居民用户智能抄表系统工程实施方案
2007/11/21 15:50:00
1 概述:
随着国民经济的飞速发展，我国电力工业已经步入了全新的全面快速发展的新时代。无论从大、中城市，还是小型城镇以至于到农村，无论是工业、商业用电，还是城镇居民照明用电到农民用电，自从新中国成立以来都发生了巨大的变化，目前我国的电力发展已经过了普及期，正朝着规范化、自动化的方向前进。
目前世界上发展最快的技术就是计算机技术和通信技术，而随着计算机技术和通信技术.的飞速发展，网络技术作为计算机技术和通信技术的融合，其发展速度更是一日千里，被称为国际网的INTERNET网是目前最大的全球性的信息传输网络，正以飞快的速度发展。INTERNET网的诞生和发展是人类进入信息时代的最重要的标志。西方国家正是在INTERNET网的基础上着手建设信息高速公路。面对滚滚而来的全球信息化浪潮，我国信息产业落后的严峻形势已引起了有关部门的高度重视。我国的信息化建设大业已被提上议事日程，我们欣喜地看到，随着与国际INTERNET网的接通和国家投入巨资建设“金”字工程，我国信息化建设的庞大工程已开始启动。作为我国能源建设的重点项目－－-电力系统的信息化也已随着电力用户和电力管理部门新的需求而变的迫在眉睫。由于传统的用电管理体制已不能适应目前信息化的要求，改革和改造传统管理体制势在必行。我们欣喜地看到网络技术即计算机技术和现代通信技术结合的逐步成熟、信息管理技术等在我国的健康发展、推广和应用给电力部门的用电管理体系改革提供了良好的基础。借用先进的、成熟的新型技术，把用电管理的水平提高档次在当代是水到渠成的。
当前，我国电力部门对于送电、用电的计量管理，还是人工或半自动的传统、落后方式。这种方式，给电力管理部门的管理和决策带来了很多的不便，更重要的是电力管理部门无法及时掌握当前的用电量的统计信息和区域分布信息，这对于电力管理部门是十分不利的。针对这种情况，深圳友讯达科技发展有限公司开发出了CFDA无线专网抄表系统.
2.方案原则:
我公司本着“友则诚信如一,达则兼善天下”公司理念，整体运作，为用户提供优质，快速的一条龙服务为原则，从产品的开发，生产，品质，服务和管理五个方面出发，将各用户电表集中采集，并与整体工程实施统一规划设计，全面综合考虑，运用各种技术、经济手段，使整个系统“安全，可靠，经济，合理”。
3.设计思想
本着先进、实用、经济的原则，力图体现较完美的解决方案。以上CFDA系统的主要设计思想将在后面详细加以介绍。
4.无线抄表系统方案建议：
4.1 CFDA概述： CFDA即 （Cellular Fixed-wireless Digital Access）微蜂窝式固定无线数据接入平台。主要应用于远程数据采集系统及小区安防报警系统，用无线的方式实现最后一公里内的分布信息点的数据接入。
CFDA采用一种基于低成本预算的神经网络结构路由技术来解决无线传输区域覆盖受限的问题。其最主要的特点是网络的分布特征和网络节点的神经元特性，并以微蜂窝的方式实现小区之间的无线频率复用，实现大区域的无线接入组网。
CFDA 解决的主要问题是：小区内的个分布节点与中心节点的数据通信，具有典型SCADA 特征，小区之间蜂窝结构。
CFDA 是一个通信中间件，其输入、输出的接口基于RS232（TTL-232、RS-485、标准232），用于嵌入用户系统。
4. 2 CFDA （Cellular Fixed-wireless Digital Access） 网络结构
CFDA 网络结构分为外网结构和内网结构进行描述，在进行描述之前，需对以下概念进行定义.
