無線遠傳燃氣表通過無線網(wǎng)絡與抄表設備，構成無線遠傳抄表系統(tǒng)。相對于有線遠傳抄表系統(tǒng)，無線遠傳抄表系統(tǒng)中各設備(包括集中器、采集器、無線遠傳燃氣表)之間無須布線，幾乎不受地理環(huán)境限制，具有更廣泛的適應性和擴展性。無線遠傳抄表系統(tǒng)總體投入成本低，其在數(shù)據(jù)報抄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和計費等方面都具優(yōu)勢。

隨著信息化進程的發(fā)展，越來越多的燃氣企業(yè)為了無線遠傳燃氣表的正常運行建立了自己的網(wǎng)絡維護部，雖然投入了大量人力，但是維護工程師的技術水平和經(jīng)驗決定了無線遠傳網(wǎng)絡系統(tǒng)是否能得到有效的維護。無線遠傳網(wǎng)絡系統(tǒng)是以無線通信技術為主要實現(xiàn)手段的現(xiàn)代化管理模式，本身的維護方式卻是手工方式。因此，建立一種儀表無線網(wǎng)絡系統(tǒng)的維護規(guī)范，讓無線遠傳燃氣表工作系統(tǒng)化、規(guī)范化、科學化，盡可能減少對維護人員技術和經(jīng)驗的依賴，是十分必要的。

無線遠傳燃氣表作為無線遠傳抄表系統(tǒng)中的一個節(jié)點，其應用的無線射頻技術具有以下特點。

①硬件資源有限：節(jié)點由于受到自身體積和功耗的限制，其計算能力、程序空間和內存空間比普通的計算機功能要弱很多，這一點決定了在節(jié)點操作系統(tǒng)設計中，協(xié)議層次不能太復雜。

②能量有限：無線遠傳燃氣表使用電池供電，能量有限是其一大特點，因此無線網(wǎng)絡算法要盡量降低計算復雜度和通信數(shù)據(jù)量，以節(jié)約能量，從而延長電池使用壽命。

傳統(tǒng)的無線遠傳燃氣表，安裝調試復雜，需要調整信號強度，選擇合適的位置，設置大量的參數(shù)，才能調試成功。如果系統(tǒng)在使用過程中加裝表具、換表，或者安裝其他設備時，原有的無線網(wǎng)絡會發(fā)生改變，需要技術人員現(xiàn)場設置調試，解決諸如此類非常繁瑣的日常運營問題。另外，無線信號強度會受周圍建筑物、電器、溫濕度等因素的影響而不斷變化。傳統(tǒng)的無線遠傳燃氣表通過加大信號發(fā)射功率或增加中繼器以維持網(wǎng)絡正常運行。當網(wǎng)絡中的設備發(fā)生故障時，其信號覆蓋范圍成為信號盲區(qū)，這既浪費資源，又不能保證網(wǎng)絡的快速恢復。因此需要一種能夠自動維護網(wǎng)絡的技術來解決這些問題。

燃氣表是計量器具，是收費的依據(jù)，與居民利益息息相關，而網(wǎng)絡狀態(tài)良好是表具可靠運行的關鍵。無線遠傳燃氣表從安裝使用開始就受到各種各樣環(huán)境因素的影響。對無線遠傳燃氣表而言，影響其正常工作的因素可分為外部因素和內部因素：外部因素是指微波爐、電冰箱、電磁爐等家電設備以及潮濕、油煙等環(huán)境因素；內部因素是指燃氣表本身元器件的老化，軟件故障和參數(shù)設置等。諸多因素使得已知和未知的故障伴隨著無線遠傳燃氣表的運行。基礎無線網(wǎng)絡維護工作不僅需要排除已發(fā)生故障，還要排除潛在的隱患，做好故障預防工作。如何減少人力投入進行網(wǎng)絡維護，達到網(wǎng)絡自動維護的目的，是無線遠傳燃氣表要解決的核心問題。

