一、概述 遠程數(shù)據(jù)采集及無線傳輸系統(tǒng)是基于人工數(shù)據(jù)收集思想改變和發(fā)展的一種體現(xiàn)，同時它也是一種新型現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集的應用工程系統(tǒng)。 在未來信息時代中，各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集將以高效率、高可靠性和方便性（H2F）的要求為主導形式出現(xiàn)。在這種環(huán)境要求下，系統(tǒng)既要各個前端控制器具備分散的獨立工作及獨立應付突發(fā)事件的能力，同時又要求它們通過抄表器或遠程傳輸通信與計費中心數(shù)據(jù)庫遠程收發(fā)管理器實現(xiàn)彼此聯(lián)系，并能實現(xiàn)自身協(xié)調、執(zhí)行多種系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集和監(jiān)管功能等。 目前市場上不時有種種類型的遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模型和產品出現(xiàn)，但這些產品都有一個共同的致命問題，就是無線傳輸距離的有效區(qū)域覆蓋和組網(wǎng)能力的受限問題，若采用其它設計方式，則又帶來了系統(tǒng)整體價格增加。 本報告提出的遠程數(shù)據(jù)采集和無線傳輸系統(tǒng)，是設計一種基于低成本預算的層次網(wǎng)絡結構技術來抵消無線傳輸區(qū)域覆蓋受限的問題。結合未來應用環(huán)境和主要工作任務，借鑒國外的一些現(xiàn)行研制經驗，把握重點，從最基本和最主要的系統(tǒng)結構設計入手，走一條由簡到繁，逐步完善的產品生產思路。 熱能無線自動抄表系統(tǒng)是一個綜合性、多學科技術合成的一種技術設備。在技術層次上它涉及計算機技術應用、通信工程、微電子技術、熱力學等。由于冬季供熱問題與我國北方地區(qū)廣大人民群眾的生活、工作密切相關，產品社會需求量之大是可想而知的，同時它也是創(chuàng)建和諧社會的一個重要基礎條件。 熱能無線自動抄表系統(tǒng)在國內還是一項新興的產業(yè)技術，其技術層面的更新必將摧生更多新興社會服務行業(yè)的發(fā)展。另外熱能無線自動抄表系統(tǒng)的啟動，還可以帶動一批相關產業(yè)鏈的發(fā)展、增加國家整體就業(yè)機會，比如在原材料業(yè)、電子器件業(yè)、計算機業(yè)和加工業(yè)等。正因為熱能無線自動抄表系統(tǒng)對技術先進性的要求，這也向相關產業(yè)的技術更新提出相應要求，從而極大地促進了相關產業(yè)的技術進步。 熱能無線自動抄表系統(tǒng)是對供熱系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字化、自動化科學管理的發(fā)展趨勢，友訊達公司多年來一直堅持跟蹤該技術領域。目前在數(shù)傳方面已經攻克了眾多技術難點，在國內首創(chuàng)的微功率智能路由體制，實現(xiàn)了一平方公里范圍內的無線數(shù)據(jù)覆蓋。它不僅克服了人工抄表和低壓電力載波抄表系統(tǒng)的多項缺點，同時也展現(xiàn)了無線數(shù)傳技術方面的廣闊市場前景。 雖然熱能無線自動抄表系統(tǒng)在一些發(fā)達國家得到普遍應用，而友訊達公司開發(fā)的無線自動抄表系統(tǒng)，因自主知識產權及系統(tǒng)技術上所持有的先進性和性價比的優(yōu)勢，也對該產品技術進入國際市場帶來了機遇?？梢詳嘌?，在今后幾年中，熱能無線自動抄表系統(tǒng)將與目前日趨完美的水、電、氣自動抄表系統(tǒng)一樣成為數(shù)字化城市眾多重要基礎條件之一。 二，方案基礎 友訊達公司是一個集產、學、研為一體的高新技術公司，該公司匯聚了眾多科研和生產專業(yè)技術人才，有在國家科研部門與高校長期從事通訊、計算機等研究工作，并取得了一系列研究成果的專家學者，也有在生產部門專門從事產品開發(fā)并擁有技術專長的工程技術人員，還有長期從事生產管理、企業(yè)產品質管監(jiān)督的高管人員?；谌绱诵酆竦难邪l(fā)和生產實力，如公司自主開發(fā)和研制成功的FC-607無線抄表系統(tǒng)，就在供電管理工程中首先得到使用和用電管理部門的首肯。