程衰減大，信號穿透、繞射能力弱，信號易被物體遮擋。470M信號強，傳輸距離長，穿透、繞射能力強，傳輸過程衰減較小。

衰落現(xiàn)象：所謂衰落，一般是指信號電平隨時間的隨機起伏。它一般分為吸收型衰落和干涉型衰落兩種。

(1)吸收型衰落是指衰落主要是由于傳輸媒質(zhì)電參數(shù)的變化，使得信號在媒質(zhì)中的衰減發(fā)生相應(yīng)的變化而引起的(例如水汽、雨雪等都對無線電波能量有吸收作用)。由于天氣情況是隨機的，則吸收強弱也有起伏，形成信號的衰落。

(2)干涉型衰落主要是由隨機多徑干涉現(xiàn)象引起的。在某些傳播方式中，收、發(fā)兩點之間信號有若干條傳播途徑，由于傳輸媒質(zhì)的隨機性，使得到達收信點的各條途徑的時延隨機變化，則合成信號的幅度和相位。

 

所以，原則上信號傳遞通路越直接，傳遞的衰減就越少，能夠傳輸?shù)木嚯x也就越遠。

1．1．2彌補傳輸距離不足的組網(wǎng)技術(shù)

通過組網(wǎng)技術(shù)，用遠傳表或者中繼器來實現(xiàn)接力傳輸，從而擴大抄表信息傳遞的覆蓋范同。

組網(wǎng)可以突破微功率信號傳遞距離有限且受到較多因素制約情況，使得系統(tǒng)可以適應(yīng)高層樓宇的應(yīng)用。

1．2　干擾分析和抗干擾措施

1．2．1自干擾

工作在同頻率的燃氣表，如果彼此在信號的覆蓋范圍內(nèi)，相互之間不能同時工作發(fā)送信號，同時發(fā)送無線信號，在空間會發(fā)生碰撞，導致發(fā)出的信號無法被任何沒備接收。

解決方法：

可以使系統(tǒng)支持多個頻點工作，可通過參數(shù)配置過程實現(xiàn)不同頻點之間的切換。這樣結(jié)合蜂窩通訊的原理，通過規(guī)劃和現(xiàn)場測試，確保同頻點的小區(qū)不相鄰，進一步結(jié)合分不同時間段來抄表，來規(guī)避同頻干擾，提高抄表率。

1．2．2外部干擾

國家工業(yè)信息化產(chǎn)業(yè)部于2005年重新修訂了無線電管理條列，明確規(guī)定UHF頻段的470MHz～510MHz作為“民用無線電計量”頻段。但是該頻段也是開放的ISM頻段，意味著誰都可以用改頻段。

該頻段范圍內(nèi)，和對講機、銀行排隊機、國家數(shù)字電視CMMB的某些頻段都有重合。

解決方法：

該類干擾的特點多數(shù)是離散和突發(fā)的，所以系統(tǒng)需要能夠克服這類突發(fā)干擾的能力。通過實驗和統(tǒng)計，80％的干擾對于信號造成l／8的誤碼率，這樣通過特定的糾錯FEC編碼，修正1／8的誤碼，結(jié)合CRC校驗和重發(fā)機制，可以有效確保系統(tǒng)在絕大多數(shù)場合下正常工作。

如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)周圍有持續(xù)的干擾存在，則可以通過參數(shù)配置，規(guī)避干擾，切換到不受到干擾的頻段上，確保系統(tǒng)繼續(xù)可靠運行。不過不具備這個能力，則直接的結(jié)果是系統(tǒng)失效。

1．3　典型無線技術(shù)指標

 

 

2　無線抄表系統(tǒng)方案

2．1　無線抄表技術(shù)方案

通過微功率無線技術(shù)傳輸燃氣表數(shù)據(jù)，傳輸價格低廉，且由燃氣公司主導網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和實施維護，控制力強，是燃氣公司無線抄表系統(tǒng)抄讀方式的首選。隨著技術(shù)多年的應(yīng)用發(fā)展，微功率無線收發(fā)和組網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)進入成熟階段。

以微功率無線射頻傳輸為主要技術(shù)的短距離自組網(wǎng)抄表系統(tǒng)，結(jié)合公共通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的遠傳抄表系統(tǒng)，是物聯(lián)網(wǎng)的傳感網(wǎng)技術(shù)和公共通訊網(wǎng)融合的經(jīng)典應(yīng)用案例，可以實現(xiàn)大范圍遠傳和小范圍組網(wǎng)之間的融合和平衡，性價比高。