現(xiàn)在住宅建筑結構復雜，環(huán)境變化頻繁，為適應未知的、時變的網(wǎng)絡環(huán)境，實現(xiàn)網(wǎng)絡的自動維護、最大限度降低故障設備的影響區(qū)域，系統(tǒng)應創(chuàng)新地采用無線網(wǎng)絡動態(tài)自維護技術。網(wǎng)絡是一個動態(tài)的網(wǎng)絡，節(jié)點可以隨處移動，一個節(jié)點可能會由于電池能量耗盡或其他故障，暫時退出運行網(wǎng)絡。一個新節(jié)點也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡中。這些因素都會使網(wǎng)絡的拓撲結構隨時發(fā)生變化進而影響整個無線遠傳抄表系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此網(wǎng)絡應具有動態(tài)拓撲組織功能即網(wǎng)絡的動態(tài)自維護功能。系統(tǒng)周期性地自動維護網(wǎng)絡，能夠隨網(wǎng)絡中設備的增減、信號強弱的變化，及時搜索到最佳通信路徑，實現(xiàn)設備的免調試、免維護、即裝即用、快速組網(wǎng)。

傳統(tǒng)的無線遠傳燃氣表依靠提高單表發(fā)射功率實現(xiàn)遠距離的傳輸，系統(tǒng)安裝表具越多網(wǎng)絡負載越大，網(wǎng)絡越不穩(wěn)定。具備動態(tài)自維護的網(wǎng)絡系統(tǒng)各個燃氣表協(xié)同工作，系統(tǒng)安裝的表具越多，網(wǎng)絡路徑越多，網(wǎng)絡越健壯，而后通過中繼路由實現(xiàn)遠程傳輸。這種方式的優(yōu)點是減少了表具的功耗，增強了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，表具多路徑傳輸增強了可靠性。通過自維護技術，各項參數(shù)調整到最佳狀態(tài)．網(wǎng)絡質量得到改善。

無線遠傳抄表系統(tǒng)的組成架構是“無線遠傳燃氣表®采集器®集中器®管理中心”(見圖1)，通信方式采用半雙工通信。在無線遠傳抄表系統(tǒng)中，網(wǎng)絡動態(tài)自維護分為兩個層次，首先是集中器與采集器之間的網(wǎng)絡維護，其次是采集器與無線遠傳燃氣表之間的網(wǎng)絡維護。網(wǎng)絡動態(tài)自維護的實現(xiàn)原理是各設備設定唯一的通信識別碼，集中器周期地發(fā)送網(wǎng)絡偵聽包，偵聽無線信道活動狀態(tài)。當網(wǎng)絡空閑時(即無線遠傳抄表網(wǎng)絡系統(tǒng)中無數(shù)據(jù)信息傳遞時)，集中器以廣播形式發(fā)起網(wǎng)絡導航包，用于收集網(wǎng)絡中的設備信息，集中器信號范圍內的采集器將網(wǎng)絡導航包解碼后，提取出信號源的通信識別碼、傳輸路徑、中繼級數(shù)等信息更新到自身的通信鏈表中，并將自身唯一的通信識別碼和信號強度等狀態(tài)信息附加到網(wǎng)絡導航包中回傳給集中器，并刷新集中器與采集器間的通信鏈表。

 