這些產品實際構思很容易被推廣到供水、供氣、供熱等服務行業(yè)中。 目前集抄系統(tǒng)在國內發(fā)展迅速，各種類型的集抄系統(tǒng)紛紛推出。然而，因計算機與通信技術的高速發(fā)展和普及，集抄系統(tǒng)將最終走向無線集抄模式(采集表/采集終端與采集終端間進行無線通信)和遠程數(shù)據(jù)傳輸管理。 由公司具有自主研發(fā)知識產權的無線遠程自動抄表系統(tǒng)，具備高精度、全自動化、功能強、性能穩(wěn)定、投資少、易于維護等特點。該系統(tǒng)適合大、中、小城市電能表電能量的自動采集與管理。縮短抄表時間、迅速發(fā)現(xiàn)表計錯誤、大大節(jié)省抄表費用、控制線損，實測監(jiān)控用戶負荷情況，具備在線發(fā)現(xiàn)計量電路故障和竊電行為。從而提高整個電網(wǎng)的安全經濟營運水平、實現(xiàn)抄表計費出單自動化和集中統(tǒng)一管理的目標。 正是上述具有系統(tǒng)關聯(lián)性產品結果的展現(xiàn)，說明了我公司在熱能無線自動抄表系統(tǒng)中的實力。我們本著“友則誠信如一,達則兼善天下”公司理念，為用戶提供優(yōu)質，快速的一條龍服務為原則，從產品的開發(fā)，生產，品質，服務和管理五個方面出發(fā)，全面綜合考慮，運用各種技術、經濟手段，使整個系統(tǒng)“安全，可靠，經濟，合理”。 三，方案簡介 1，通訊部分簡介 熱能無線自動抄表系統(tǒng)是一個由收費中心、樓層中繼器、智能化數(shù)據(jù)采集器與傳輸機制所組成的一種三級線性網(wǎng)絡，無線手抄器作為實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)拿浇楹蜋z查工具。 系統(tǒng)總體設計思路是利用無線局域網(wǎng)傳輸技術來實現(xiàn)近、遠程數(shù)據(jù)收集工程系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，利用前端數(shù)據(jù)采集器對被測數(shù)據(jù)進行定時和定點收集，經前端微處理器按區(qū)域比對原則實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集完成后，進入本地緩存狀態(tài)。在傳輸命令啟動前，前端微處理器對收集數(shù)據(jù)進行傳輸可靠性編碼。在獲取傳輸允許后，立即進入數(shù)據(jù)傳輸過程。 系統(tǒng)總體仍采用傳統(tǒng)計費系統(tǒng)基于服務中心的設計思想，但無線傳輸模式則必須具有異種地域覆蓋的自適應能力。在該傳輸系統(tǒng)中，前端節(jié)點定位采用一次成型技術。為保證系統(tǒng)具有的可持續(xù)擴展能力，則系統(tǒng)的后續(xù)擴充將使用分層專用ID構建模式實現(xiàn)。 為達到產品簡單、經濟和實用目的，系統(tǒng)無線傳輸路由將使用基于唯一ID編碼的線性路由算法結構，各數(shù)據(jù)采集器和樓層中繼器在硬件體系設計和軟件支持平臺均預留可擴展接口，以保證生產一致性。結構上基于哈夫曼（Huffman）壓縮算法原則，以哈夫曼樹的粗壯性為先決條件來構成這種線性網(wǎng)絡體系就可以獲取良好的層次結構。 考慮到系統(tǒng)可推廣性、地域結構復雜性和應用目標的“異種組網(wǎng)”結構不規(guī)律性，對于局部邊緣節(jié)點系統(tǒng)將有可能采用多級中繼的補償設計來實現(xiàn)。 熱能無線自動抄表系統(tǒng)的基本結構可簡單描述成： 在系統(tǒng)構成中，高層建筑室內數(shù)據(jù)采集是不可能直接與抄表員的手抄器進行直接數(shù)據(jù)傳輸，因此樓層中繼器將實現(xiàn)這類非覆蓋數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇樽饔?。而抄表員的手抄器數(shù)據(jù)在回到數(shù)據(jù)處理中心后，再下載到處理中心的后臺數(shù)據(jù)庫進行計費等計算。 該工程系統(tǒng)中的各個前端節(jié)點，所構成的室內采集器除了對測控數(shù)據(jù)收集外，同時它還擔負著對各個被控節(jié)點的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)護，系統(tǒng)利用一種非常簡潔的中繼直線傳輸路由來作到較大范圍的通信覆蓋，以實現(xiàn)系統(tǒng)無盲點的數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)管與救護。 