微功率無線抄表系統(tǒng)有以下幾種形式：

2．1．1現(xiàn)場直抄方式

移動手抄器與表具之間可組成一對多點的網(wǎng)絡(luò)。一次喚醒，依次發(fā)送命令，各表具按命令回應(yīng)數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)簡單，容易實現(xiàn)。抄表效率比純粹的一對一的點對點進行喚醒抄表效率高，當然系統(tǒng)也支持一對一的方式。

但是，針對微功率信號夠不到的地點需要改變抄表員位置，不能完全實現(xiàn)在一個抄表點完成樓棟全部抄表的目標。

 

2．1．2現(xiàn)場中繼直抄方式

本方式在現(xiàn)場直抄方式上進一步結(jié)合中繼，實現(xiàn)更大范同的點對點抄表。

移動手抄器通過中繼可與表具之間組成一對多點的直抄網(wǎng)絡(luò)。移動手抄器發(fā)出指令，中繼接收指令后開始直抄，一次喚醒，以此發(fā)送命令，各表具按命令回應(yīng)數(shù)據(jù)，最后中繼將數(shù)據(jù)返同給移動手抄器。

網(wǎng)絡(luò)簡單，容易實現(xiàn)，抄表效率高。可以通過中繼擴大信號覆蓋范圍，減少抄表員位置移動的要求；但是中繼的安裝和調(diào)試需要人員負責和維護。

 

2．1．3現(xiàn)場組網(wǎng)集抄方式

組網(wǎng)方式和直抄的不同在于表具具備自主形成接力傳送數(shù)據(jù)的組網(wǎng)能力。

移動手抄器控制采集器發(fā)起組網(wǎng)，由采集器和中繼器、表具進行組網(wǎng)傳輸。

整個系統(tǒng)采用從上至下的主從模式分級喚醒，分級發(fā)送命令，然后從下級向上級回應(yīng)數(shù)據(jù)，最后將所有表具數(shù)據(jù)都發(fā)送給移動手抄器。

 

 

對于未安裝表具或表具損壞的樓層，可越層發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，如跳躍層次太多，并且已經(jīng)超過了無線傳輸?shù)姆陡魰r，可通過增加中繼器來傳輸命令和數(shù)據(jù)。

表具之間通過中繼接力傳輸方式，解決了不上樓抄表的問題，而且不受樓層數(shù)限制。

網(wǎng)絡(luò)可自動愈合，當某一層的表具損壞或未安裝時，表具自動尋找更上一級的表具，傳輸更可靠。

系統(tǒng)運行前需要現(xiàn)場設(shè)置每一塊表具的短地址信息，需要結(jié)合主站控制系統(tǒng)來進行配置管理。

2．1．4在線集中器組網(wǎng)方式

本方式通過小區(qū)內(nèi)加裝GPRS集中器，南集中器控制多個樓棟的采集器發(fā)起組網(wǎng)集抄。采集器根據(jù)集中器的命令，發(fā)起和中繼器、表具的組網(wǎng)過程并回傳數(shù)據(jù)。組網(wǎng)方式和現(xiàn)場組網(wǎng)集抄方式相同，唯一的不同在于不需要抄表人員到現(xiàn)場用于持機發(fā)起集抄，(見圖5)。

 

抄表發(fā)起有主站直接發(fā)起，通過移動運營商的通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送命令到現(xiàn)場的集中器。

集中器匯總?cè)诤媳砭邤?shù)據(jù)、根據(jù)抄表的指令要求下發(fā)控制指令、完成集中器管理范圍內(nèi)的采集器中繼器組網(wǎng)的發(fā)起和網(wǎng)絡(luò)路南的確定。集中器的上行通訊可采用GPRS通訊方式，下行通訊采用微功率無線方式。

本模式抄控方便，集中器可以根據(jù)抄表系統(tǒng)的策略隨時抄收會定期抄收遠傳表的數(shù)據(jù)，并可隨時下發(fā)控制指令，經(jīng)集中器下發(fā)到表具。為預付費提供了技術(shù)手段。

