随着城市居民住宅建设和农村小城镇建设日益发展，独立电能表数量迅速增多，抄表计量也日趋复杂，东仪态公司于2002年开发了基于485总线的远程集抄系统，并在实际工程中得到广泛的应用，受到了客户的好评，部分系统迄今仍正常运行。近年来用电形势越来越紧张，分时电价已势在必行。

传统总线方式抄表和电力线载波抄表属于有线自动抄表，其中RS485总线方式抄表结构简单，易于实现，但施工布线工作量大，线路易损坏，不易维护，最主要的是RS485总线节点数受限，不适于大规模的集中抄表；电力线载波抄表借用现有的电力线网络，节省了线路费用，但我国电力线通信环境复杂多变，载波信号深受干扰，抄表数据稳定性可靠性和实时性很低，电力线载波抄表系统在市场上很少使用。采用GSM／GPRS技术的自动抄表系统属于无线自动抄表系统，该系统使用电信服务商无线通信网络，覆盖范围广，能同时满足农村和城市的集中抄表，但GSM／GPRS技术需要支付网络接人费，另外GSM／GPRS系统的硬件成本较高，使GSM／GPRS无线自动抄表系统费用过高，不能被市场广泛接受。

为此我司采用无线传感网络技术（简称：WSN）结合CDMA/GPRS技术研发了新一代远程无线集抄系统，很好地解决上下段信道的数据传输问题，采集系统真正做到了远程采集、实时采集、 高性价比。

一、WSN网络技术介绍

WSN技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，是一组基于IEEE 802．15．4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的技术。它支持3种主要的自组织无线网络类型，即星型网(sty)、集群树状网(Cluster Tree)和网状网(Mesh)三种拓扑。网状网是一种高可靠性的Ad Hoc网络，网状网的拓扑结构如下图所示.

WSN网状网络结构图

和集群树状网不同的是具有路由功能的节点相互间可以直接路由信息，所以网状网通过自组织和无线路由功能可提供多个数据通信路径。当最优的通信路径发生故障时，网状网会在冗余的其他路径中选择最合适的路径供数据通信，因此，网状网有效缩短了信息传输时延并提高了网络通信的可靠性。并可多到65 000个无线数传模块组成无线数传网络，每个网络节点间的距离可以从标准的75 m到扩展后的几百米，甚至几千米。无线数据传输速率高达250kb／s。

无线WSN网络集中抄表系统采用网状网结构的WSN无线技术实现底层采集器与集中器间的数据通信，通过CDMA/GPRS网络实现集中器与抄表中心之间的数据传输。对于居民小区或农村小镇抄表终端分布较密集、距离较近的情况，基于WSN技术的无线组网能很好地解决自动抄表系统下段信道出现的问题。

二、系统结构组成介绍

无线WSN网络集中抄表系统整体采用分布式体系结构，用电管理中心与集中器之间(上层)数据的采集采用星型结构；集中器与采集器之间(下层)数据的采集采用网状网结构。无线抄表系统总体结构如图I所示。

无线抄表系统总体结构图

上层通信以电力局中心的系统主站为中心，通过GPRS/CDMA网络与分散于各物业小区的集中器连接，形成1对N的连接形式，实现集中器和数据中心系统的实时在线连接；下层通信包括集中器对电表参数的采集、存储、转发，以及转发上位机下达的指令和对电表进行控制操作等。出于成本与通信可靠性的考虑，设计了采集器。每栋居民楼设置一个采集器，电表通过RS一485总线与采集器进行通信，采集器通过WSN终端节点与小区中心的WSN中心节点及集中器进行通信。示意图如下：

采用低成本的WSN无线组网技术，结合GPRS/CDMA网络组建了一个无线传输信道，缩短了单段的传输距离，削弱了信道衰减与干扰的影响，提高了信道传输的稳定性。

该无线抄表系统具有以下优点：

(1)电表抄录数据及时、准确，系统的传输容量大。

(2)可对电表设备进行远程控制、参数调整、开关等控制操作。

(3)安装、维护方便，不需要进行专门布线。

(4)集中抄表范围广，GPRS网络覆盖范围广，WSN技术使扩容无限制。实际应用中，根据抄表用户的不同分布，可灵活地构建抄表的无线网络。甚至可以将WSN无线模块集成到电能表中，从而完全实现居民区集中抄表、不用布线、快速组网。

三、系统及主要模块功能介绍

3.1  系统主要功能

一、系统通过电能表的485总线数据接口或脉冲信号方式传输给采集器。采集器巡检各电能表485总线数据或接收到多路脉冲信号后进行处理或计数，并将结果存储。

二、采集器与集中器的通信采用无线WSN模块，采集器平时处于接收状态，当接收到集中器的操作指令时，按照指令内容操作，将本采集器有关数据通过无线WSN模块送至集中器。

三、集中器可以定时或实时的对下辖的采集器进行数据抄收，并进行存贮。当上级设备—管理中心计算机调用数据时，则将所存贮的数据打包送上。管理中心计算机可以对集中器，并通过集中器对采集终端进行各种操作。

3.2主要模块功能

3.2.1 管理软件(DY-05JR)

