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小功率无线通讯在电表中的运用领域

  自国家无线电管理委员会将470~510Mhz规划给民用无线计量仪表等类型设备使用,各类表计制造企业纷纷开始进行小功率无线数据传输的研究及产品化设计。其中可能因行业应用的不同而影响整体设计方案不同,同时各地方表计的主管部门也纷纷推出鼓励政策,以促进该类行业的科技创新及产品应用。

  1. 小功率无线通讯在电表中的应用及发展

  电表的发展经过了机械式计量到电子式计量的过程,目前正在由电子式计量进入到电子智能化的阶段,并且发展迅速。

  电表应用的自动抄表经历了红外抄表,RS485总线通讯抄表,PLC电力线载波抄表,及目前正在发展的小功率无线抄表、GPRS抄表的阶段。在目前的市场中,各总抄表方式共存、互补,并且在新的国家电网的电表标准中,已经将通讯模块的物理接口做出强制规定,也为电表的各种通讯方式的兼容铺平了道路。小功率无线抄表之所以在各类抄表模式的竞争中引起表计制造厂家的关注,主要有以下几个优势:

  1)抄通率高。

  2)通讯效率高。

  3)安装成本低。

  4)可拓展应用多。

  5)小功率无线技术门槛低,易于形成产品。

  总体说来在实际应用中小功率无线通讯在目前的阶段主要可以解决不入户抄表,实时上传数据,电表故障监测及未来实现智能电网合理分配电能等等功能。

  电表由于有稳定的供电电源,相对对于智能化发展的过程中,对自身计量及智能控制,数据传输的过程中的能耗相对要求并不是非常苛刻,所以能够在应用中灵活处理无线抄表碰到的问题,但也有其他三表中要求更高的电气指标。

  在电表的应用中基本要求具有如下的技术功能:

  1) 自行组网功能。

  2) 通讯自动调频功能。

  3) 可根据功能的拓展需求自升级功能。

  1.1 自组网功能

  无线自组网是一组以无线链路进行通信、由移动节点动态形成得网络, 它是一个多跳的临时性自治系统。

  与单跳的无线网络不同,自组网节点之间是通过多跳数据转发机制进行数据交换的, 需要路由协议进行分组转发决策。无线信道变换的不规则性, 节点的移动、加入、退出网络等也会引起网络拓扑结构的动态变换, 路由协议的作用就是在这种环境下,监控网络拓扑结构变换,交换路由信息。定位目的节点位置,产生、维护和选择路由,并根据选择的路由转发数据,提供网络的连通性、气表中的应用中,以点对点的方式为主要方式,可以最简化抄表系统的设计及最高效率化数据采集。

  1) 无线信号穿透能力强

  由于水、气表的安装及使用基本在每用户房屋内,所以无线抄表可以实现不入户抄表,及用户不在房屋内进行抄表等实际问题。无线信号的穿透力则显得非常重要。为提高点对点的抄表效率,实际表计厂家要求能够无线信号能够穿越楼层5~7层。实际设计过程中,穿透力和超低功耗需要取一个平衡点,往往需要经过大量的现场试验以达到最佳性能比。

  2) 体积小型化

  由于水、气表的体积越来越小型化,本身机械传感器部分的体积较大,留给电子计量及无线通讯模块的结构空间相对很小。这就要求电子部分的设计尽量小型化。所以对无线通讯模块的集成度提出更高的要求。

  3. 小功率无线通讯在热表中的应用

  热表目前的发展在近几年非常迅速,随着国家关注民生问题,解决社会矛盾的要求,热表需求在中国的北部迅速增加。

  目前热表主要有两种类型,一种是散热片式热能计量,主要针对老的供暖系统加装计量表;另一种是新建供暖系统的管道式计量表。

  在管道式计量表的技术需求基本和水、气表的需求一致。散热片式热能计量表则有集成度更高的需求,传感器的信号处理、计算,及计量数据的无线传递尽量能够在一颗芯片中完成,这样可大大提高表计的精度及减少功耗,延长表计的电池使用寿命。

  结束语:

  随着国内无线抄表的标准越来越清晰,将带来小功率无线通讯在表类行业的应用春天,也将出现更多的不同需求和应用。芯科实验室推出的EZRadioPro产品系列以高发射功率,高灵敏度及高效率的能耗比在多家表计厂家中胜出,得到广泛应用。在2009年推出的无线单片机Si10xx系列,以更高的集成度,超低功耗在电、水、气、热表的应用中占据无线抄表市场的领头羊位置,也将势必帮助中国的表计行业无线抄表蓬勃发展。

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