微蜂窝 （Cellular）：指地域半径在1000米以内的接入点的集合，如某一小区内的所有分布在该地域范围内的电表数据接入点的集合。
广域网 （Marco Net ）：指在一定的地域内，由多个相临或相近的微蜂窝（Cellular）构成的网络集合，如某一城市统一实行抄表，该城市在规划 时分成若干个小区，对该城市的网络统称为外网。
局域网 （Insider Net）：指在某一微蜂窝内形成的网络结构。
微蜂窝接入中心（Cellular Access Center—CAC）：指一个微蜂窝内的中心接入点。
分布接入单元（DAU）：指一个微蜂窝内的分布数据接入点
CFDA 从设计的理念上讲，是一个无线数据网络的中间件，不提供微蜂窝接入中心到广域网控制中心的上行通信方案，但详细地规划了组成蜂窝状大型网络的频率复用的资源和编码方案。用户可选用多种上行通信方案，方便地构建具有城域网特征的大型蜂窝状无线数据采集网络。
CFDA 微蜂窝内的网络结构为神经元网络结构，整个网络可自适应地构建多级层次型网络结构。
4.3 CFDA系统的构成:
CFDA 是微蜂窝无线数据接入平台，是一个无线数据通信中间件，其本身不是系统，但只需将CFDA嵌入到用户系统，即可方便地形成用户设计的无线网络型应用系统。就CFDA通信中间件而言，CFDA由两类节点－－－－微蜂窝接入中心CAC、分布接入单元DAU。
4.3.1 CFDA系统在应用中的网络结构示意图:
★ 4.3.1.1从上图可以看出无线采集器(DAU)可以嵌入到用户电表里面,也可以在电表外单独采集。在这次方案当中我们选择使用B型终端采集器。B型采集器（DAU）可以采集由485总线接入的电表。每个采集器（DAU）可以带32个485表。
4.3.2 集中器（CAC）的设计:
集中器（CAC） 是一个微功率的无线数据收发电台由FC-201/JA(嵌入式模块)或 FC-601/JA(外挂式成品)构成，其结构如下：
FC-601/JA 具有高稳定电源和RS-232、RS-485接口
其设计过程如下：
A:将物理地址和逻辑地址的映射表下载到FC-601/JA
B:由控制中心向FC-601/JA 发启建立路由启动命令
C:路由建立完毕后，控制中心即可对受控的进行操作。
D:供控制中心与受控终端之间的透明无线传输通道。
E:控制中心即可根据其系统结构的特征进行编程。
F:CFDA 最长的路由级数为三级路由，
G: CFDA 采用的是类似于神经网络的广泛性全集路由方式，若控制中心对某一逻辑地址进行操作时，第一条路由行不通时，CFDA会自动提供第二条路由进行通信，若第二条也不行，则会提供第三条，若第三条不行，则会返回失败信息。
CFDA 每次传送的数据量≤128字节。
4.3.2.1 集中器（CAC）技术指标:
• 频率范围：483～486MHz
• 调制方式：FSK 曼彻斯特编码
• 频率稳定度：±5ppm
• 发射输出功率：50mW
• 标准场地点对点通信距离：500 米
• 接收灵敏度：-120dBm
• 工作电压：AC220V±30%
• 环境温度：-20℃～+55℃
• 低功耗：接收时电流<18mA，发射时电流≤35mA
• 串口波特率：2400bps，8bit数据位，偶校验，1位停止位。
• 数据传送字节数：1次可传输128字节以上的数据帧
• 首次建立中继路由时间快，约7分钟/区，每区约256个点。
• 单表抄收时间： ≤6S/表。
• 系统路由最大路径：3级
• 信道数：16个，备用信道16个。
• 通讯接口：RS485/RS232接口
4.3.2.2集中器（CAC）的特点：
• 具有高可靠性，高稳定性。
• 工作频率采用国际上通用ISM数传频率。
• 内置硬件和软件看门狗，克服CPU死机现象。
• 标准TTL-232电平方式。
• 多信道选择,具有16个信道可供使用，能满足多信道工作的特殊场合。
• 厚模封装、体积小，更适合嵌入式应用。
• 微功率发射,具收发状态指示。
• 高抗干扰能力和低误码率,传输性能优良。
• 全路由表方式、路由建立算法先进。
• 256字节的数据缓冲区，大容量FLASH存贮器。
• 高可靠性，体积小，重量轻。
4.3.2,2数据分布接入单元的设计(采集器)DAU
