1、用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)（微功率無(wú)線通訊）一.概述為實(shí)現(xiàn)用電信息的及時(shí)、完整、準(zhǔn)確的采集，滿足SG186”信息系統(tǒng)對(duì)基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)和增值服務(wù)的要求，作為“用戶用電信息采集系統(tǒng)”基礎(chǔ)的AMI，如何在環(huán)境、 成本等眾多因素中取得平衡、選擇方案，是建立一個(gè)良好的AMI系統(tǒng)的前提， 一套完全符合“用戶用電信息采集系統(tǒng)”要求的AMI的技術(shù)方案，應(yīng)該具備以下要 求：高可靠的通信信道（包括當(dāng)前可靠性和未來(lái)可預(yù)見(jiàn)的可靠性）；網(wǎng)絡(luò)化，智能化；數(shù)據(jù)采集的成功率、準(zhǔn)確性；數(shù)據(jù)傳輸是安全性；系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性；對(duì)應(yīng)用環(huán)境、信息采集類(lèi)別（各類(lèi)表計(jì)的全面信息）的廣泛適用性；滿足未來(lái)的管理需求和增值服務(wù)；系統(tǒng)的兼容和互換性；

2、非常便利的施工安裝；優(yōu)異的性能價(jià)格比；符合國(guó)家相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；基于以上要求，結(jié)合無(wú)線通訊技術(shù)的自身特點(diǎn)，作為AMI“l(fā)ast mile”的技 術(shù)解決方案和實(shí)施形態(tài)，微功率（短距離）無(wú)線通信技術(shù)無(wú)疑是最有發(fā)展前景 的數(shù)據(jù)采集技術(shù)。二基于無(wú)線通訊技術(shù)的“用戶用電信息采集系統(tǒng)”技術(shù)方案1：微功率無(wú)線通訊技術(shù)分類(lèi)單頻無(wú)線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)透?jìng)魈l無(wú)線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)透?jìng)鲉晤l無(wú)線網(wǎng)絡(luò)跳頻無(wú)線網(wǎng)絡(luò)2：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方案2.1、組網(wǎng)、路由技術(shù)方案免現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置、全智能、自動(dòng)路由組網(wǎng)方式；無(wú)需額外增加中繼設(shè)備；無(wú)路由級(jí)數(shù)限制的全路由方式；可按臺(tái)變組網(wǎng)，也可實(shí)現(xiàn)跨臺(tái)變組網(wǎng)；2.2、數(shù)據(jù)通信流程自上而下的集中器查詢、通訊節(jié)點(diǎn)應(yīng)答方式；

3、自下而上的通訊節(jié)點(diǎn)主動(dòng)上報(bào)全集中器和后臺(tái)系統(tǒng)（用于實(shí)時(shí)突發(fā)數(shù)據(jù) 和事件）；2.3、通信模塊形式、功能、接口用于表計(jì)和集中器的可熱插拔無(wú)線通訊模塊；可嵌入表計(jì)和集中器的無(wú)線通訊模塊；用于表計(jì)集中安裝環(huán)境的無(wú)線采集器；可滿足三相多功能表大數(shù)據(jù)量傳輸要求的無(wú)線通訊模塊（用于社區(qū)周邊 三相供電用戶）；無(wú)線模塊：兼容TTL電平的三線制異步串行接口；無(wú)線采集器：RS485接口24、典型的應(yīng)用組網(wǎng)方案無(wú)線方案一（單表模式）設(shè)備組成：集中器+網(wǎng)絡(luò)電能表（帶無(wú)線通訊信道）無(wú)線方案二（采集器模式、或稱(chēng)半無(wú)線模式）設(shè)備組成：集中器+無(wú)線采集器+電能表（帶RS485接口）無(wú)線方案三（混裝模式）設(shè)備組成：集中器+無(wú)線采

