摘要：在我国经济实力逐渐壮大，科学技术不断创新的今天，无线远程抄表网络是新兴物联网技术的分支，其发展对物联网技术的普及具有重要意义。
关键词：无线远程；抄表网络；解决方案
引言
我国的科技领域正在高速的发展中，各个领域都有了前所未有的突破性进展，自动抄表系统,是指利用微电子、计算机网络以及传感等技术自动读取和处理仪表数据,将城市居民的用水、用电、用气等信息加以综合处理的自动化系统。
1无线网络技术在电力系统应用现状
进入二十一世纪以来，依托数字技术的发展，无线通信网络呈现出快速发展的态势，数字和射频电路制造技术、超大规模集成电路和便携式移动设备等技术的普及应用，为无线通信技术在电力系统中的应用奠定了基础。现代无线通信技术主要是允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络的无线网络，应用在电力系统中，主要涉及无线网络的数据通信网络，现在我国电力系统已基本建成了较为完备的分级电力数据网络。随着网络覆盖面的扩大，无线网络和有线网络互为备份，使发电厂与变电站自动化监控系统、电网调度自动化系统、电网负荷管理系统、电力CAD系统、供电管理信息系统等电力系统的无线网络发展趋势日趋明显。
2无线远程抄表网络解决方案
2.1 LoRa
LoRa技术是由Semtech公司发布的一种面向无线传感网络与控制应用的通信技术，属于低功耗物联网通信技术中的一员。LoRa物理层上主要在433MHz/868MHz/915MHz等Sub-GHz授权频段中运行，信道带宽125kHz并采用半双工模式，可实现0.3kbps~50kbps的传输速率，能够实现-148dBm的接收灵敏度；结合线性调频扩频调制技术和前向纠错编码技术，以实现更强的抗干扰性和安全性。目前，基于LoRa技术研发的MAC协议只有LoRaWAN协议，它是由LoRa联盟发布的，针对集中式的星型拓扑结构而设计的。根据LoRa通信过程中终端设备与网关之间的上行下行信息需求，LoRaWAN协议特定将LoRa终端设备定义了三种不同的工作模式，分别为Class A、Class B和Class C。终端在一个时间内只能允许工作于一种模式，以实现不同的业务模型和省电模式。当前Class A工作模式因能够满足抄表应用的省电需求而被广泛应用。在Class A模式下不主动进行终端设备的下行链路发送，而在上行链路传输后存在两次很短的下行链路接收窗口。终端设备可根据LoRaWAN协议并结合自身的通讯需求对传输时隙进行随机微调从而实现省电。根据LoRaWAN协议，LoRa网络架构由四部分构成:终端节点(包含传感器)、网关/中继、网络服务器、应用服务器。LoRa技术网络层采用透明传输的中继作为网关，连接LoRa终端设备和后端网络服务器；LoRa网关与网络服务器间通过标准IP连接。
2.2数据采集器和路由器的硬件设计
数据采集器的主要功能是采集电表数据并上传至传感器网络，或者接收路由器的命令并下达到电表。数据采集模块由主控芯片CC2530、电源模块、RS-485调理电路、功率放大调理电路、数据存储模块、复位模块以及时钟模块组成。为方便数据采集器的部署，电源部分采用高能锂离子电池供电方案。另外，考虑到电表数据不需要频繁采集，为了节省能耗，数据采集器采用睡眠-唤醒-正常工作的循环模式，其通信时间与休眠时间的占空比为0.05%～0.5%，满足抄表行业的要求。路由器设备利用ZigBee网络的路由能力，用于增强网络的稳定性和扩大覆盖范围，路由器不需要与电表通信，其硬件结构减少了RS-485调理电路，其他部分与数据采集器类似。
2.3通信通道
通信通道也就是自动抄表系统中仪表数据与控制信号传输的路径，可以分为上行通道和下行通道两部分。上行通道指的是传输控制器与管理中心计算机之间的通信线路，下行通道是指数据采集器与传输控制器之间的通信线路。下行通道主要包括：抄表终端采集器，它是采集和传输各电表的读数以及监控电表运行状态的设备，一般安装在电表箱或者电表内。③通信通道是整个自动抄表系统中最低端的设备，但对于整个系统的实现具有决定性作用。通信通道一般由无线数据收发、信号采集和控制三个部分组成。无线数据收发是通信通道的技术核心，现在一般采用高集成度的专用短距离、无线数传芯片CC1020，这种芯片具有功耗小、控制功能多的特点。控制单元一般采用高速单片机MSP430，其特点是控制功能强，功耗小的特点，这两类芯片共同的特点是操作简单、准确性高。
2.4 GSM无线网络在远程抄表系统设计中的应用
（1）系统硬件设计。1）数据信息采集模块。该模块是整个终端的重要组成部分之一，其核心为单片机，经过技术与经济性综合比选后，决定采用51系列的单片机，其优点是体积小、功耗低、可靠性高、运算速度快，能够在较短的时间内完成数据的采集、转换、计算及存储。2）手机模块。该模块能够通过GSM移动无线网络的SM S业务收发数据。SM S业务最为显著的特点是无需拨号便可建立连接，能够将需要传输的信息加上目的地发送到SM S服务中心，再由中心负责将该信息转发给用户，这样一来，便可将采集到的数据信息随时发送给主控制站。3）RS485模块。目前绝大多数智能电表都具有485数字接口，终端可通过相关规约对数据信息进行采集。然而在部分山区，有些用户仍然使用的是机械表，这类表计不具备485接口，想要实现数据采集就必须对表计进行改造，由此会使投资成本增大。（2）系统软件设计。1）通信软件。主要包括无线拨号、电表参数设置等。其中参数设置功能可对电表内的时钟以及各种参数进行设置，如电表底数、抄收起止时间等。2）管理软件。该软件主要包含以下几个模块：操作和取消注册、档案管理、数据查询与管理等。其中数据查询模块能够提供完备的报表方案，而数据管理模块则能将上个月数据缺失的用户罗列出来，确保了用户数的完整性，为用电统计提供了可靠依据。
2.5 ZigBee技术
ZigBee是一种无线连接技术的商业化命名，该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用。国际上，IEEE 802.15.4工作组及ZigBee联盟共同致力于该无线连接技术的推广工作，其中，IEEE 802.15.4工作组主要负责制定ZigBee物理层及MAC层的协议，其余协议主要参照和采用现有标准，以便于今后不同厂商设备的互连互通；ZigBee联盟则负责高层应用及市场推广工作。而于2002年成立的ZigBee联盟如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司的加入。目前，Freescale、TI等国际巨头都已推出了比较成熟的ZigBee开发平台。ZigBee标准基于802.15.4协议栈而建立，具备了强大的设备联网功能，它支持三种主要的自组织无线网络类型，即星状结构、网状结构(Mesh)和簇状结构，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。
结语
综上，远程抄表系统的设计无疑是适应当前电力系统自动化建设的需要。在实践中还需要我们广大电力工作者不断总结经验，推动这一技术的发展。
参考文献
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[2]陈劲松，陈澍，李来伟.电能表自动抄表系统设计的思考[J].农村电气化，2001，23（12）：40-41.