在室內采集器中，系統(tǒng)沿用“匹克網(wǎng)（Pico net）”模式，各個采集器獨立構成監(jiān)控管理狀態(tài)模型。系統(tǒng)工作時，由數(shù)據(jù)采集器定時實施數(shù)據(jù)采集，同時將對采集數(shù)據(jù)實施就地保存作數(shù)據(jù)備份，同時利用ADF7021數(shù)傳模塊將采集數(shù)據(jù)匯集到中繼節(jié)點上。當數(shù)據(jù)采集器或中繼轉發(fā)器收到抄表指令時，它們將立即把各個采集節(jié)點的數(shù)據(jù)信息按地址ID傳輸?shù)匠韱T的手抄器中。因此前端數(shù)據(jù)采集器利用的本地數(shù)據(jù)采集結果可實時用于對各個可控環(huán)節(jié)實施自動調節(jié)和自動控制，從而保證系統(tǒng)的高可靠性和實用性。 手抄器的管理機制采用基于碼分多址的FCFS（先來者先服務）和EMP（緊急消息優(yōu)先）數(shù)據(jù)傳輸原則實現(xiàn)前端數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸。 四、系統(tǒng)主要技術指標 由于熱能無線自動抄表系統(tǒng)由無線數(shù)傳模塊、嵌入式計算、測量分析和供電幾個部件組成，這些主要技術指標在本報告中將分別闡述。 1、數(shù)傳模塊部分： 數(shù)傳模塊在系統(tǒng)中選用ADI公司的ADF7021芯片，該器件具有良好的應用特性，符合GB/T 17626.3 – 1998規(guī)定，其芯片主要特性如下： ● 低功耗、窄帶與免頻率申請收、發(fā)器件； ● 調制模式具有2FSK、3FSK、4FSK和MSK可選； ● 工作頻段為80MHz ~ 650 MHz和862MHz ~ 950 MHz； ● 數(shù)據(jù)傳輸速率為 0.05kbps ~ 32.8kbps； ● 電源為2.3V ~ 3.6V； ● 接收靈敏度為：-130dbm在100bps，2FSK模式； -122dbm在1kbps，2FSK模式； -113dbm在25kbps，正余弦2FSK模式； ● 片內集成了7位ADC與溫度傳感器，免去系統(tǒng)外接溫度傳感器； ● 全自動AFC； ● 數(shù)字場強指示，免去了AD轉換和計算，提高了數(shù)傳速度； ● 低壓模式下僅0.1μA的漏電流； ● 收、發(fā)切換集成。 2、計算機設備部分 計算機設備部分分成兩個結構，一個是收費中心體系，而另一個是前端數(shù)據(jù)采集器的“微控”體系，整個系統(tǒng)必須基于MIMD（多指令流多數(shù)據(jù)流）模式的分布式處理模型結構進行設計。若從系統(tǒng)高可靠性環(huán)境需求來講，理論上數(shù)據(jù)處理中心應采用3M冗余模型結構設計。實際結構應據(jù)系統(tǒng)應用對象的整體投入和應用環(huán)境需求進行調整。 該系統(tǒng)的前端數(shù)據(jù)采集器計算機結構全部采用嵌入式微處理器芯片結構模式進行PCB板的制作。系統(tǒng)由一個微處理器和一個ADF7021通信模塊，以及相關的外圍模塊組成該系統(tǒng)的主控單元部分。 在前端微處理器方面需要滿足如下技術指標： (1) 處理器 ● 高性能的0.25μm工藝結構； ● 機器字長≥8bit； ● 核心邏輯部件電源電壓≤5V； ● RISC指令集； ● 系統(tǒng)工作主頻≤12MHz； ● SISD標量處理技術； ● 工作溫度：-20O~ +60 O C； ● 四列“直插”或“貼片”組件的PCB板工藝。 (2) 存儲器 ● 存儲模式：FLASH結構； ● 系統(tǒng)單片存儲容量≥4K； ● 存取周期≤1μS； ● 工作溫度：-20 O~ +60 O C； ● “貼片”組件工藝。 (3) I/O接口 ● 亞微米CMOS-SRAM工藝； ● Pin-to-Pin最大延時≤10ns； ● 反向切換率速度≥100MHz； ● 系統(tǒng)時鐘≤12MHz； ● 位譯碼電路和三態(tài)總線驅動能力； ● 工作溫度：-20 O ~ +60 O C； ● 具有系統(tǒng)重構和功能動態(tài)可變的能力； ● “ 貼片”組件工藝； ● 支持IEEE1149.1<