采集器，中繼器自組網(wǎng)，自動化程度高，人工干預少。當新增表具或中繼器時，由抄表系統(tǒng)下發(fā)相關(guān)信息至集中器，集中器根據(jù)信息維護整個網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)維護占用相應(yīng)信道資源。整個網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要前期的燃氣規(guī)劃設(shè)計，集中器等設(shè)備需要安裝和維護。

2．2　無線抄表系統(tǒng)組成

無線抄表系統(tǒng)組成包括：

硬件設(shè)備：無線遠傳燃氣表，手持抄表機，組網(wǎng)設(shè)備(集中器，采集器，中繼器)；

軟件系統(tǒng)：主站管理軟件，數(shù)據(jù)庫，手持抄表軟件，主站接入軟件等。

2．2．1無線遠傳燃氣表

無線遠傳燃氣表是在普通家用皮膜燃氣表上加裝光電直讀計數(shù)器、電子控制模塊、無線通訊模塊等電子模塊組成的，如圖6所示，無線遠傳燃氣表安裝在用戶家中，燃氣公司以無線手持機或者采集器為無線數(shù)據(jù)傳輸媒介，對燃氣表實行戶外實時抄表和遠程閥門控制。主要功能包括以下幾點：

 

(1)室外遠程抄表功能：在室外可以抄收燃氣表的各種使用狀態(tài)和數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)點抄、集抄，抄收燃氣表數(shù)據(jù)、閥門開關(guān)狀態(tài)、電池電量等有效數(shù)據(jù)以及使用量的參數(shù)。

(2)無線控制閥門功能：當用戶燃氣表異常時，可以在室外控制閥門的開關(guān)。

(3)自檢功能：根據(jù)抄收的閥門開關(guān)狀態(tài)、電池電量、使用數(shù)量等，可以判斷出燃氣表正常與異常狀態(tài)。

2．2．2手持機

手持機能與數(shù)據(jù)終端設(shè)備或無線遠傳燃氣表進行數(shù)據(jù)交換的便攜式設(shè)備。是指具有與無線遠傳燃氣表進行無線信息交換功能的手持無線抄表終端。

手持機是基本抄表設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)點抄，網(wǎng)抄多種抄表方式，同時支持對于遠傳燃氣表和組網(wǎng)設(shè)備的維護配置。

2．2．3集中器

用于多個采集器和／或遠傳表與主站間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲等功能的電子裝置。設(shè)備內(nèi)置GPRS模塊，利用移動通訊網(wǎng)絡(luò)和主站通訊獲取命令和數(shù)據(jù)。

設(shè)備安裝需要提供外接電源，安裝位置提前通過燃氣工程規(guī)劃設(shè)計確定；需要實現(xiàn)不到現(xiàn)場遠傳抄表時再進行設(shè)備安裝。

2．2．4采集器

采集器采集一個或者多個遠傳表的數(shù)據(jù)信號，進行數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)碾娮友b置。采集器采用內(nèi)置電池供電。

2．2．5系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件運行在主站上，是整個系統(tǒng)的大腦，控制中樞，管理和維護抄表數(shù)據(jù)，參數(shù)數(shù)據(jù)等。

同時，系統(tǒng)軟件進行加解密和權(quán)限管理，保障系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)安全；

2．3　技術(shù)方案選擇

燃氣公司面對的是各種類型的樓盤和應(yīng)用場景，所以，要求系統(tǒng)同時支持點抄、集抄，并且能夠很方便在各種抄表模式間切換。下面針對不同的樓棟典型情況選擇遠傳抄表系統(tǒng)的方案：

2．3．1多層樓宇(7層以下不高于24m)

多層普通樓宇多數(shù)可以考慮燃氣表出戶。

多層的高端樓宇由于有門禁系統(tǒng)以及小區(qū)外觀的要求，可以考慮采用遠傳系統(tǒng)。

由于多層樓宇較矮，信號傳輸條件較好，對于中繼器的需求較少。

可以適用的抄表方式有：現(xiàn)場直抄方式，如果加入集中器可以支持小區(qū)在線遠傳集抄，無需派人到小區(qū)抄表。

2．3．2高層樓宇(100m以下)