数据接入单元（采集器）DAU，分为外接式和嵌入式，外接式主要是指数据的形成部分已是一个完整的形成体，并具有标准的数据接口，如带485接口的电表等，该种数据接入单元只需配接相应接口的FC-601/JB即可完成。嵌入式主要将FC-201/JB嵌入到 用户的采集终端中形成一个统一的数据接入终端。在本次方案当中我们选用FC-601/JB外接式采集器。一个采集器（DAU）可以带32个485电表。
两种终端分别图示如下：
4.3.2.3集中器（DAU）技术指标:
•频率范围：483～486MHz
•调制方式：FSK 曼彻斯特编码
•频率稳定度：±5ppm
•发射输出功率：50mW
• 标准场地点对点通信距离：500 米
•接收灵敏度：-120dBm
•工作电压：AC220V±30%
•环境温度：-20℃～+55℃
•低功耗：接收时电流<18mA，发射时电流≤35mA
•串口波特率：1200bps，8bit数据位，偶校验，1位停止位。
•数据传送字节数：1次至少传输128字节以上的数据<
随着国民经济的飞速发展，我国电力工业已经步入了全新的全面快速发展的新时代。无论从大、中城市，还是小型城镇以至于到农村，无论是工业、商业用电，还是城镇居民照明用电到农民用电，自从新中国成立以来都发生了巨大的变化，目前我国的电力发展已经过了普及期，正朝着规范化、自动化的方向前进。
目前世界上发展最快的技术就是计算机技术和通信技术，而随着计算机技术和通信技术.的飞速发展，网络技术作为计算机技术和通信技术的融合，其发展速度更是一日千里，被称为国际网的INTERNET网是目前最大的全球性的信息传输网络，正以飞快的速度发展。INTERNET网的诞生和发展是人类进入信息时代的最重要的标志。西方国家正是在INTERNET网的基础上着手建设信息高速公路。面对滚滚而来的全球信息化浪潮，我国信息产业落后的严峻形势已引起了有关部门的高度重视。我国的信息化建设大业已被提上议事日程，我们欣喜地看到，随着与国际INTERNET网的接通和国家投入巨资建设“金”字工程，我国信息化建设的庞大工程已开始启动。作为我国能源建设的重点项目－－-电力系统的信息化也已随着电力用户和电力管理部门新的需求而变的迫在眉睫。由于传统的用电管理体制已不能适应目前信息化的要求，改革和改造传统管理体制势在必行。我们欣喜地看到网络技术即计算机技术和现代通信技术结合的逐步成熟、信息管理技术等在我国的健康发展、推广和应用给电力部门的用电管理体系改革提供了良好的基础。借用先进的、成熟的新型技术，把用电管理的水平提高档次在当代是水到渠成的。
当前，我国电力部门对于送电、用电的计量管理，还是人工或半自动的传统、落后方式。这种方式，给电力管理部门的管理和决策带来了很多的不便，更重要的是电力管理部门无法及时掌握当前的用电量的统计信息和区域分布信息，这对于电力管理部门是十分不利的。针对这种情况，深圳友讯达科技发展有限公司开发出了CFDA无线专网抄表系统.
2.方案原则:
我公司本着“友则诚信如一,达则兼善天下”公司理念，整体运作，为用户提供优质，快速的一条龙服务为原则，从产品的开发，生产，品质，服务和管理五个方面出发，将各用户电表集中采集，并与整体工程实施统一规划设计，全面综合考虑，运用各种技术、经济手段，使整个系统“安全，可靠，经济，合理”。
3.设计思想
本着先进、实用、经济的原则，力图体现较完美的解决方案。以上CFDA系统的主要设计思想将在后面详细加以介绍。
4.无线抄表系统方案建议：
4.1 CFDA概述： CFDA即 （Cellular Fixed-wireless Digital Access）微蜂窝式固定无线数据接入平台。主要应用于远程数据采集系统及小区安防报警系统，用无线的方式实现最后一公里内的分布信息点的数据接入。
CFDA采用一种基于低成本预算的神经网络结构路由技术来解决无线传输区域覆盖受限的问题。其最主要的特点是网络的分布特征和网络节点的神经元特性，并以微蜂窝的方式实现小区之间的无线频率复用，实现大区域的无线接入组网。
CFDA 解决的主要问题是：小区内的个分布节点与中心节点的数据通信，具有典型SCADA 特征，小区之间蜂窝结构。
CFDA 是一个通信中间件，其输入、输出的接口基于RS232（TTL-232、RS-485、标准232），用于嵌入用户系统。
4. 2 CFDA （Cellular Fixed-wireless Digital Access） 网络结构
CFDA 网络结构分为外网结构和内网结构进行描述，在进行描述之前，需对以下概念进行定义.