4、集器+電能表（帶RS485接口）+網(wǎng)絡(luò)電能表（帶無(wú)線通訊信道）2.5、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱Ds息p?網(wǎng)通信通道s息p?網(wǎng)通信通道三.基于RobuNet無(wú)線自組網(wǎng)的AMIRobuNet無(wú)線自組網(wǎng)屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）技術(shù)范疇的現(xiàn)場(chǎng)智能無(wú) 線網(wǎng)絡(luò)，具有自動(dòng)組網(wǎng)、免維護(hù)、高可靠性、實(shí)時(shí)快速、低功耗、小體積以及長(zhǎng) 壽運(yùn)轉(zhuǎn)等特點(diǎn)，能應(yīng)用于數(shù)量龐大環(huán)境復(fù)雜的低壓用戶用電信息采集。1： RobuNet無(wú)線自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D配變監(jiān)測(cè)心Hmmu配安監(jiān)測(cè)客戶雎忌AtDiolx.Xe: 無(wú)線采史模塊 的更相陋輪表內(nèi)藩局域10KV線路RobuNet無(wú)線鏈路2：組網(wǎng)技術(shù)和工作原理I |1 I 咐器/網(wǎng)關(guān)匱務(wù)器址據(jù)庫(kù)服舞胡臺(tái)變A

5、,GPRSM 湘上紅甌配變終麻無(wú)線堡中厝IARobuNct 無(wú)線采換模染 的單相也能&防火堵艮有HchZc：無(wú)線采您模塊配變監(jiān)測(cè)心Hmmu配安監(jiān)測(cè)客戶雎忌AtDiolx.Xe: 無(wú)線采史模塊 的更相陋輪表內(nèi)藩局域10KV線路RobuNet無(wú)線鏈路2：組網(wǎng)技術(shù)和工作原理I |1 I 咐器/網(wǎng)關(guān)匱務(wù)器址據(jù)庫(kù)服舞胡臺(tái)變A,GPRSM 湘上紅甌配變終麻無(wú)線堡中厝IARobuNct 無(wú)線采換模染 的單相也能&防火堵艮有HchZc：無(wú)線采您模塊的單相電能衣HRobuXel 無(wú)線柔隼K?塊 的三相電琵衣基礎(chǔ)檔案 數(shù)據(jù)同步杪政比括上掙電力營(yíng)鏘系統(tǒng)10KV線路GPRS/OMA-上行信道I臺(tái)變BKohuNet無(wú)線

6、采集終巖 aRobuNet 無(wú)線鏈路Hi.huVt ；無(wú)線燮中番IR湖5H B485單、：相單、加電械表電篇表具有RobuWl 無(wú)線米笙檳決 的三柜電能表兵布uul 無(wú)線采柴棋歡 的-：相電能表借鑒Ad Hoc無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。結(jié)合配電系統(tǒng)的特點(diǎn)，在低壓集中抄表系統(tǒng)中 以終端為集中器進(jìn)行組網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)按臺(tái)變組網(wǎng)，也可以實(shí)現(xiàn)跨臺(tái)變組網(wǎng)，可以 實(shí)現(xiàn)按表號(hào)/節(jié)點(diǎn)號(hào)組網(wǎng)，也可以實(shí)現(xiàn)電表/節(jié)點(diǎn)自動(dòng)上報(bào)組網(wǎng)。2.2、路由和協(xié)議要點(diǎn)采用先驗(yàn)式路由協(xié)議（表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議），每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一張包含到達(dá)節(jié)點(diǎn) 的路由信息的路由表，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓S時(shí)更新路由表，節(jié)點(diǎn)路由表結(jié)合“最短路徑算法”和“均衡路徑算法”準(zhǔn)確地反映