高層樓宇燃氣表出戶困難，管道施工難度大，對于樓盤外觀破壞嚴重。

優(yōu)先采用無線遠傳表，解決抄表不入戶問題。

由于是高層住宅，優(yōu)先考慮組網(wǎng)方式的集抄，抄表不上樓。

對于進入樓道較為容易的樓棟，適用的抄表方式有：①現(xiàn)場直抄方式，②現(xiàn)場中繼直抄方式，③現(xiàn)場組網(wǎng)集抄方式，④在線集中器組網(wǎng)方式。

其中，①由于可以進入樓道到戶門口，可以實現(xiàn)到門外l00％抄表；

②，③需要規(guī)劃和安裝相應(yīng)的采集器和中繼器；

④在規(guī)劃安裝采集器和中繼器基礎(chǔ)上，進一步安裝需要220V電源的集中器。

對于進入樓道較為困難的樓棟，適用的抄表方式有：②現(xiàn)場中繼直抄方式，③現(xiàn)場組網(wǎng)集抄方式，④在線集中器組網(wǎng)方式。

3　無線抄表應(yīng)用關(guān)注問題和解決方案

3．1　抄表率

可以按照公式(2)計算系統(tǒng)對用戶遠傳燃氣表數(shù)據(jù)抄讀的一次抄讀成功率：

 

其中：

h：一次抄讀成功率；

N1：一次抄讀成功的次數(shù)；

n：應(yīng)抄讀的總次數(shù)。

現(xiàn)場條件下達到1次抄表成功率>90％；2次抄表成功率>95％；到門抄表成功率100％的指標才有規(guī)模應(yīng)用的意義。

抄表率是系統(tǒng)最重要的綜合性指標，和微功率無線組網(wǎng)技術(shù)，產(chǎn)品性能及可靠性都密切相關(guān)。

系統(tǒng)如果不支持組網(wǎng)，那么對于高層樓宇的適應(yīng)性就差；如果不支持參數(shù)配置信道調(diào)整，對于外部干擾的適應(yīng)調(diào)整能力就弱；如果系統(tǒng)設(shè)備規(guī)劃不合理，信號傳輸條件差，也會影響傳輸?shù)目煽啃浴?span lang="EN-US">

整體上，一個成功的抄表系統(tǒng)需要燃氣工程規(guī)劃，到設(shè)備安裝調(diào)試，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃調(diào)試，日常運維各個環(huán)節(jié)的努力，更多是一個系統(tǒng)管理的問題而非簡單的一個傳輸技術(shù)問題。

3．2　兼容性

處于供應(yīng)鏈管理風險的考慮，燃氣公司采購燃氣表一般都會實施多家供貨的方式。之前在IC卡表和遠傳燃氣表過程中，面臨多廠家多系統(tǒng)的問題，導致設(shè)備種類多，維護使用復雜的情況，譬如，抄表人員需要攜帶多個廠家的抄表機進行抄表，每個廠家的抄表機只能抄收自己廠家的遠傳燃氣表。

同時，隨著新技術(shù)的發(fā)展，同一個廠家的新產(chǎn)品和舊產(chǎn)品之間不能兼容。

為了方便抄表人員的使用和減少維護工作量，同時保持對新技術(shù)的兼容性，對遠傳燃氣表提出兼容性原則要求，具體內(nèi)容包括：

3．2．1互聯(lián)互通

目的在于解決目前主流的芯片廠家有CCll00E，Si443x，Si446x，SXl212等收發(fā)芯片。

通過規(guī)范編碼方式和基本的調(diào)制解調(diào)方式，實現(xiàn)底層物理層的兼容，這是互聯(lián)互通的基礎(chǔ)。

進一步通過規(guī)范命令格式和含義，使得不同芯片之間可以相互通訊，實現(xiàn)互聯(lián)互通。

通過標準建設(shè)，可以規(guī)范統(tǒng)一編碼，調(diào)制解調(diào)方式，信號幀格式，實現(xiàn)了不同物理芯片之間的兼容，并且建立相關(guān)的測試平臺。

3．2．2向前兼容

隨著無線技術(shù)的發(fā)展和新技術(shù)產(chǎn)品及芯片的出現(xiàn)，系統(tǒng)勢必存在升級采用新技術(shù)的可能。在采用新技術(shù)的過程中，如何保護既有系統(tǒng)運行和維護的統(tǒng)一，這個是需要關(guān)注的應(yīng)用問題，不解決則不能大規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，用的越多將來新技術(shù)出現(xiàn)更新的成本越高。