采集器完成與集中器之間的通信網(wǎng)絡維護后開始對無線燃氣表進行網(wǎng)絡維護。采集器首先采用a信道向無線燃氣表發(fā)起喚醒電磁波，用于喚醒睡眠狀態(tài)的無線燃氣表，然后切換到b信道向無線燃氣表發(fā)送0級廣播，用于組織無線燃氣表通信路徑。采集器成功發(fā)送喚醒電磁波和0級廣播后，切換到c信道進入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，準備接收0級無線燃氣表回傳的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息。無線燃氣表節(jié)點被喚醒后立刻切換到b信道進入接收狀態(tài)，當接收到0級廣播組網(wǎng)命令后，則定義本級的無線燃氣表節(jié)點為0級無線燃氣表節(jié)點，并存儲自身級別和上級節(jié)點地址(每個節(jié)點只存儲一個上級節(jié)點地址，且自身級別在本次組網(wǎng)中不再改變)。被定級后的0級無線燃氣表節(jié)點馬上切換到c信道，并向上級(采集器)發(fā)送網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息。0級無線燃氣表節(jié)點上傳過網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息后，切換到a信道向下一級無線燃氣表節(jié)點發(fā)送喚醒電磁波，用來喚醒下一級無線燃氣表節(jié)點，而后切換到b信道發(fā)送l級廣播組網(wǎng)命令。0級無線燃氣表節(jié)點發(fā)送過1級廣播組網(wǎng)命令后，切換到c信道開始接收l級無線燃氣表節(jié)點上傳的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息，進而將1級節(jié)點的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息轉發(fā)到采集器。1級燃氣表節(jié)點上傳過網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息后，切換到a信道向下一級燃氣表節(jié)點發(fā)送喚醒電磁波，用來喚醒下一級無線燃氣表節(jié)點，而后切換到b信道發(fā)送2級廣播組網(wǎng)，組織下級的網(wǎng)絡，以此逐級類推直至組織N(0≤N≤9)級燃氣表節(jié)點，完成采集器與無線燃氣表間的網(wǎng)絡維護，采集器刷新此次的組網(wǎng)鏈表，并上傳組網(wǎng)鏈表到集中器，完成全網(wǎng)的自維護工作。另外，采集器發(fā)送的0級廣播組網(wǎng)命令中，設定超時時間，該超時時間也會被其他級別的無線燃氣表節(jié)點逐級廣播轉發(fā)，作用是告訴全網(wǎng)的無線燃氣表節(jié)點，什么時候進入休眠狀態(tài)，保證無線燃氣表的低功耗狀態(tài)。

集中器在上次網(wǎng)絡維護完畢后，等到網(wǎng)絡空閑時仍以廣播形式發(fā)起網(wǎng)絡導航包傳遞給周圍的采集器，如此循環(huán)下去，網(wǎng)絡中的設備(采集器、無線遠傳燃氣表)將會不斷收到攜帶周圍網(wǎng)絡結構的導航包，并不斷刷新自身的通信鏈表，各設備將會形成相互間的通信鏈路網(wǎng)，從而自動組建成多路徑、交織的通信網(wǎng)絡。在正常運行的狀態(tài)下，設置集中器的網(wǎng)絡維護時段對路徑維護，達到網(wǎng)絡自維護的目的。

①無中心：無線網(wǎng)絡中沒有嚴格的控制中心，所有無線燃氣表地位平等，是一個對等式網(wǎng)絡。節(jié)點可以隨時加入或離開網(wǎng)絡，任何節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡的運行，具有較強的抗毀性。

②自組織：無線網(wǎng)絡的布設和展開無須依賴于任何預設的網(wǎng)絡設施，節(jié)點通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調各自的行為，節(jié)點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網(wǎng)絡。

③節(jié)點數(shù)量眾多：對于一個管理區(qū)域的無線燃氣表來說，往往有成百上千只。節(jié)點分布非常密集，利用節(jié)點之間相對關聯(lián)來保證系統(tǒng)的冗錯性和抗毀性。

無線遠傳燃氣表促進了智能遠程管理系統(tǒng)的發(fā)展，從根本上改變了燃氣系統(tǒng)的管理模式，極大地提高了管理效率和降低了運營成本，突出了節(jié)能環(huán)保的主題。智能抄表系統(tǒng)的構建與當今普及的GPRS網(wǎng)絡相結合，使網(wǎng)絡動態(tài)自維護技術得以實現(xiàn)，以較少的投入建立遠程能源監(jiān)測與管理，保證供能有序、供需平衡，具有重要的實用價值和現(xiàn)實意義。