7、網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；源節(jié)點(diǎn)一旦要發(fā) 送報(bào)文，可以立即獲得到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由。2.3通訊技術(shù)原理于現(xiàn)場(chǎng)安裝的具有無(wú)線信道的計(jì)量表計(jì)及無(wú)線數(shù)據(jù)采集裝置，可自行交換與 現(xiàn)場(chǎng)通訊環(huán)境有關(guān)的節(jié)點(diǎn)信息，并根據(jù)優(yōu)化的路由算法，與其它節(jié)點(diǎn)和集中器單 元組成本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)。這一組網(wǎng)過(guò)程自動(dòng)完成，無(wú)需人工對(duì)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行干預(yù)或 設(shè)定，并且每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都是根據(jù)所在社區(qū)環(huán)境智能優(yōu)化的。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)型方面在考慮成 本的前提下采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的形式，以擁有許多備用路由連接，具備超穩(wěn)定高可靠 和自我修復(fù)的能力。基于當(dāng)代無(wú)線通訊芯片技術(shù)的發(fā)展，智能無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能提供較 高的通訊速率和較大的單幀數(shù)據(jù)承載量，以滿足用電信息采集系統(tǒng)對(duì)于通訊實(shí)時(shí)性的要求，并

8、能給用電管理的增值服務(wù)（如遠(yuǎn)程斷送電、遠(yuǎn)程費(fèi)率調(diào)整、遠(yuǎn)程預(yù) 付費(fèi)、實(shí)時(shí)用電稽查等）提供技術(shù)基礎(chǔ)。無(wú)線收發(fā)A無(wú)線信道控制單元鏈路層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無(wú)線收發(fā)A無(wú)線信道控制單元鏈路層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及計(jì)量接口單元MCURF無(wú)線節(jié)點(diǎn);TTL異步串口U計(jì)量裝置或 RS485無(wú)線節(jié)點(diǎn)工作原理圖3： RobuNet網(wǎng)絡(luò)、信道的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)：先進(jìn)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，更好地適應(yīng)各種復(fù)雜、多變的現(xiàn) 場(chǎng)環(huán)境；自動(dòng)組網(wǎng)：自動(dòng)組網(wǎng)，自修復(fù)，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置、全智能自動(dòng)路由、無(wú)路 由級(jí)數(shù)限制、無(wú)需額外增加中繼設(shè)備的自動(dòng)組網(wǎng)方式，安裝 即用；跳頻通訊：為提高抗干擾能力，避免互擾，借鑒國(guó)際上廣泛應(yīng)用的 “FCC.15.247技術(shù)規(guī)范，采

9、用多信道跳頻技術(shù)，具有良好的頻 率自適應(yīng)機(jī)制；調(diào)制方式：綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線覆蓋范圍、通訊速率、產(chǎn)品成本等方面， 采用GFSK/FSK調(diào)制方式。信道帶寬：200KHz以內(nèi)的寬帶或窄帶頻 段：工作于470.00510.00MHz，國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部規(guī)定的免費(fèi)頻段，且已列入新的DL/T 698.35電能信息采集與管理系統(tǒng)第 3-5部分電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范。通訊速率：9600bps、19200bps或以上，極高的系統(tǒng)相應(yīng)速度支持三 相多功能表的抄收和表計(jì)特殊數(shù)據(jù)主動(dòng)上傳功能；選擇用于低壓電網(wǎng)用電信息采集的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的具體實(shí)施形態(tài)或技術(shù)方案，應(yīng)滿足以下要求:具有廣泛的應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性，能普遍

10、用于大中小城市、城鎮(zhèn)、中小工商 業(yè)動(dòng)力用戶、城鄉(xiāng)結(jié)合部、農(nóng)村、分散或集中安裝表計(jì)的場(chǎng)合，能在各 種社區(qū)供電半徑內(nèi)的樓群之間建立通信連接；470MHz-510MHz和433.00MHz-434.79MHz作為1GHz以下微功率（短距離）頻段，無(wú)線 信號(hào)傳輸具有良好的繞射和穿透特性，被建筑物等吸收少，便于采用高 集成度無(wú)線芯片，于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)基本無(wú)須加裝額外通信中繼節(jié)點(diǎn)。采用多信道隨機(jī)跳頻機(jī)制，由于每次發(fā)射在很短時(shí)間如0.3秒以內(nèi)于動(dòng)態(tài) 隨機(jī)跳頻信道上工作，能有效避免單頻工作時(shí)相鄰子網(wǎng)的互擾，保證系統(tǒng) 長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。通信的實(shí)時(shí)性和速率，滿足低壓用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)對(duì)增值服務(wù)的要求 如遠(yuǎn)程多費(fèi)率分時(shí)電