管理软件(ＤＹ-05JR)对整个系统进行管理，通过辖下的集中器可以随时调用系统内任一表计的数据，并对数据进行处理。同时可以对系统内设备发出各种指令。

u 读取和设置各种计量数据、管理参数。

u 费用的统计、查询、备份、报表、收费单生成。

u 电能表管理：设置电能表原始参数、地址、费率及其状态。

u 费率管理：可任意设定多种费率。

u 小区管理：对各小区设置通信参数。

u 用户管理：管理和控制每个单位的用量、时间等；管理用户的结算方式等。

u 事务日志管理。

u 系统管理功能：管理操作人员及其权限；各种系统安装数据，各种通信设置。

u 定时抄表功能：对系统所有表计进行定时抄表，每天最少抄一次，抄表次数可设定并保留末次抄表数据。

u 实时抄表功能：实时抄取任一表计当前数据及状态。

u 自动校时功能：定时抄表时自动较正系统内装置的时间。

u 断电功能：用户违章时或欠费可切断电、水、气。

u 断线检测功能：信号线接触不良或断线时，系统自动显示。

u 防窃功能：对系统内违章行为进行监督。

u 超载报警功能：用户用量超过计量表最大值的1.2倍时报警。

u 掉电数据保留功能：系统或某设备断电时，数据长期保留。

u 短路检测功能：信号线短路时，系统自动显示。

u 心跳监测功能：对每个采集器、集中器、无线传输模块的心跳数据进行实时监测。

u 短信报警功能：当出现心跳数据异常或其他报警信息时，将根据设置要求发短信至相关人员。

3.2.2集中器（DY-05JJ）

集中器是整个系统的桥梁，用于终端管理、数据缓存。集中器一方面接收来自管理中心计算机的各种操作命令并下传采集终端；另一方面，将采集终端的各种信息回传管理中心计算机，同时还存储所辖表计的数据和有关参数，并具有定时抄收采集终端（智能表）数据，实时临视采集终端（智能表）的工作状态等功能。                                    嵌入式安装型

户外安装型

主要技术参数

·通信接口：上行：RS-232，下行： RS485。

·通信速率：600、1200、4800、9600、14400bps

·掉电数据保存时间：≥20年

·工作方式：连续                                          

·电源：AC220V±20%   50±1Hz

配置方法

集中器与管理中心计算机的通信，广域通过互联网、CDMA/GPRS网等方式进行。

一般情况下，一台集中器可管辖一个小区或一个变压器供电范围内的表计，如果有多台集中器，则可通过集中器的内部设定开关，将多台集中器设定为主从方式，集中器可通过内部编码开关，设置该集中器的编号地址。

3.2.3采集模块（DY-05JC-M）、（DY-05JC-S）

采集模块（DY-05JC-M）可采集8个表计的电脉冲信号、采集模块（DY-05JC-S）可轮巡采集16个数字式电能表并进行数据转换和存贮。它的作用是对用户表的进行数据采集处理，接收来自集中器发来的各种操作命令，向集中器回送表计数据。对声违章、欠费用户实施警告和控制。

主要技术参数

·输入信号：TTL、COMS脉冲信号、RS485（符合多功能电能表通讯规约DL/T645）

·脉冲信号传输距离：≤300米（TDR-05JC-M）

485总线传输距离：≤1200米（TDR-05JC-M）

·数据速率：600、1200、5800、9600bps

·参数设置方式：管理中心计算机                          

·终端容量：1～8路（TDR-05JC-M）、1～16路（TDR-05JC-Z）

·工作方式：连续

·工作电压：AC220V±20%   50±1Hz

配置方法

采集器安装在电表箱内或电表箱附近适当的地方。打开采集上盖，可看到脉冲输入信号接线插座，每一个插座对应一个表号，脉冲信号有无源和有源两种方式，根据信号源的类别，有不同的联线方法。

3.2.4 WSN网传输模块（DY-05JQW-Y）

DYR-05JQW传输模块用于节点之间不超出100米范围的任何场所，DYR-05JQW-Y传输模块用于节点之间不超出1200米范围的任何场所，负责上下行的数据通讯传输。

主要技术指标：

·通讯方式： 2.4G无线射频技术

·通信距离：节点之间≤100米（ＤＹ-05JＱW）、≤1200米（ＤＹ-05JＱW-Y），相互中继，自动组网，最多可支持65,000个节点

·工作状态：数据转发

·数据速率：≥250Kbps

·传送方式：全双工

·工作方式：连续

·工作电压：DC5V

配置方法

WSN网传输模块用于采集模块与集中器之间的信号传输。就近与采集器、集中器信号线直接相接，如信号无法正常传输，可在节点之间增加节点。

3.2.5 CDMA/GPRS无线传输模块（DY-05JYW）

CDMA/GPRS无线传输模块主要用于小区集中器或

与供电公司管理计算机之间的远程数据传输

主要技术指标：

·通讯方式： 公用CDMA/GPRS无线网络

·通信距离：无线

·工作状态：数据转发

·数据速率：CDMA≥153.6Kbps、GPRS≥115.2        CDMA/GPRS无线传输模块

·传送方式：全双工

·工作方式：连续

·工作电压：DC12V

配置方法

CDMA/GPRS无线传输模块就近与集中器RS232端口或小区中心管理计算机的串口直接相接，通过CDMA/GPRS网络与供电局链接于互联网的中心管理计算机进行数据交互。

3.3 远程抄表采集器

智能远程抄表系统节省时间、人力、物力、提高工作效率，降低物业成本，准确及时地将住户所使用的三表(电表、水表、气表)数据显示出来，为实现小区科学、系统的物业管理提供了有效的解决方法。智能远程抄表系统的核心是提供了一个控制信号采集和数据传输的平台，可远程对三表进行参数设置、实时监控和故障判断。