解決方法：系統(tǒng)需要提供向前兼容的能力，即后出的設(shè)備可以兼容先期已用設(shè)備的工作模式，可以混裝應(yīng)用。工作模式兼容可以通過配置實現(xiàn)，通過版本號管理不同的工作模式。

3．3　電源和低功耗

遠傳表組成有電子器件，需要外部電源供應(yīng)。現(xiàn)在主要采用電池供電，電池沒電自然影響抄表率，帶閥門的表會自動關(guān)閥。

省電的遠傳表對于用戶干擾小，且燃氣表只有在有電情況下才能確保抄表率。

3．3．1產(chǎn)品的工作電流指標衡量

不同廠家的產(chǎn)品設(shè)計和工藝水平并不一致，為了使最終燃氣公司對于用戶服務(wù)水平的一致性，需要提出明確的技術(shù)指標要求，確保用戶體驗的一致性。

工作電流指標需要通過規(guī)范來標準和量化，并且提供測試方法加以檢測。

3．3．2 WOR模式

WOR模式(Wake On Radio)是一種低功耗的無線喚醒方式。工作原理是每隔一段時間，無線模塊自動切換到接收狀態(tài)，監(jiān)聽空間有無喚醒命令，沒有繼續(xù)進入低功耗休眠，如有且匹配成功確認自己是喚醒目標。則進入命令響應(yīng)模式。

WOR模式的占空比是決定功耗的關(guān)鍵因素，也是決定響應(yīng)時間的要素。

占空比是指一個周期內(nèi)工作時間占總時間的比例，例如：每60s內(nèi)切換到接收模式為1s，剩余59s都處于休眠狀態(tài)，占空比是1／60。目前應(yīng)用的占空比為0.244％。

待機功耗計算方式：接收電流：20mA，休眠電流5uA，那么每年的耗電量為：

365天×24小時×(0.244％×20mA+(1-0.244％)×5uA)=471.2mAH

3．3．3產(chǎn)品的功耗分配和努力方向

待機電流占比：切換到喚醒的電流消耗占年待機耗電量90％；降低接收電流或者進一步降低占空比可以降低年待機耗電量；

開關(guān)閥占比：開關(guān)閥電流<200mA，每月一次開關(guān)閥，每次持續(xù)4s，一年耗電量為：200mA×12次×4s／3600s=2.67mAH，和待機電流消耗比僅占0.5％。

3．4　安全和可靠

3．4．1設(shè)備安全

作為燃氣設(shè)備，遠傳表由于包含的電子部分，需要符合防爆的要求。燃氣表必須通過相關(guān)的防爆認證測試。

另外設(shè)備現(xiàn)場使用，對于設(shè)備防護需要有要求，對于戶外安裝的燃氣表需要做好防護，確保設(shè)備的安全。

3．4．2數(shù)據(jù)安全

燃氣表的數(shù)據(jù)是通過無線傳輸?shù)?，無線傳輸過程中信息安全如何保障是重要問題。

首先，系統(tǒng)功能設(shè)計上，把有價值意義的數(shù)據(jù)放在最安全的主站處理，不在燃氣表上實現(xiàn)充值等功能，減少有價值數(shù)據(jù)的傳遞，讓非法獲取無線數(shù)據(jù)沒有實際的價值意義；

其次，燃氣表的參數(shù)配置組合提供了一種防護手段，多種組合讓非法獲取數(shù)據(jù)者匹配難度加大；

再次，所有手持機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都經(jīng)過AES加密，且抄表員不能接觸修改數(shù)據(jù)，手持機和集中器都是主站抄表命令信號傳遞的媒介，本身不具備修改數(shù)據(jù)的功能。

互聯(lián)網(wǎng)接入主站的方式通過VPN專線，和公共網(wǎng)絡(luò)隔離，阻絕公網(wǎng)攻擊服務(wù)器的通路。

3．4．3管理控制

管理控制是指由抄表系統(tǒng)所有業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)都匯總到數(shù)據(jù)中心，有中心主站和管理員集中管理。權(quán)限集中后責任人明確，單一的管理和數(shù)據(jù)接口減少了被非法獲取數(shù)據(jù)的風險。