微蜂窝 （Cellular）：指地域半径在1000米以内的接入点的集合，如某一小区内的所有分布在该地域范围内的电表数据接入点的集合。
广域网 （Marco Net ）：指在一定的地域内，由多个相临或相近的微蜂窝（Cellular）构成的网络集合，如某一城市统一实行抄表，该城市在规划 时分成若干个小区，对该城市的网络统称为外网。
局域网 （Insider Net）：指在某一微蜂窝内形成的网络结构。
微蜂窝接入中心（Cellular Access Center—CAC）：指一个微蜂窝内的中心接入点。
分布接入单元（DAU）：指一个微蜂窝内的分布数据接入点
CFDA 从设计的理念上讲，是一个无线数据网络的中间件，不提供微蜂窝接入中心到广域网控制中心的上行通信方案，但详细地规划了组成蜂窝状大型网络的频率复用的资源和编码方案。用户可选用多种上行通信方案，方便地构建具有城域网特征的大型蜂窝状无线数据采集网络。
CFDA 微蜂窝内的网络结构为神经元网络结构，整个网络可自适应地构建多级层次型网络结构。
4.3 CFDA系统的构成:
CFDA 是微蜂窝无线数据接入平台，是一个无线数据通信中间件，其本身不是系统，但只需将CFDA嵌入到用户系统，即可方便地形成用户设计的无线网络型应用系统。就CFDA通信中间件而言，CFDA由两类节点－－－－微蜂窝接入中心CAC、分布接入单元DAU。
4.3.1 CFDA系统在应用中的网络结构示意图:
★ 4.3.1.1从上图可以看出无线采集器(DAU)可以嵌入到用户电表里面,也可以在电表外单独采集。在这次方案当中我们选择使用B型终端采集器。B型采集器（DAU）可以采集由485总线接入的电表。每个采集器（DAU）可以带32个485表。
4.3.2 集中器（CAC）的设计:
集中器（CAC） 是一个微功率的无线数据收发电台由FC-201/JA(嵌入式模块)或 FC-601/JA(外挂式成品)构成，其结构如下：
FC-601/JA 具有高稳定电源和RS-232、RS-485接口
其设计过程如下：
A:将物理地址和逻辑地址的映射表下载到FC-601/JA
B:由控制中心向FC-601/JA 发启建立路由启动命令
C:路由建立完毕后，控制中心即可对受控的进行操作。
D:供控制中心与受控终端之间的透明无线传输通道。
E:控制中心即可根据其系统结构的特征进行编程。
F:CFDA 最长的路由级数为三级路由，
G: CFDA 采用的是类似于神经网络的广泛性全集路由方式，若控制中心对某一逻辑地址进行操作时，第一条路由行不通时，CFDA会自动提供第二条路由进行通信，若第二条也不行，则会提供第三条，若第三条不行，则会返回失败信息。
CFDA 每次传送的数据量≤128字节。
4.3.2.1 集中器（CAC）技术指标:
• 频率范围：483～486MHz
• 调制方式：FSK 曼彻斯特编码
• 频率稳定度：±5ppm
• 发射输出功率：50mW
• 标准场地点对点通信距离：500 米
• 接收灵敏度：-120dBm
• 工作电压：AC220V±30%
• 环境温度：-20℃～+55℃
• 低功耗：接收时电流<18mA，发射时电流≤35mA
• 串口波特率：2400bps，8bit数据位，偶校验，1位停止位。
• 数据传送字节数：1次可传输128字节以上的数据帧
• 首次建立中继路由时间快，约7分钟/区，每区约256个点。
• 单表抄收时间： ≤6S/表。
• 系统路由最大路径：3级
• 信道数：16个，备用信道16个。
• 通讯接口：RS485/RS232接口
4.3.2.2集中器（CAC）的特点：
• 具有高可靠性，高稳定性。
• 工作频率采用国际上通用ISM数传频率。
• 内置硬件和软件看门狗，克服CPU死机现象。
• 标准TTL-232电平方式。
• 多信道选择,具有16个信道可供使用，能满足多信道工作的特殊场合。
• 厚模封装、体积小，更适合嵌入式应用。
• 微功率发射,具收发状态指示。
• 高抗干扰能力和低误码率,传输性能优良。
• 全路由表方式、路由建立算法先进。
• 256字节的数据缓冲区，大容量FLASH存贮器。
• 高可靠性，体积小，重量轻。
4.3.2,2数据分布接入单元的设计(采集器)DAU
数据接入单元（采集器）DAU，分为外接式和嵌入式，外接式主要是指数据的形成部分已是一个完整的形成体，并具有标准的数据接口，如带485接口的电表等，该种数据接入单元只需配接相应接口的FC-601/JB即可完成。嵌入式主要将FC-201/JB嵌入到 用户的采集终端中形成一个统一的数据接入终端。在本次方案当中我们选用FC-601/JB外接式采集器。一个采集器（DAU）可以带32个485电表。
两种终端分别图示如下：
4.3.2.3集中器（DAU）技术指标:
•频率范围：483～486MHz
•调制方式：FSK 曼彻斯特编码
•频率稳定度：±5ppm
•发射输出功率：50mW
• 标准场地点对点通信距离：500 米
•接收灵敏度：-120dBm
•工作电压：AC220V±30%
•环境温度：-20℃～+55℃
•低功耗：接收时电流<18mA，发射时电流≤35mA
•串口波特率：1200bps，8bit数据位，偶校验，1位停止位。
•数据传送字节数：1次至少传输128字节以上的数据<
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