用户用电信息釆集系统建设技术（微功率无线通讯）一概述为实现用电信息的及时、完整、准确的采集，满足“SG186”信息系统对基础 数据和增值服务的要求，作为“用户用电信息采集系统”基础的AMI,如何在环境、 成本等众多因素中取得平衡、选择方案，是建立一个良好的AMI系统的前提， 一套完全符合“用户用电信息采集系统”要求的AMI的技术方案，应该具备以下要 求：高可靠的通信信道（包括为前可靠性和未来可预见的可靠性）；网络化，智能化；数据采集的成功率、准确性；数据传输是安全性；系统响应的实吋性；对应用环境、信息采集类别（各类表计的全而信息）的广泛适用性；满足未来的管理需求和增值服务；系统的兼容和互换性；非常便利的施工安装；优异的性能价格比；符合国家相关的技术标准和行业标准；基于以上要求，结合无线通讯技术的自身特点，作为AMItfilast mile55的技 术解决方案和实施形态，微功率（短距离）无线通信技术无疑是最有发展前景 的数据采集技术。二.基于无线通讯技术的“用户用电信息采集系统”技术方案1:微功率无线通讯技术分类单频无线点对点透传跳频无线点对点透传单频无线网络跳频无线网络2：无线网络方案2.1、组网、路由技术方案免现场设置、全智能、自动路由组网方式；无需额外增加中继设备；无路由级数限制的全路由方式；可按台变组网，也可实现跨台变组网；22、数据通信流程自上而下的集中器查询、通讯节点应答方式；自下而上的通讯节点主动上报至集小器和后台系统（用于实吋突发数据 和事件）;2.3、通信模块形式、功能、接口用于表计和集中器的可热插拔无线通讯模块；可嵌入表计和集中器的无线通讯模块；用于表计集中安装环境的无线采集器；可满足三相多功能表大数据量传输要求的无线通讯模块（用于社区周边 三相供电用户）；无线模块：兼容TTL电平的三线制异步串行接口；无线采集器：RS485接口24、典型的应用组网方案无线方案一（单表模式）设备组成：集中器+网络电能表（带无线通讯信道）无线方案二（采集器模式、或称半无线模式）设备组成：集中器+无线采集器+电能表（带RS485接口）无线方案三（混装模式）设备组成：集中器+无线采集器+电能表（带RS485接口）+网络电能表（带无线通讯信道）2.5、网络拓扑图无线电詭表无线电能袤三.基于RobuNet无线自组网的AMIRobuNet无线自组网属于无线传感器网络（WSN）技术范畴的现场智能无 线网络，具有口动组网、免维护、高可靠性、实时快速、低功耗、小体积以及长 寿运转等特点，能应用丁数量庞大环境复杂的低压用户用电信息采集。1： RobuNet无线自组网网络拓扑图警g金AnMSMIlOKvtftran台交B:?/K75R.KXgUIW r*M vRobuMetH n入 o* nmcu Vi M-UMA:A *. ：,：, :WlRotniNot xtarIt/fV* % I 5灾珞2从 in 卅以欠貝”如j rK 6X4.-Si Ou0彳 A：nrxfoxk? i 住咁鼻GPRS/C DMA人：线网喀“4“|8M A1 2：组网技术和工作原理2/1、组网技术借鉴Ad Hoc无线网络技术。结合配电系统的特点，在低压集中抄表系统中 以终端为集中器进行组网，可以实现按台变组网，也可以实现跨台变组网，可以 实现按表号/节点号组网，也可以实现电表/节点IH动上报组网。2.2、路由和协议要点采用先验式路由协议（表驱动路由协议），每个节点维护一张包含到达节点 的路由信息的路由表，并根据网络拓扑的变化随时更新路由表，节点路由表结合 “最短路径算法”和“均衡路径算法”准确地反映网络的拓扑结构；源节点一旦要发 送报文，可以立即获得到达H的节点的路由。2.3通讯技术原理于现场安装的具有无线信道的计量表计及无线数据采集装置，可自行交换与 现场通讯环境有关的节点信息，并根据优化的路由算法，与其它节点和集中器单 元组成本地无线网络。这一组网过程口动完成，无需人工对现场节点进行干预或 设定，并且每个网络都是根据所在社区环境智能优化的。网络构型方面在考虑成 本的前提下采用网状网络的形式，以拥有许多备用路由连接，具备超稳定高可靠 和自我修复的能力。基于当代无线通讯芯片技术的发展，智能无线网络能提供较 高的通讯速率和较大的单帧数据承载量，以满足用电信息采集系统对于通讯实吋性的耍求，并能给用电管理的增值服务（如远程断送电、远程费率调整、远程预 付费、实时用电稍查等）提供技术基础。