1 概述:
隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國電力工業(yè)已經(jīng)步入了全新的全面快速發(fā)展的新時(shí)代。無論從大、中城市，還是小型城鎮(zhèn)以至于到農(nóng)村，無論是工業(yè)、商業(yè)用電，還是城鎮(zhèn)居民照明用電到農(nóng)民用電，自從新中國成立以來都發(fā)生了巨大的變化，目前我國的電力發(fā)展已經(jīng)過了普及期，正朝著規(guī)范化、自動(dòng)化的方向前進(jìn)。

目前世界上發(fā)展最快的技術(shù)就是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù).的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的融合，其發(fā)展速度更是一日千里，被稱為國際網(wǎng)的INTERNET網(wǎng)是目前最大的全球性的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，正以飛快的速度發(fā)展。INTERNET網(wǎng)的誕生和發(fā)展是人類進(jìn)入信息時(shí)代的最重要的標(biāo)志。西方國家正是在INTERNET網(wǎng)的基礎(chǔ)上著手建設(shè)信息高速公路。面對(duì)滾滾而來的全球信息化浪潮，我國信息產(chǎn)業(yè)落后的嚴(yán)峻形勢(shì)已引起了有關(guān)部門的高度重視。我國的信息化建設(shè)大業(yè)已被提上議事日程，我們欣喜地看到，隨著與國際INTERNET網(wǎng)的接通和國家投入巨資建設(shè)“金”字工程，我國信息化建設(shè)的龐大工程已開始啟動(dòng)。作為我國能源建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目－－-電力系統(tǒng)的信息化也已隨著電力用戶和電力管理部門新的需求而變的迫在眉睫。由于傳統(tǒng)的用電管理體制已不能適應(yīng)目前信息化的要求，改革和改造傳統(tǒng)管理體制勢(shì)在必行。我們欣喜地看到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)即計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)結(jié)合的逐步成熟、信息管理技術(shù)等在我國的健康發(fā)展、推廣和應(yīng)用給電力部門的用電管理體系改革提供了良好的基礎(chǔ)。借用先進(jìn)的、成熟的新型技術(shù)，把用電管理的水平提高檔次在當(dāng)代是水到渠成的。

當(dāng)前，我國電力部門對(duì)于送電、用電的計(jì)量管理，還是人工或半自動(dòng)的傳統(tǒng)、落后方式。這種方式，給電力管理部門的管理和決策帶來了很多的不便，更重要的是電力管理部門無法及時(shí)掌握當(dāng)前的用電量的統(tǒng)計(jì)信息和區(qū)域分布信息，這對(duì)于電力管理部門是十分不利的。針對(duì)這種情況，深圳友訊達(dá)科技發(fā)展有限公司開發(fā)出了CFDA無線專網(wǎng)抄表系統(tǒng).

2.方案原則:
我公司本著“友則誠信如一,達(dá)則兼善天下”公司理念，整體運(yùn)作，為用戶提供優(yōu)質(zhì)，快速的一條龍服務(wù)為原則，從產(chǎn)品的開發(fā)，生產(chǎn)，品質(zhì)，服務(wù)和管理五個(gè)方面出發(fā)，將各用戶電表集中采集，并與整體工程實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，全面綜合考慮，運(yùn)用各種技術(shù)、經(jīng)濟(jì)手段，使整個(gè)系統(tǒng)“安全，可靠，經(jīng)濟(jì)，合理”。

3.設(shè)計(jì)思想
本著先進(jìn)、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的原則，力圖體現(xiàn)較完美的解決方案。以上CFDA系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思想將在后面詳細(xì)加以介紹。