11、價(jià)、遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)等。4：運(yùn)行管理和維護(hù)不受用電設(shè)備性質(zhì)、負(fù)載及電網(wǎng)變化的影響，大大減少了系統(tǒng)的后期維 護(hù)工作量；可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)線損統(tǒng)計(jì)分析和動(dòng)態(tài)分析、負(fù)荷變化的監(jiān)控；可遠(yuǎn)程設(shè)置多費(fèi)率表計(jì)的時(shí)段；可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)斷送電；可遠(yuǎn)程售電；可遠(yuǎn)程用電稽查及故障主動(dòng)上報(bào)；安全防護(hù)：端到端數(shù)據(jù)加密，如DES；無(wú)線信道隨機(jī)跳頻機(jī)制，杜絕數(shù) 據(jù)截獲；四.多種技術(shù)方案的比較1： 1GHz以下(如470-510MHz RobuNet)等短距無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)470510MHz短距無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)2.4GHz ZigBee技術(shù)覆蓋范圍 穿透能力足夠的通訊覆蓋范圍，很強(qiáng)的樓群穿透能 力，適應(yīng)各種社區(qū)環(huán)境，無(wú)需安裝路由中繼 點(diǎn)。1：?jiǎn)挝?/p>

12、頻譜的功率譜密度高；2：具有很好的衍射穿透和繞射能力；樓宇之間，及跨樓層通訊困難。如加裝路由中繼 點(diǎn)，則施工很困難，成本上升很快。如不加裝中繼 點(diǎn)，則通信距離受限制。1：直接擴(kuò)頻技術(shù)，單位頻譜的功率譜密度低；2：繞射能力差，易被建筑物等吸收；環(huán)境適應(yīng)性良好的繞射透射能力，適應(yīng)各種社區(qū)環(huán)境 和天氣變化，長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠。波長(zhǎng)甚短，易被各種介質(zhì)吸收，雨天潮濕環(huán)境信 號(hào)衰減較大。技術(shù)特點(diǎn)是WSN的一個(gè)具體實(shí)施形態(tài)，吸收 ad-hoc無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之特點(diǎn)，專(zhuān)門(mén)針 對(duì)電能數(shù)據(jù)采集應(yīng)用環(huán)境研發(fā)，工作于更優(yōu) 越的1 GHz以下頻段。Zigbee作為無(wú)線個(gè)人設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，是為室內(nèi) 的個(gè)人設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊，制定的

13、標(biāo)準(zhǔn)；應(yīng)用在室外， 存在先天不足批量安裝大面積應(yīng)用，批量運(yùn)行。同屬1GHz以下 的WSN相關(guān)技術(shù)，以北美為代表世界范圍 已有數(shù)千萬(wàn)用戶的應(yīng)用。由于上述原因，對(duì)社區(qū)范圍的電能數(shù)據(jù)采集而 言，應(yīng)用推廣較慢。2： Robunet無(wú)線自組網(wǎng)與PLC低壓載波的比較470-510MHz Robunet無(wú)線自組網(wǎng)PLC低壓電力線載波系統(tǒng)方案1： 485電表+無(wú)線采集器+集中器+上行通道；2：無(wú)線電表+集中器+上行通道1： 485電表+載波采集器+集中器+上行通道；2：載波電表+集中器+上行通道組網(wǎng)1、工作在無(wú)委會(huì)規(guī)定的頻點(diǎn)；2、組網(wǎng)方便，施工費(fèi)用小。1、充分利用電力線資源，無(wú)需另外架線；2、在系統(tǒng)環(huán)境比較穩(wěn)定，干擾較小的情況下，組 網(wǎng)方便，施工費(fèi)用小。運(yùn)行維護(hù)一次性組網(wǎng)成功后，不受外界因素的變 化影響，系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。維 護(hù)費(fèi)用小。實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，一次抄收成功率大 于98%組網(wǎng)成功后，容易受用電負(fù)載的變化和線路阻 抗的變化影響，系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性