RFMCU无线收发 单元无线信道控制 链路层网络协议 及计最接口单元 TTL异步串口计量装置I或 RS485无线节点无线节点工作原理图3： RobuNet网络、信道的特点及优势：网状网络：先进的网状网络拓扑结构，更好地适应各种复杂、多变的现 场环境；自动组网：自动组网，自修复，无需现场设置、全智能自动路由、无路 由级数限制、无需额外增加中继设备的自动组网方式，安装 即用；跳频通讯：为提高抗干扰能力，避免互扰，借鉴国际上广泛应用的 “FCC.15.247”技术规范，采用多信道跳频技术，具有良好的频 率Fl适应机制；调制方式：综合考虑现场的无线覆盖范围、通讯速率、产詁成本等方面, 采用GFSK/FSK调制方式。信道带宽：200KHZ以内的宽带或窄带频 段：工作于470.00510.00MH乙国家信息产业部规定的免费频 段，且已列入新的DL/T 698.35电能信息采集与管理系统第 3-5部分电能信息采集终端技术规范。通讯速率：9600bps、19200bps或以上，极高的系统相应速度支持三相多功能表的抄收和表计特殊数据主动上传功能；选择用于低床电网用电信息采集的无线传感器网络（WSN）的具体实施形态或技术方案，应满足以下要求：具有广泛的应用环境适应性，能普遍用于大小小城市、城镇、中小工商 业动力用户、城乡结合部、农村、分散或集中安装表计的场合，能在各 种社区供电半径内的楼群之间建立通信连接；470MHz-510MHz和 433.00MHz-434.79MHz作为1GHz以下微功率（短距离）频段，无线 信号传输具有良好的绕射和穿透特性，被建筑物等吸收少，便于采用高 集成度无线芯片，于现场实施时基本无须加装额外通信中继节点。采用多信道随机跳频机制，由于每次发射在很短时间如0.3秒以内于动态 随机跳频信道上工作，能有效避免单频工作吋相邻子网的互扰，保证系统 长期稳定运行。通信的实时性和速率，满足低床用电信息采集系统建设对增值服务的要求如远程多费率分吋电价、远程预付费等。4：运行管理和维护不受用电设备性质、负载及电网变化的影响，大大减少了系统的后期维 护工作量；可实现对电网线损统计分析和动态分析、负荷变化的监控；可远程设置多费率表计的时段；可远程实吋断送电；可远程售电；可远程用电稽查及故障主动上报；安全防护：端到端数据加密，如DES；无线信道随机跳频机制，杜绝数 据截获；四多种技术方案的比较1： 1GHz以下(如470-51 OMHz RobuNet)等短距无线自组网技术470510MHz短距无线自组网技术2.4GHzZigBee技术覆盖范围 穿透能力足够的通讯覆盖范国，很强的楼群穿透能 力，适应备种社区环境，无需安装路由中继 点。1：单位频谱的功率谱密度高；2：具有很好的衍射穿透和绕射能力；楼宇Z间，及跨楼层通讯困难。如加装路由中继 点，则施工很困难，成木上升很快。如不加装中继 点，则通信距离受限制。1：肓接扩频技术，单位频谱的功率谱密度低；2：绕射能力差，易被建筑物等吸收；环境适应性此好的绕射透射能力,适应各种社区环境 和天气变化，长期稳定可靠。波长茯短，易被各种介质吸收，雨天潮湿环境信 号衰减较大。技术特点是WSN的一个具体实施形态，吸收 ad-hoc无线网状网络技术Z特点，专门针 对电能数据采集应用环境研发，工作于更优 越的1GHz以下频段。Zigbee作为无线个人设备的联网标准，是为室内 的个人设备的数据通讯，制定的标准；应用在室外， 存在先天不足批量安装大面积应用，批最运行。同属1GHz以下 的WSN相关技术，以北美为代表世界范围 已有数千力用户的应用。由于上述原因，对社区范囤的电能数据采集而 言，应用推广较慢。2： Robunet无线自组网与PLC低压载波的比较470-51 OMHzRobunet无线自组网PLC低压电力线载波系统方案1： 485电表+无线采集器+集中器+上行通 道；2：无线电表+集中器+上行通道1： 485电表+载波采集器+集中器+上行通道；2：载波电表+集中器+上行通道组网1、工作在无委会规定的频点；2、组网方便，施工费用小。1充分利用电力线资源，无需另外架线；2、在系统环境比较稳定，干扰较小的情况下，组 网方便，施工费用小。运行维护一次性组网成功后，不受外界因素的变 化影响，系统能够长期稳定、可靠运行。维 护费用小。实时性很强，一次抄收成功率大 T- 98%组网成功后，容易受用电负载的变化和线路阻 抗的变化影响，系统长期运行的可靠性、以及对未 来电网变化的不可预知性较差。维护费川大。误码 率高，造成一次抄收成功率低，较好情况卞能达到 80% o增值服务数据通讯波特率高，无线为19200bps, 有线为9600bpso可以进行大数据通讯，便 于供电局的增值服务；如：远方跳合闸、远 稈售电、远稈修改时段、防窃电、实时监控数据通讯波特率低，典型的载波传输的波特率 为300bps,不能进行大数据通讯，不便于供电局的 增值服务；目前，仅限于月冻结电量的抄收。