1.小功率無(wú)線通訊在電表中的應(yīng)用及發(fā)展

　　電表的發(fā)展經(jīng)過(guò)了機(jī)械式計(jì)量到電子式計(jì)量的過(guò)程，目前正在由電子式計(jì)量進(jìn)入到電子智能化的階段，并且發(fā)展迅速。

　　電表應(yīng)用的自動(dòng)抄表經(jīng)歷了紅外抄表，RS485總線通訊抄表，PLC電力線載波抄表，及目前正在發(fā)展的小功率無(wú)線抄表、GPRS抄表的階段。在目前的市場(chǎng)中，各總抄表方式共存、互補(bǔ)，并且在新的國(guó)家電網(wǎng)的電表標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)將通訊模塊的物理接口做出強(qiáng)制規(guī)定，也為電表的各種通訊方式的兼容鋪平了道路。小功率無(wú)線抄表之所以在各類(lèi)抄表模式的競(jìng)爭(zhēng)中引起表計(jì)制造廠家的關(guān)注，主要有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

　　1)抄通率高。

　　2)通訊效率高。

　　3)安裝成本低。

　　4)可拓展應(yīng)用多。

　　5)小功率無(wú)線技術(shù)門(mén)檻低，易于形成產(chǎn)品。

　　總體說(shuō)來(lái)在實(shí)際應(yīng)用中小功率無(wú)線通訊在目前的階段主要可以解決不入戶(hù)抄表，實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)，電表故障監(jiān)測(cè)及未來(lái)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)合理分配電能等等功能。

　　電表由于有穩(wěn)定的供電電源，相對(duì)對(duì)于智能化發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)自身計(jì)量及智能控制，數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中的能耗相對(duì)要求并不是非?？量?，所以能夠在應(yīng)用中靈活處理無(wú)線抄表碰到的問(wèn)題，但也有其他三表中要求更高的電氣指標(biāo)。

　　在電表的應(yīng)用中基本要求具有如下的技術(shù)功能：

　　1)自行組網(wǎng)功能。

　　2)通訊自動(dòng)調(diào)頻功能。

　　3)可根據(jù)功能的拓展需求自升級(jí)功能。

　　1.1自組網(wǎng)功能

　　無(wú)線自組網(wǎng)是一組以無(wú)線鏈路進(jìn)行通信、由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)形成得網(wǎng)絡(luò)，它是一個(gè)多跳的臨時(shí)性自治系統(tǒng)。

　　與單跳的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不同，自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間是通過(guò)多跳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的，需要路由協(xié)議進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)決策。無(wú)線信道變換的不規(guī)則性，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)、加入、退出網(wǎng)絡(luò)等也會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變換，路由協(xié)議的作用就是在這種環(huán)境下，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變換，交換路由信息。定位目的節(jié)點(diǎn)位置，產(chǎn)生、維護(hù)和選擇路由，并根據(jù)選擇的路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，提供網(wǎng)絡(luò)的連通性。它是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)互相通信的基礎(chǔ)。

　　無(wú)線自組網(wǎng)的主要特點(diǎn)在于不需要固定的基礎(chǔ)設(shè)施支撐，不需要預(yù)先配置主機(jī)，能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)快速的組建起一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)；節(jié)點(diǎn)可以任意移動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化，沒(méi)有專(zhuān)用的固定基站或路由操作作為網(wǎng)絡(luò)的管理中心，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都兼有主機(jī)和路由器的功能；節(jié)點(diǎn)間以對(duì)等的方式進(jìn)行通信，具有高度的協(xié)作性，網(wǎng)絡(luò)路由學(xué)藝通常采用分布式控制方式，比中心結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的魯棒性和抗毀性等。

　　1.2防沖撞通訊或自動(dòng)跳頻功能

　　在設(shè)置路由設(shè)備的頻率時(shí)，由于采用的是同頻收發(fā)，自然就存在節(jié)點(diǎn)之間的同頻干擾問(wèn)題。在解決這個(gè)問(wèn)題時(shí)，可以使用載波偵聽(tīng)多點(diǎn)接入/避免沖撞的方法。在每次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需要先等待一個(gè)任意長(zhǎng)的周期，在這個(gè)任意的退避時(shí)間之后，如果設(shè)備發(fā)現(xiàn)信道空閑，就會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)幀；反之，如果設(shè)備發(fā)現(xiàn)信道正忙，則將等待任意長(zhǎng)的周期后，再次嘗試接入信道。這樣可大大降低沖突發(fā)生次數(shù)的概率，從而能夠滿足抄表的需要。

　　1.3自動(dòng)升級(jí)功能

　　根據(jù)日后的用戶(hù)需求，增加更多的功能及產(chǎn)品升級(jí)、調(diào)整等，無(wú)線抄表的方案在設(shè)計(jì)之初需要預(yù)留自升級(jí)的功能及接口，這樣可以大大增加產(chǎn)品的使用期限及附加值。