4.無線抄表系統(tǒng)方案建議：
4.1 CFDA概述： CFDA即 （Cellular Fixed-wireless Digital Access）微蜂窩式固定無線數(shù)據(jù)接入平臺(tái)。主要應(yīng)用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及小區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)，用無線的方式實(shí)現(xiàn)最后一公里內(nèi)的分布信息點(diǎn)的數(shù)據(jù)接入。
CFDA采用一種基于低成本預(yù)算的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)路由技術(shù)來解決無線傳輸區(qū)域覆蓋受限的問題。其最主要的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的分布特征和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的神經(jīng)元特性，并以微蜂窩的方式實(shí)現(xiàn)小區(qū)之間的無線頻率復(fù)用，實(shí)現(xiàn)大區(qū)域的無線接入組網(wǎng)。
CFDA 解決的主要問題是：小區(qū)內(nèi)的個(gè)分布節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信，具有典型SCADA 特征，小區(qū)之間蜂窩結(jié)構(gòu)。
CFDA 是一個(gè)通信中間件，其輸入、輸出的接口基于RS232（TTL-232、RS-485、標(biāo)準(zhǔn)232），用于嵌入用戶系統(tǒng)。

4. 2 CFDA （Cellular Fixed-wireless Digital Access） 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
CFDA 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為外網(wǎng)結(jié)構(gòu)和內(nèi)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，在進(jìn)行描述之前，需對(duì)以下概念進(jìn)行定義.
微蜂窩 （Cellular）：指地域半徑在1000米以內(nèi)的接入點(diǎn)的集合，如某一小區(qū)內(nèi)的所有分布在該地域范圍內(nèi)的電表數(shù)據(jù)接入點(diǎn)的集合。
廣域網(wǎng) （Marco Net ）：指在一定的地域內(nèi)，由多個(gè)相臨或相近的微蜂窩（Cellular）構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)集合，如某一城市統(tǒng)一實(shí)行抄表，該城市在規(guī)劃 時(shí)分成若干個(gè)小區(qū)，對(duì)該城市的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為外網(wǎng)。
局域網(wǎng) （Insider Net）：指在某一微蜂窩內(nèi)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
微蜂窩接入中心（Cellular Access Center—CAC）：指一個(gè)微蜂窩內(nèi)的中心接入點(diǎn)。
分布接入單元（DAU）：指一個(gè)微蜂窩內(nèi)的分布數(shù)據(jù)接入點(diǎn)


CFDA 從設(shè)計(jì)的理念上講，是一個(gè)無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的中間件，不提供微蜂窩接入中心到廣域網(wǎng)控制中心的上行通信方案，但詳細(xì)地規(guī)劃了組成蜂窩狀大型網(wǎng)絡(luò)的頻率復(fù)用的資源和編碼方案。用戶可選用多種上行通信方案，方便地構(gòu)建具有城域網(wǎng)特征的大型蜂窩狀無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。
CFDA 微蜂窩內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可自適應(yīng)地構(gòu)建多級(jí)層次型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。



4.3 CFDA系統(tǒng)的構(gòu)成:
CFDA 是微蜂窩無線數(shù)據(jù)接入平臺(tái)，是一個(gè)無線數(shù)據(jù)通信中間件，其本身不是系統(tǒng)，但只需將CFDA嵌入到用戶系統(tǒng)，即可方便地形成用戶設(shè)計(jì)的無線網(wǎng)絡(luò)型應(yīng)用系統(tǒng)。就CFDA通信中間件而言，CFDA由兩類節(jié)點(diǎn)－－－－微蜂窩接入中心CAC、分布接入單元DAU。
4.3.1 CFDA系統(tǒng)在應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖:


★ 4.3.1.1從上圖可以看出無線采集器(DAU)可以嵌入到用戶電表里面,也可以在電表外單獨(dú)采集。在這次方案當(dāng)中我們選擇使用B型終端采集器。B型采集器（DAU）可以采集由485總線接入的電表。每個(gè)采集器（DAU）可以帶32個(gè)485表。
4.3.2 集中器（CAC）的設(shè)計(jì):
集中器（CAC） 是一個(gè)微功率的無線數(shù)據(jù)收發(fā)電臺(tái)由FC-201/JA(嵌入式模塊)或 FC-601/JA(外掛式成品)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如下：


