摘要: 随着电子通讯技术和计算机技术的不断发展,我国计量表具(包括电表、水表、煤气表)的抄录、收费和管理正向着集中化、自动化、远程化的方向发展。目前城市内新建住宅小区现代化管理水平不断提高,小区用户电表、水表、煤气表等表计在安装时即实现了集中... 展开 随着电子通讯技术和计算机技术的不断发展,我国计量表具(包括电表、水表、煤气表)的抄录、收费和管理正向着集中化、自动化、远程化的方向发展。目前城市内新建住宅小区现代化管理水平不断提高,小区用户电表、水表、煤气表等表计在安装时即实现了集中化管理,并具有数据通讯接口,方便进行数据的集中采集。目前主要采用支持GPRS/CDMA网络的集中采集设备完成对小区用户表计数据的采集,并通过公用网络实现与主站管理系统的数据交互。但是占用户大多数的普通住宅居民用户、尤其是农村居民用户具有表计安装分散的特点,对于这类用户使用GPRS或CDMA通道的集中采集设备的成本太高。针对这类用户,我们需要研发一种新型的表计采集系统。本篇论文所研究的正是一种基于三层抄表架构、以短距离无线通讯技术为主,多种通讯方式相结合,具有覆盖范围广、使用简单方便、节省人力、远程监控、远程维护等特点的表计采集系统。 整个系统由主站软件系统和远程集抄设备两部分组成。主站软件通过远程通信信道可以实现对安装在用户现场的集抄终端的管理,编制下发抄收任务,发送负荷控制,接收终端报警数据,实现电网网损、线损、用电量统计以及多种数据的综合统计分析。该系统的远程集抄终端设备包括采集器和集中器两种,其中采集器安装在用户表计附近,根据主站下发的抄收方案对多个电能表的电能量数据及相关用电信息进行集中抄读、监测、管理；集中器则实现对多个采集器的数据抄收、运行管理、任务下发、参数设置等功能,一般安装在多个采集器的中心位置。集中器与采集器间的通讯方式采用的微功耗无线方式；集中器与主站之间则采用无线公网进行通讯。本文主要论述了低压无线自动抄表系统的设计与实现方法,主要包括主站的软件设计和集中器、采集器硬件终端的软件设计两大部分,并着重介绍集抄终端的软件设计。 在一个由一台集中器、多台采集器构成的网络中,集中器与采集器的通讯通过微功耗无线进行。设备两两间的通讯质量不同,无线网络实际运行中又有各种可能的复杂情况出现,受到现场运行环境如房屋、树林、楼房、干扰设备等因素的影响,集中器并不能与所有的采集器直接通讯。距离集中器较远的采集器或受干扰、信号损失较大的采集器必须通过其它距离集中器较近的采集器作为中继设备完成通讯。为了提高系统运行的稳定性、可靠性,本系统中使用了多种先进的技术手段来解决无线通讯中的问题,主要包括无线模块的频率补偿技术、跳频技术、长数据的处理机制、网络自适应、中继表自动建立与维护、干扰源自动处理等技术手段,这在目前其它的类似系统中是比较先进的。重点问题具体说明如下: ●数据拆包机制 针对无线通讯的干扰问题,以及长数据包发送时的丢包问题,采用自动分帧的方式进行处理。将长数据包分拆为若干个短数据包,依次进行发送,接收端负责完成数据包的组合,组成完整的长数据。 ●网络自适应 根据无线网络信号强弱的不同,数据发送时数据包的所能允许的最大长度有所不同。集中器可以自动根据当前情况测试,找出数据发送稳定性最高、误码率最低,合适的数据长度自动的适应当地的网络情况。 ●自动建立中继表 无线通讯中,对于处于集中器远端,通讯不易直接到达的采集器,要通过其它采集器进行中继实现通讯。如何为每一台采集器找到多条到达集中器的通讯路径,并得到一条最优路径?本文根据实际情况,提出一个切实可行的路由分层递归查找算法来解决此问题。并在日常数据抄收时不断更新维护中继表,以确保除设备故障外其它所有采集器均可正常通讯。 ●干扰源处理 引起无线通讯质量差、误码率高的一个重要因为是其它设备的无线干扰问题。当一个集中器工作时,如果周围有其它集中器或无线设备以相同频率同时在工作的话,通常的后果是两台设备都无法进行正常通讯。因此对于这种干扰源的问题需要进行处理。系统对这类问题主要采用跳频的方式来避开干扰源的干扰频率。 ● Flash读写均衡 集抄终端采用嵌入式平台开发,使用Flash芯片进行数据存储,因为本系统中集中器所用芯片存储容量只有4M,但是需要存储的数据量又非常多,所以本文提出动态空间分配方案以实现在较小的Flash上进行最优化存储。另外,针对Flash擦写次数有限,容易出现坏块等问题,本文也提出了中间构件的思想来实现Flash读写均衡并有效进行坏块管理。 本文对作为集抄终端的集中器、采集器的软件设计方法进行了详细论述,对于主站软件系统做了概括性说明。文中针对集抄终端无线通讯的技术难点问题、大量数据的存储效率问题等提出了行之有效的解决方案。文章最后对于当前计算机开发中比较流行的一些软件技术在低压无线集抄系统中的应用进行了一定的探讨。 收起