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1 概述:
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)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(wú)論從大、中城市，還是小型城鎮(zhèn)以至于到農(nóng)村，無(wú)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(guó)成立以來(lái)都發(fā)生了巨大的變化，目前我國(guó)的電力發(fā)展已經(jīng)過(guò)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(guó)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(guó)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(lái)的全球信息化浪潮，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)落后的嚴(yán)峻形勢(shì)已引起了有關(guān)部門(mén)的高度重視。我國(guó)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(guó)際INTERNET網(wǎng)的接通和國(guó)家投入巨資建設(shè)“金”字工程，我國(guó)信息化建設(shè)的龐大工程已開(kāi)始啟動(dòng)。作為我國(guó)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(mén)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(guó)的健康發(fā)展、推廣和應(yīng)用給電力部門(mén)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(guó)電力部門(mén)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(mén)的管理和決策帶來(lái)了很多的不便，更重要的是電力管理部門(mén)無(wú)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(mén)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(kāi)發(fā)出了CFDA無(wú)線專網(wǎng)抄表系統(tǒng).

2.方案原則:
我公司本著“友則誠(chéng)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(kāi)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(wú)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(wú)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(wú)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(lái)解決無(wú)線傳輸區(qū)域覆蓋受限的問(wèn)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(wú)線頻率復(fù)用，實(shí)現(xiàn)大區(qū)域的無(wú)線接入組網(wǎng)。
CFDA 解決的主要問(wèn)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(wú)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(wú)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(wú)線數(shù)據(jù)接入平臺(tái)，是一個(gè)無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(guò)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(wú)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(zhǎng)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(guó)際上通用ISM數(shù)傳頻率。
• 內(nèi)置硬件和軟件看門(mén)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)<