對于中央主站，可以較為容易的設(shè)計成高安全設(shè)備。

3．5　易用性

3．5．1系統(tǒng)復雜度分配

無線遠傳系統(tǒng)應(yīng)用很多高科技，在實施過程中必然面臨實施人員的培養(yǎng)問題。通過合理分配系統(tǒng)復雜度，提供輔助工具，降低應(yīng)用難度和人員培養(yǎng)難度。

簡單現(xiàn)場原贓：系統(tǒng)在設(shè)計和分割功能上，把復雜的規(guī)劃配置功能放到主站，由專業(yè)化程度高，受過專門培訓的人員負責。同時通過技術(shù)手段，使大量現(xiàn)場實施的人員操作簡單便捷，自動化程度高，降低現(xiàn)場人員的技術(shù)素質(zhì)要求。

3．5．2人性化設(shè)計

習慣延續(xù)原則：遠傳抄表方式和現(xiàn)有的抄表方式之間存在差異，為了使抄表人員更好的使用抄表設(shè)備，設(shè)備的界面交互設(shè)計需要符合現(xiàn)有抄表員的使用習慣，在概念上更容易讓抄表員接受。

3．6　應(yīng)用案例

3．6．1試點小區(qū)l

小區(qū)情況：

小區(qū)建筑結(jié)構(gòu)情況：高層(34層)，一層共六戶，分為左右兩個單元，每個單元三戶。廚房有窗戶，都朝北，每個單元三戶中有一戶廚房在天井內(nèi)。

小區(qū)樓道需要刷卡進入，平時抄表員上門不方便。

抄表方式選擇：

由于樓棟較高且上樓不方便，選擇采用無線遠傳抄表系統(tǒng)的集抄方式。

集抄網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備規(guī)劃：

每個樓棟分為兩個采集器，每個采集器管理一個單元。

由于有一戶在天井內(nèi)，信號傳遞阻隔較多，在天井內(nèi)增加中繼器實現(xiàn)信號覆蓋。

采集器根據(jù)現(xiàn)場平面圖，設(shè)置在樓棟廚房一側(cè)的樓外監(jiān)控探頭上。集中器根據(jù)電源供應(yīng)情況設(shè)置在保安房樓頂。

每個單元配置一組無線參數(shù)，確保兩個單元可以同時抄表，提供較快的響應(yīng)時間。

現(xiàn)場規(guī)劃實施：

預分配無線參數(shù)干擾檢測，發(fā)現(xiàn)周圍ll0KV變電站對于預分配信道有較強的持續(xù)干擾，修改預分配無線參數(shù)規(guī)避干擾源。

燃氣表安裝：

本小區(qū)是后裝表。每次裝完表具，由安裝工帶回表具所附條碼，系統(tǒng)建立表具和用戶的一一對應(yīng)關(guān)系信息到數(shù)據(jù)庫。

主站自動更新新表具信息到集中器和采集器。

抄表情況：

抄表率較低時采用直抄方式，通過中繼器進行直抄；抄表率>50％，開始啟動集中器和采集器實現(xiàn)集抄。系統(tǒng)運行一年，抄表率l00％，完成從直抄到集抄的平滑升級。

3．6．2試點小區(qū)2

小區(qū)情況：

小區(qū)建筑結(jié)構(gòu)情況：高層(34層)，一層共4戶，分為左右兩個單元，每個單元2戶。廚房有窗戶，都朝北。

小區(qū)是精裝修高檔小區(qū)，燃氣表一次安裝到位，樓道有門禁，進樓不方便。

抄表方式選擇：

由于樓棟較高且上樓不方便，選擇采用無線遠傳抄表系統(tǒng)。

由于是一次性安裝到位，直接采用遠傳在線集抄方式。

集抄網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備規(guī)劃：

每個樓棟一個采集器，每個采集器管理一棟樓2個單元。

采集器根據(jù)現(xiàn)場平面圖，設(shè)置在樓棟廚房一側(cè)的樓外同墻上上。集中器根據(jù)規(guī)劃安裝在公共綠地內(nèi)的地下車庫通風井建筑外墻，并且由開發(fā)商提前拉好電源線。

每個樓棟配置一組無線參數(shù)，多個樓棟采集器接入一個集中器，實現(xiàn)小區(qū)級遠傳在線抄表。

現(xiàn)場規(guī)劃實施：

預分配無線參數(shù)干擾檢測，無干擾。

燃氣表安裝：

本小區(qū)預裝表。一次性裝完表具后，由安裝工帶回表具所附條碼。燃氣表用戶開戶點火后，裝表工帶回點火工單和條碼復核用戶信息。系統(tǒng)建立表具和用戶的一一對應(yīng)關(guān)系信息到數(shù)據(jù)庫。

