摘　要：介紹基于具有中繼功能的無線遠傳燃氣表的無線遠傳抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用自動路由結(jié)合動態(tài)路徑的方法，解決了無線遠傳抄表系統(tǒng)通信距離短的問題。

關(guān)鍵詞：無線遠傳抄表系統(tǒng)  智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表  中繼功能  自動路由  動態(tài)路徑  通

信距離

Way for Extending Communication Distance of Wireless Remote Meter Reading System

Abstract：The structure of wireless remote meter reading system of wireless remote gas meter with relay function is introduced．The problem of short communication distance of wireless remote meter reading system is solved by automatic routing combined with dynamic path．

Key words：wireless remote meter reading system；intelligent network gas meter；relay function；automatie routin9；dynamic path；communication distance

1　概述

隨著我國城鎮(zhèn)燃氣事業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)人工入戶抄表的局限性日益突出，如入戶難、效率低、用戶惡意欠費難以解決等。隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了IC卡燃氣表、有線遠傳燃氣表、短信燃氣表、無線遠傳燃氣表等新型智能燃氣表。無線遠傳燃氣表存在的最大問題是無線信號的傳輸距離短，往往使用手持采集器上門抄表，仍然避免不了人工上門的過程。與其他智能燃氣表相比，無線遠傳燃氣表為抄表提供了更加理想的解決方案^[1-3]。鑒于無線遠傳燃氣表存在的問題，筆者提出一種配置智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表(具有中繼功能的無線遠傳燃氣表)的無線遠傳抄表系統(tǒng)，以延長無線遠傳抄表系統(tǒng)的通信距離。

2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

配置智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表的無線遠傳抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖l。無線遠傳抄表系統(tǒng)包括智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表、采集器、集中器、數(shù)據(jù)中心等。

①智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表

智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表配置了電子模塊(由射頻模塊、讀數(shù)轉(zhuǎn)換器等組成)，電子模塊不僅用于數(shù)據(jù)的采集、傳輸，還可作為中繼點，從而延長了無線通信距離。智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表內(nèi)置了電動閥門，在特定情況下可實現(xiàn)自動關(guān)閉閥門，如燃氣泄漏、電子模塊電壓不足時。對于欠費用戶，數(shù)據(jù)中心經(jīng)集中器、采集器對欠費用戶的智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表下發(fā)關(guān)閥指令，電子模塊接收指令后可實現(xiàn)關(guān)閥動作，待欠費用戶繳納費用后再開啟閥門。

②采集器

采集器的主要任務(wù)是通過無線射頻模塊轉(zhuǎn)發(fā)集中器與智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表間的通信數(shù)據(jù)：a．采集下屬各個智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表的數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)上傳至集中器，1臺采集器可管轄250只智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表。b．將集中器下發(fā)的指令(如關(guān)閥指令)下發(fā)至下屬的智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表。

③集中器

集中器配置了GPRS模塊、無線射頻模塊，GPRS模塊通過Internet與數(shù)據(jù)中心進行通信，無線射頻模塊負責與下屬各個采集器的通信。集中器接收來自數(shù)據(jù)中心的指令，下發(fā)至下屬各采集器，并收集各采集器上傳的數(shù)據(jù)最終上傳至數(shù)據(jù)中心。

④數(shù)據(jù)中心

燃氣公司管理人員通過數(shù)據(jù)中心對集中器發(fā)出指令，對智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表進行遠程控制，并實時監(jiān)控智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表的運行情況。負責燃氣用戶信息的管理，實現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表上傳數(shù)據(jù)的儲存、費用計算、故障顯示、信息分析等各種管理功能。

3　關(guān)鍵技術(shù)

智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表與采集器之間的通信采用了燃氣表間互為中繼點的方法。傳統(tǒng)的無線遠傳燃氣表一般采用點對點的通信方式，還有一部分采用帶路徑的表間傳輸，但基本上采用固定路徑。固定路徑必須在燃氣表安裝完成后，人工生成路徑，這無疑給燃氣公司帶來很大的工作量。而智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表采用了“自動路由”方案，即在智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表安裝完成以后，每個智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表自動搜索周圍可聯(lián)通的智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表，然后自動生成路由。

在實際環(huán)境中無線信號易受到外界環(huán)境的影響，如城市無線電波、建筑圍護結(jié)構(gòu)等。因此，在實際應(yīng)用中并不能保證每個燃氣表每次均能把數(shù)據(jù)上傳至采集器，也不能保證采集器每次下發(fā)的指令準確無誤地到達燃氣表。信息在傳輸中均可能出現(xiàn)斷路，甚至前一次使用過的通路當前時刻成為斷路。當出現(xiàn)這種情況時，配置智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表的無線遠傳抄表系統(tǒng)會判斷通斷隋況，然后生成新的路徑，這種技術(shù)被稱為“動態(tài)路徑”。

①  自動路由

在智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表安裝成功后，智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表搜索周圍可以與其進行可靠通信的其他智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表，然后將這些智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表的ID儲存在數(shù)據(jù)中心中，形成路由表。路由表借鑒了地圖投遞包裹的思想，當網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)給網(wǎng)絡(luò)上的另一個節(jié)點(目標節(jié)點)時，就必須知道把數(shù)據(jù)發(fā)送到何處，并且要知道通過什么路徑把數(shù)據(jù)發(fā)到目標節(jié)點。在實際應(yīng)用中，采集器往往不能直接連接到目標燃氣表，通常需要找到一條路徑與目標燃氣表進行連接，路由表就儲存著這些路徑信息，就像地圖一樣，為實現(xiàn)采集器與目標燃氣表的連接提供路徑信息。由以上分析可知，采用自動路由的方法，理論上目標燃氣表只要能與其相鄰的任意一只燃氣表聯(lián)通，則目標燃氣表便可與采集器形成通路，極大地延長了通信距離。

路由表是在智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表安裝后，由數(shù)據(jù)中心通過指令自動生成的。該指令讓每只智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表以及采集器搜索周圍的可聯(lián)通節(jié)點，并將這些可聯(lián)通節(jié)點儲存到路由表中，最終生成每只智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表到采集器的路由。

②動態(tài)路徑

動態(tài)路徑是指當采集器對某只智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表發(fā)送指令不通時，選擇一條新路徑的方法?，F(xiàn)有的大部分無線遠傳燃氣表采用固定路徑的方法，當其中一只燃氣表出現(xiàn)問題時將出現(xiàn)斷路情況，因此固定路徑方法的可靠性不高。動態(tài)路徑的方法是在一條路徑不通時，配置了智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表的無線遠傳抄表系統(tǒng)將自動搜索一條新的路徑，這是基于路由表的一種搜索。搜索過程是在數(shù)據(jù)中心或采集器內(nèi)部進行運算(運算采用廣度優(yōu)先搜索算法)完成，不

涉及硬件的無線通信，因此搜索一條新路徑的時間通常為ms級。

4　結(jié)語

智能網(wǎng)絡(luò)燃氣表能夠有效解決燃氣公司抄表中遇到的諸多問題，節(jié)省了大量人力物力。燃氣公司可對燃氣表進行實時監(jiān)控，對惡意欠費的用戶可以實施遠程關(guān)閥。自動路由、動態(tài)路徑技術(shù)能夠真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時準確地遠距離傳輸。

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本文作者：陳聯(lián)國

作者單位：平頂山燃氣有限責任公司