一、項目背景
隨著人們的生活水平不斷提高，老百姓對生活環境提出了更高的要求；在政府政策的鼓舞下，家居智能化得到了高速的發展。作為智能化產業鏈中的一環——智能抄表系統也同時得到了蓬勃發展。傳統的手工抄表方式費時、費力，準確性和及時性得不到保障，且會出現抄表員與用戶一些不愉快的尷尬局面，這已經不適應社會的發展需求了。這樣也對抄表提出了更高的要求，為此我們提出了新的抄表方案——無線抄表。 目前小區抄表基本有兩種數據傳輸方式，有線數據傳輸和無線數據傳輸。如果用有線來傳遞數據，技術簡單、成熟，易于實現；但施工布線工作量大，網線易受人為破壞，線路損壞后，故障點不易查找。如果使用無線系統，施工很簡單，系統好維護，故障好查找，因此無線抄表將成為抄表方式的發展主流。該方案主要針對小區居民電表的抄取。
二、 系統的分析與構建
系統組成：該系統在用電村或小區內組建的是四級抄表網絡，分別如下：
電表：是系統的第一級設備，是用戶用電量原始數據來源；
抄表終端：是系統的第二級設備，最多可以采集16只電表的電量，每個抄表終端內置有無線通信模塊；
手持抄表器：是系統的第三級設備，每一個手持抄表器內置有無線數傳模塊，可以根據指令與抄表終端通訊，取得抄表終端的電表信息；
管理中心計算機：是系統的最后一級，抄表人員將手抄機上的電表數據倒入計算機，進行統計分析；
無線抄表系統的構建：主要是無線網絡的構建，整個系統分為三個部分：數據采集部分，無線組網部分和數據管理部分。
1、數據采集部分：
數據分為命令數據和采集到的讀數，在整個系統中數據的傳輸都是以數據包的形式往外傳，命令包的傳輸方向與讀數數據包的傳輸方向相反。
數據采集是指讀取電表的數據，通過一定的傳輸方式把數據傳輸到數據管理端。數據采集器通過RS485總線與本層樓的各個電表連接，每個采集器裝有一個無線數傳模塊，其采集到的數據通過無線數傳模塊往外發送。其示意圖如圖1所示：
圖1
2、無線組網部分
專有名詞解釋：
上位機、下位機：是根據命令數據包的傳輸方向決定的，例如：A發命令給B，B接收到命令后就回傳數據給A，則A為B的上位機，而B為A的下位機。
無線組網又分為兩個部分的無線網絡：樓內部網絡和基站網絡。整個網絡采用樹型結構的組網形式。
無線網絡采用地址關聯、樹型結構的組網方式。每個無線裝置都有唯一的本機地址和唯一的上位機地址。每個數據包都帶有地址，其地址決定著數據的傳輸方向，是往上傳還是往下傳。當往下傳時接收端接收到的數據包里的地址與上位機地址相同，當往上傳時數據包里的地址就跟本機地址相同。當接收到數據包要轉發時，則對數據包進行重新打包發送出去，便于下一接收者辨認。
2． 1 樓內部網絡：
樓內部網絡是指一棟樓里面每層的采集器之間的無線組網，每個采集器都有其唯一的地址，作為與上下級通信的身份證明以及便于故障的定位和排除，是組成網絡的纜繩。
每層樓的采集器通過無線傳輸裝置直接把數據發給本棟樓基站，最后由基站發送出去。如果采集器與基站不能夠直接通信的，就采用中繼轉發。網絡遵行鏈路越短越好的原則。其數據傳輸如圖1所示。
2． 2 基站網絡：
基站網絡是指樓宇與樓宇之間的無線網絡。每棟樓的頂部都裝有一個基站，用于傳輸本棟樓采集到的數據和轉發其它樓宇的數據。每個基站都有其唯一的地址，并且知道其上位機地址。上位機是唯一的，而下位機可以為多數。網絡遵行鏈路越短越好的，能夠直接到達的不采用中繼。其組網示意圖如圖2所示：
圖2
圖2所示的基站網絡的樹型圖如圖3所示：
圖3
2．3 手持機
手持機是連接小區與管理部門的橋梁，手持機以無線的形式從小區總站下載數據并保存，然后利用有線把數據轉存到管理部分PC機里，管理部分還可以利用手持機在總站處發出抄表、閥控等指令，通過總站把指令傳給基站網絡直至下達到每個計量表，使得計量表作出相應的操作。
手持機的另一個用途就是設定系統中的所有無線裝置的地址。具體設定的方法在下文會介紹。
2．4 地址的設定
每個無線裝置都有兩個地址，一個是本機地址，一個是上位機地址，這兩個地址都可以任意的設定，設定好后可以永久的保存，也可以修改。
地址設定方法：首先啟動相應地址設定功能（本機地址設定和上位機地址設定），然后通過手持機或者其它的無線裝置發送地址設定命令和要設定的相應地址。
3、數據管理部分
抄表員只需要到每個小區的總站處把數據下載手持機上，然后利用手抄機通過有線把數據下載到PC機上，PC機通過數據庫對采集到的數據進行有效管理。管理數據庫利用我們公司自己設計的三表數據采集及管理系統。
三、 無線模塊
無線模塊選用由我們公司自主開發的無線遠程數傳模塊ZF-02，（模塊具有自動避讓功能，當監測到有模塊在發送數據時，它自己就不發送，直到監測無其它模塊發送數據才啟動發送功能發送要發送的數據，避免了干擾現象。）無線模塊是連接在采集器和基站上的，用于采集電表的讀量并存儲等待發送，模塊大部分時間處于睡眠狀態，但每閣一段時間自動醒來，檢測外界是否有喚醒信號（主要用于采集器抄取數據），如果檢測到喚醒信號，它將被喚醒并等待下一指令，執行相關操作。如果沒有喚醒信號，則又進入睡眠狀態。這樣一來，無線模塊的功耗就非常低，如果采用電池供電，可以達到1~3年。
技術參數：
發射功率：10mW
接收靈敏度：-112dbm
接收電流：≤17mA
發射電流：≤35mA
空曠距離：300m—500m
供電方式：3.3v-5v
頻率：免費頻段（433-480MHZ）
工作溫度：-40-80度
工作濕度：20%-80%無冷凝
四、 通信協議
在系統中，無線模塊與計量表之間的通信協議和數據格式是按照《中華人民共和國城鎮建設行業標準（CJ/188—2004）——戶用計量儀表數據傳輸技術條件》來通信和定義的。
五、 抄表系統后臺軟件以及特點：
對收集上來的電表數據進行分析處理。
電費管理功能：電費結算、電量匯總、線損計算。
電表管理功能：開戶、銷戶、換表。
查詢功能：電量查詢(按月、按年、按電表、按單位)等。
打印功能：各種表格打印(公布榜、臺帳、各種查詢、報警等)。
異常數據分析報警功能：零用戶匯總、異常用電戶(即：用電量波動大)分析報警。
與電業局信息管理系統數據交換功能：收集上來的電表數據可以上傳給電業局信息管理系統進行集中處理。