　　2.小功率無(wú)線通訊在氣、水表中的應(yīng)用及發(fā)展

　　隨著國(guó)家的節(jié)能減排的大政策背景下，氣、水表的發(fā)展將實(shí)現(xiàn)跨越是發(fā)展的趨勢(shì)。由目前仍然在使用的以機(jī)械式計(jì)量為主的方式直接進(jìn)入到智能式計(jì)量、控制的方式。

　　氣、水表有一個(gè)共同的特點(diǎn)：電源部分絕大多數(shù)都是使用電池進(jìn)行供電。所以對(duì)于無(wú)線抄表的實(shí)現(xiàn)則相比電表對(duì)于自身能耗的指標(biāo)要嚴(yán)格許多。

　　主要的技術(shù)要求如下：

　　1)超低功耗

　　由于氣、水表都是使用電池進(jìn)行供電，在原有的電子部分增加無(wú)線通訊的功能，并不顯著減少工作使用壽命的要求，則對(duì)設(shè)計(jì)者提出更高的要求。

　　有于自組網(wǎng)為保持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及通訊路徑的穩(wěn)定，必須要頻繁進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間的通訊，所以在目前的技術(shù)背景下則能難實(shí)現(xiàn)超低功耗的要求。

　　當(dāng)然也可以根據(jù)實(shí)際的最終抄表系統(tǒng)要求，以固定網(wǎng)絡(luò)的方式實(shí)現(xiàn)，即設(shè)立固定路由，其余節(jié)點(diǎn)則指定和固定路由通訊的方式實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)無(wú)線抄表。協(xié)議也相對(duì)簡(jiǎn)單及高效。

　　低功耗的實(shí)現(xiàn)也有賴(lài)于抄表系統(tǒng)的實(shí)際用戶(hù)需求，例如水、氣表單月在某時(shí)間段進(jìn)行工作，其余時(shí)間都處于非工作狀態(tài)以減少功耗。

　　根據(jù)無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)弱，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)射功率，以減少功耗等等。

　　目前在水、氣表中的應(yīng)用中，以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式為主要方式，可以最簡(jiǎn)化抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及最高效率化數(shù)據(jù)采集。

　　2)無(wú)線信號(hào)穿透能力強(qiáng)

　　由于水、氣表的安裝及使用基本在每用戶(hù)房屋內(nèi)，所以無(wú)線抄表可以實(shí)現(xiàn)不入戶(hù)抄表，及用戶(hù)不在房屋內(nèi)進(jìn)行抄表等實(shí)際問(wèn)題。無(wú)線信號(hào)的穿透力則顯得非常重要。為提高點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的抄表效率，實(shí)際表計(jì)廠家要求能夠無(wú)線信號(hào)能夠穿越樓層5～7層。實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，穿透力和超低功耗需要取一個(gè)平衡點(diǎn)，往往需要經(jīng)過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以達(dá)到最佳性能比。

　　3)體積小型化

　　由于水、氣表的體積越來(lái)越小型化，本身機(jī)械傳感器部分的體積較大，留給電子計(jì)量及無(wú)線通訊模塊的結(jié)構(gòu)空間相對(duì)很小。這就要求電子部分的設(shè)計(jì)盡量小型化。所以對(duì)無(wú)線通訊模塊的集成度提出更高的要求。

　　3.小功率無(wú)線通訊在熱表中的應(yīng)用

　　熱表目前的發(fā)展在近幾年非常迅速，隨著國(guó)家關(guān)注民生問(wèn)題，解決社會(huì)矛盾的要求，熱表需求在中國(guó)的北部迅速增加。

　　目前熱表主要有兩種類(lèi)型，一種是散熱片式熱能計(jì)量，主要針對(duì)老的供暖系統(tǒng)加裝計(jì)量表；另一種是新建供暖系統(tǒng)的管道式計(jì)量表。

　　在管道式計(jì)量表的技術(shù)需求基本和水、氣表的需求一致。散熱片式熱能計(jì)量表則有集成度更高的需求，傳感器的信號(hào)處理、計(jì)算，及計(jì)量數(shù)據(jù)的無(wú)線傳遞盡量能夠在一顆芯片中完成，這樣可大大提高表計(jì)的精度及減少功耗，延長(zhǎng)表計(jì)的電池使用壽命。

　　結(jié)束語(yǔ)：

　　隨著國(guó)內(nèi)無(wú)線抄表的標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越清晰，將帶來(lái)小功率無(wú)線通訊在表類(lèi)行業(yè)的應(yīng)用春天，也將出現(xiàn)更多的不同需求和應(yīng)用。芯科實(shí)驗(yàn)室推出的EZRadioPro產(chǎn)品系列以高發(fā)射功率，高靈敏度及高效率的能耗比在多家表計(jì)廠家中勝出，得到廣泛應(yīng)用。在2009年推出的無(wú)線單片機(jī)Si10xx系列，以更高的集成度，超低功耗在電、水、氣、熱表的應(yīng)用中占據(jù)無(wú)線抄表市場(chǎng)的領(lǐng)頭羊位置，也將勢(shì)必幫助中國(guó)的表計(jì)行業(yè)無(wú)線抄表蓬勃發(fā)展。