一、概述 遠程數據采集及無線傳輸系統是基于人工數據收集思想改變和發展的一種體現，同時它也是一種新型現場數據收集的應用工程系統。 在未來信息時代中，各種現場數據收集將以高效率、高可靠性和方便性（H2F）的要求為主導形式出現。在這種環境要求下，系統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據庫遠程收發管理器實現彼此聯系，并能實現自身協調、執行多種系統數據收集和監管功能等。 目前市場上不時有種種類型的遠程數據采集系統的模型和產品出現，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域覆蓋和組網能力的受限問題，若采用其它設計方式，則又帶來了系統整體價格增加。 本報告提出的遠程數據采集和無線傳輸系統，是設計一種基于低成本預算的層次網絡結構技術來抵消無線傳輸區域覆蓋受限的問題。結合未來應用環境和主要工作任務，借鑒國外的一些現行研制經驗，把握重點，從最基本和最主要的系統結構設計入手，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，同時它也是創建和諧社會的一個重要基礎條件。 熱能無線自動抄表系統在國內還是一項新興的產業技術，其技術層面的更新必將摧生更多新興社會服務行業的發展。另外熱能無線自動抄表系統的啟動，還可以帶動一批相關產業鏈的發展、增加國家整體就業機會，比如在原材料業、電子器件業、計算機業和加工業等。正因為熱能無線自動抄表系統對技術先進性的要求，這也向相關產業的技術更新提出相應要求，從而極大地促進了相關產業的技術進步。 熱能無線自動抄表系統是對供熱系統實現數字化、自動化科學管理的發展趨勢，友訊達公司多年來一直堅持跟蹤該技術領域。目前在數傳方面已經攻克了眾多技術難點，在國內首創的微功率智能路由體制，實現了一平方公里范圍內的無線數據覆蓋。它不僅克服了人工抄表和低壓電力載波抄表系統的多項缺點，同時也展現了無線數傳技術方面的廣闊市場前景。 雖然熱能無線自動抄表系統在一些發達國家得到普遍應用，而友訊達公司開發的無線自動抄表系統，因自主知識產權及系統技術上所持有的先進性和性價比的優勢，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將與目前日趨完美的水、電、氣自動抄表系統一樣成為數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、企業產品質管監督的高管人員?；谌绱诵酆竦难邪l和生產實力，如公司自主開發和研制成功的FC-607無線抄表系統，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、供熱等服務行業中。 目前集抄系統在國內發展迅速，各種類型的集抄系統紛紛推出。然而，因計算機與通信技術的高速發展和普及，集抄系統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)和遠程數據傳輸管理。 由公司具有自主研發知識產權的無線遠程自動抄表系統，具備高精度、全自動化、功能強、性能穩定、投資少、易于維護等特點。該系統適合大、中、小城市電能表電能量的自動采集與管理?？s短抄表時間、迅速發現表計錯誤、大大節省抄表費用、控制線損，實測監控用戶負荷情況，具備在線發現計量電路故障和竊電行為。從而提高整個電網的安全經濟營運水平、實現抄表計費出單自動化和集中統一管理的目標。 正是上述具有系統關聯性產品結果的展現，說明了我公司在熱能無線自動抄表系統中的實力。我們本著“友則誠信如一,達則兼善天下”公司理念，為用戶提供優質，快速的一條龍服務為原則，從產品的開發，生產，品質，服務和管理五個方面出發，全面綜合考慮，運用各種技術、經濟手段，使整個系統“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是一個由收費中心、樓層中繼器、智能化數據采集器與傳輸機制所組成的一種三級線性網絡，無線手抄器作為實現數據遠程傳輸的媒介和檢查工具。 系統總體設計思路是利用無線局域網傳輸技術來實現近、遠程數據收集工程系統。在該系統中，利用前端數據采集器對被測數據進行定時和定點收集，經前端微處理器按區域比對原則實現數據收集完成后，進入本地緩存狀態。在傳輸命令啟動前，前端微處理器對收集數據進行傳輸可靠性編碼。在獲取傳輸允許后，立即進入數據傳輸過程。 系統總體仍采用傳統計費系統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。在該傳輸系統中，前端節點定位采用一次成型技術。為保證系統具有的可持續擴展能力，則系統的后續擴充將使用分層專用ID構建模式實現。 為達到產品簡單、經濟和實用目的，系統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，各數據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絡體系就可以獲取良好的層次結構。 考慮到系統可推廣性、地域結構復雜性和應用目標的“異種組網”結構不規律性，對于局部邊緣節點系統將有可能采用多級中繼的補償設計來實現。 熱能無線自動抄表系統的基本結構可簡單描述成： 在系統構成中，高層建筑室內數據采集是不可能直接與抄表員的手抄器進行直接數據傳輸，因此樓層中繼器將實現這類非覆蓋數據傳輸的媒介作用。而抄表員的手抄器數據在回到數據處理中心后，再下載到處理中心的后臺數據庫進行計費等計算。 該工程系統中的各個前端節點，所構成的室內采集器除了對測控數據收集外，同時它還擔負著對各個被控節點的工作狀態進行實時監護，系統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，以實現系統無盲點的數據傳輸、監管與救護。 在室內采集器中，系統沿用“匹克網（Pico net）”模式，各個采集器獨立構成監控管理狀態模型。系統工作時，由數據采集器定時實施數據采集，同時將對采集數據實施就地保存作數據備份，同時利用ADF7021數傳模塊將采集數據匯集到中繼節點上。當數據采集器或中繼轉發器收到抄表指令時，它們將立即把各個采集節點的數據信息按地址ID傳輸到抄表員的手抄器中。因此前端數據采集器利用的本地數據采集結果可實時用于對各個可控環節實施自動調節和自動控制，從而保證系統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（緊急消息優先）數據傳輸原則實現前端數據采集器的數據傳輸。 四、系統主要技術指標 由于熱能無線自動抄表系統由無線數傳模塊、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、數傳模塊部分： 數傳模塊在系統中選用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規定，其芯片主要特性如下： ● 低功耗、窄帶與免頻率申請收、發器件； ● 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； ● 數據傳輸速率為 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，免去系統外接溫度傳感器； ● 全自動AFC； ● 數字場強指示，免去了AD轉換和計算，提高了數傳速度； ● 低壓模式下僅0.1μA的漏電流； ● 收、發切換集成。 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，而另一個是前端數據采集器的“微控”體系，整個系統必須基于MIMD（多指令流多數據流）模式的分布式處理模型結構進行設計。若從系統高可靠性環境需求來講，理論上數據處理中心應采用3M冗余模型結構設計。實際結構應據系統應用對象的整體投入和應用環境需求進行調整。 該系統的前端數據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； ● 系統時鐘≤12MHz； ● 位譯碼電路和三態總線驅動能力； ● 工作溫度：-20 O ~ +60 O C； ● 具有系統重構和功能動態可變的能力； ● “ 貼片”組件工藝； ● 支持IEEE1149.1<