FC-601/JA 具有高穩(wěn)定電源和RS-232、RS-485接口
其設(shè)計(jì)過程如下：
A:將物理地址和邏輯地址的映射表下載到FC-601/JA
B:由控制中心向FC-601/JA 發(fā)啟建立路由啟動(dòng)命令
C:路由建立完畢后，控制中心即可對(duì)受控的進(jìn)行操作。
D:供控制中心與受控終端之間的透明無線傳輸通道。
E:控制中心即可根據(jù)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特征進(jìn)行編程。
F:CFDA 最長的路由級(jí)數(shù)為三級(jí)路由，
G: CFDA 采用的是類似于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的廣泛性全集路由方式，若控制中心對(duì)某一邏輯地址進(jìn)行操作時(shí)，第一條路由行不通時(shí)，CFDA會(huì)自動(dòng)提供第二條路由進(jìn)行通信，若第二條也不行，則會(huì)提供第三條，若第三條不行，則會(huì)返回失敗信息。
CFDA 每次傳送的數(shù)據(jù)量≤128字節(jié)。

4.3.2.1 集中器（CAC）技術(shù)指標(biāo):
• 頻率范圍：483～486MHz
• 調(diào)制方式：FSK 曼徹斯特編碼
• 頻率穩(wěn)定度：±5ppm
• 發(fā)射輸出功率：50mW
• 標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信距離：500 米
• 接收靈敏度：-120dBm
• 工作電壓：AC220V±30%
• 環(huán)境溫度：-20℃～+55℃
• 低功耗：接收時(shí)電流<18mA，發(fā)射時(shí)電流≤35mA
• 串口波特率：2400bps，8bit數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)，1位停止位。
• 數(shù)據(jù)傳送字節(jié)數(shù)：1次可傳輸128字節(jié)以上的數(shù)據(jù)幀
• 首次建立中繼路由時(shí)間快，約7分鐘/區(qū)，每區(qū)約256個(gè)點(diǎn)。
• 單表抄收時(shí)間： ≤6S/表。
• 系統(tǒng)路由最大路徑：3級(jí)
• 信道數(shù)：16個(gè)，備用信道16個(gè)。
• 通訊接口：RS485/RS232接口
4.3.2.2集中器（CAC）的特點(diǎn)：
• 具有高可靠性，高穩(wěn)定性。
• 工作頻率采用國際上通用ISM數(shù)傳頻率。
• 內(nèi)置硬件和軟件看門狗，克服CPU死機(jī)現(xiàn)象。
• 標(biāo)準(zhǔn)TTL-232電平方式。
• 多信道選擇,具有16個(gè)信道可供使用，能滿足多信道工作的特殊場(chǎng)合。
• 厚模封裝、體積小，更適合嵌入式應(yīng)用。
• 微功率發(fā)射,具收發(fā)狀態(tài)指示。
• 高抗干擾能力和低誤碼率,傳輸性能優(yōu)良。
• 全路由表方式、路由建立算法先進(jìn)。
• 256字節(jié)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，大容量FLASH存貯器。
• 高可靠性，體積小，重量輕。
4.3.2,2數(shù)據(jù)分布接入單元的設(shè)計(jì)(采集器)DAU
數(shù)據(jù)接入單元（采集器）DAU，分為外接式和嵌入式，外接式主要是指數(shù)據(jù)的形成部分已是一個(gè)完整的形成體，并具有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，如帶485接口的電表等，該種數(shù)據(jù)接入單元只需配接相應(yīng)接口的FC-601/JB即可完成。嵌入式主要將FC-201/JB嵌入到 用戶的采集終端中形成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接入終端。在本次方案當(dāng)中我們選用FC-601/JB外接式采集器。一個(gè)采集器（DAU）可以帶32個(gè)485電表。
兩種終端分別圖示如下：


4.3.2.3集中器（DAU）技術(shù)指標(biāo):
•頻率范圍：483～486MHz
•調(diào)制方式：FSK 曼徹斯特編碼
•頻率穩(wěn)定度：±5ppm
•發(fā)射輸出功率：50mW
• 標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信距離：500 米
•接收靈敏度：-120dBm
•工作電壓：AC220V±30%
•環(huán)境溫度：-20℃～+55℃
•低功耗：接收時(shí)電流<18mA，發(fā)射時(shí)電流≤35mA
•串口波特率：1200bps，8bit數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)，1位停止位。
•數(shù)據(jù)傳送字節(jié)數(shù)：1次至少傳輸128字節(jié)以上的數(shù)據(jù)<