主站自動更新新表具信息到集中器和采集器。

抄表情況：

抄表率較高，直接采用集抄方式。由于表具現(xiàn)裝，用戶開戶點火在后，遠傳系統(tǒng)對于安裝表都統(tǒng)一進行抄表監(jiān)視，方便及時發(fā)現(xiàn)異常用氣情況。等用戶開戶后合并已開戶用戶用量到客服系統(tǒng)。

4　應(yīng)用實施措施建議

4．1　以標準化為基礎(chǔ)

住建部發(fā)布JGT l62-2009《住宅遠傳抄表系統(tǒng)》規(guī)范，為燃氣公司采用遠傳系統(tǒng)提供了系統(tǒng)參考。

深圳燃氣聯(lián)合各參與廠家，共同針對核心技術(shù)問題進行研討并制定了相關(guān)技術(shù)規(guī)范。

標準以住建部行標和國家膜式燃氣表標準為參考依據(jù)，結(jié)合技術(shù)研討結(jié)果和實際測試結(jié)果，以標準的形式實現(xiàn)兼容性。

4．2　以全面的測試和認證能力為保障

標準制定的同時，建立相關(guān)的實驗室，能夠?qū)υO(shè)備和系統(tǒng)進行認證。

通過實驗室，對于新人產(chǎn)品質(zhì)量指標進行全面的測試，對批量供貨產(chǎn)品則不定期抽檢；根據(jù)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果形成準入和退出機制，確保產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。

4．3　規(guī)劃先行

把遠傳抄表系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計作為燃氣工程規(guī)劃設(shè)計的一部分。

對于每一個小區(qū)，根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)和小區(qū)情況選擇抄表方式。

選擇無線遠傳抄表的小區(qū)，優(yōu)先規(guī)劃滿足集抄要求，即需要提前規(guī)劃現(xiàn)場安裝的設(shè)備位置和供電等要求，設(shè)計越早對于后期實施越便利。

燃氣公司和設(shè)計院基于微功率無線傳輸?shù)奶攸c，結(jié)合各個工程的數(shù)據(jù)積累，不斷的迭代完善設(shè)計規(guī)范，使抄表系統(tǒng)設(shè)計趨于成熟。

合理的規(guī)劃是遠傳抄表系統(tǒng)成功應(yīng)用的第一步。

4．4　形成針對遠傳抄表的業(yè)務(wù)流程和規(guī)范

遠傳抄表應(yīng)用涉及規(guī)劃設(shè)計，安裝調(diào)試，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃配置，抄表系統(tǒng)建立和數(shù)據(jù)接入，強維修處理各個環(huán)節(jié)，需要針對遠傳表特點建立相關(guān)的業(yè)務(wù)流程規(guī)范。

譬如，和客服系統(tǒng)對接，對每一個樓宇都進行統(tǒng)一的編碼管理，并以此作為樓宇參數(shù)管理的索引。搶維修流程的設(shè)計，進行搶維修信息的更新和管理。

這些都需要燃氣公司根據(jù)自身的實際情況作出調(diào)整。

5　小結(jié)

綜上-所述，發(fā)展遠傳抄表系統(tǒng)是符合社會發(fā)展趨勢的。發(fā)展無線遠傳抄表技術(shù)核心是可靠的無線通訊，成功應(yīng)用關(guān)鍵在系統(tǒng)管理，通過標準建設(shè)來保障系統(tǒng)建設(shè)。

無線微功率技術(shù)是目前無線遠傳的主流技術(shù)，在應(yīng)用中針對微功率傳輸?shù)奶攸c從系統(tǒng)角度形成完整的標準化產(chǎn)品和應(yīng)用規(guī)范。

 

參考文獻

1安成名.智能抄表系統(tǒng)在燃氣行業(yè)的應(yīng)用與探索[J].光盤技術(shù)，2003；1：41-42

2齊海鷗.段長貴.燃氣自動抄表系統(tǒng)通信方式的確定[J].煤氣與熱力，2007；1：41-43

 

本文作者：安成名　陳運文

作者單位：深圳市燃氣集團股份有限公司