無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗硗ㄟ^無線網(wǎng)絡(luò)與抄表設(shè)備，構(gòu)成無線遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)。相對于有線遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)，無線遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)中各設(shè)備(包括集中器、采集器、無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗?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(yīng)性和擴展性。無線遠(yuǎn)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(jìn)程的發(fā)展，越來越多的燃?xì)馄髽I(yè)為了無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗淼恼＿\行建立了自己的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)部，雖然投入了大量人力，但是維護(hù)工程師的技術(shù)水平和經(jīng)驗決定了無線遠(yuǎn)傳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是否能得到有效的維護(hù)。無線遠(yuǎn)傳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是以無線通信技術(shù)為主要實現(xiàn)手段的現(xiàn)代化管理模式，本身的維護(hù)方式卻是手工方式。因此，建立一種儀表無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護(hù)規(guī)范，讓無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗砉ぷ飨到y(tǒng)化、規(guī)范化、科學(xué)化，盡可能減少對維護(hù)人員技術(shù)和經(jīng)驗的依賴，是十分必要的。

無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗碜鳛闊o線遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)中的一個節(jié)點，其應(yīng)用的無線射頻技術(shù)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(nèi)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(shè)計中，協(xié)議層次不能太復(fù)雜。

②能量有限：無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗硎褂秒姵毓╇姡芰坑邢奘瞧湟淮筇攸c，因此無線網(wǎng)絡(luò)算法要盡量降低計算復(fù)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(yuǎn)傳燃?xì)獗恚惭b調(diào)試復(fù)雜，需要調(diào)整信號強度，選擇合適的位置，設(shè)置大量的參數(shù)，才能調(diào)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(shè)備時，原有的無線網(wǎng)絡(luò)會發(fā)生改變，需要技術(shù)人員現(xiàn)場設(shè)置調(diào)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(yuǎn)傳燃?xì)獗硗ㄟ^加大信號發(fā)射功率或增加中繼器以維持網(wǎng)絡(luò)正常運行。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)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(luò)的快速恢復(fù)。因此需要一種能夠自動維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)來解決這些問題。

燃?xì)獗硎怯嬃科骶撸鞘召M的依據(jù)，與居民利益息息相關(guān)，而網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)良好是表具可靠運行的關(guān)鍵。無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗韽陌惭b使用開始就受到各種各樣環(huán)境因素的影響。對無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗矶?，影響其正常工作的因素可分為外部因素和?nèi)部因素：外部因素是指微波爐、電冰箱、電磁爐等家電設(shè)備以及潮濕、油煙等環(huán)境因素；內(nèi)部因素是指燃?xì)獗肀旧碓骷睦匣浖收虾蛥?shù)設(shè)置等。諸多因素使得已知和未知的故障伴隨著無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗淼倪\行?；A(chǔ)無線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)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(yù)防工作。如何減少人力投入進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)自動維護(hù)的目的，是無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗硪鉀Q的核心問題。

現(xiàn)在住宅建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)境變化頻繁，為適應(yīng)未知的、時變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動維護(hù)、最大限度降低故障設(shè)備的影響區(qū)域，系統(tǒng)應(yīng)創(chuàng)新地采用無線網(wǎng)絡(luò)動態(tài)自維護(hù)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)是一個動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，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(luò)。一個新節(jié)點也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中。這些因素都會使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時發(fā)生變化進(jìn)而影響整個無線遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有動態(tài)拓?fù)浣M織功能即網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)自維護(hù)功能。系統(tǒng)周期性地自動維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，能夠隨網(wǎng)絡(luò)中設(shè)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(shè)備的免調(diào)試、免維護(hù)、即裝即用、快速組網(wǎng)。

傳統(tǒng)的無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗硪揽刻岣邌伪戆l(fā)射功率實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳輸，系統(tǒng)安裝表具越多網(wǎng)絡(luò)負(fù)載越大，網(wǎng)絡(luò)越不穩(wěn)定。具備動態(tài)自維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各個燃?xì)獗韰f(xié)同工作，系統(tǒng)安裝的表具越多，網(wǎng)絡(luò)路徑越多，網(wǎng)絡(luò)越健壯，而后通過中繼路由實現(xiàn)遠(yuǎn)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(luò)的穩(wěn)定性，表具多路徑傳輸增強了可靠性。通過自維護(hù)技術(shù)，各項參數(shù)調(diào)整到最佳狀態(tài)．網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量得到改善。

無線遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的組成架構(gòu)是“無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗?reg;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(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)動態(tài)自維護(hù)分為兩個層次，首先是集中器與采集器之間的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，其次是采集器與無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗碇g的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)。網(wǎng)絡(luò)動態(tài)自維護(hù)的實現(xiàn)原理是各設(shè)備設(shè)定唯一的通信識別碼，集中器周期地發(fā)送網(wǎng)絡(luò)偵聽包，偵聽無線信道活動狀態(tài)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)空閑時(即無線遠(yuǎn)傳抄表網(wǎng)絡(luò)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(luò)導(dǎo)航包，用于收集網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備信息，集中器信號范圍內(nèi)的采集器將網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)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(luò)導(dǎo)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(luò)維護(hù)后開始對無線燃?xì)獗磉M(jìn)行網(wǎng)絡(luò)維護(hù)。采集器首先采用a信道向無線燃?xì)獗戆l(fā)起喚醒電磁波，用于喚醒睡眠狀態(tài)的無線燃?xì)獗?，然后切換到b信道向無線燃?xì)獗戆l(fā)送0級廣播，用于組織無線燃?xì)獗硗ㄐ怕窂?。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(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，準(zhǔn)備接收0級無線燃?xì)獗砘貍鞯木W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息。無線燃?xì)獗砉?jié)點被喚醒后立刻切換到b信道進(jìn)入接收狀態(tài)，當(dāng)接收到0級廣播組網(wǎng)命令后，則定義本級的無線燃?xì)獗砉?jié)點為0級無線燃?xì)獗砉?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?xì)獗砉?jié)點馬上切換到c信道，并向上級(采集器)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息。0級無線燃?xì)獗砉?jié)點上傳過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息后，切換到a信道向下一級無線燃?xì)獗砉?jié)點發(fā)送喚醒電磁波，用來喚醒下一級無線燃?xì)獗砉?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?xì)獗砉?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?xì)獗砉?jié)點上傳的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而將1級節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)到采集器。1級燃?xì)獗砉?jié)點上傳過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息后，切換到a信道向下一級燃?xì)獗砉?jié)點發(fā)送喚醒電磁波，用來喚醒下一級無線燃?xì)獗砉?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(luò)，以此逐級類推直至組織N(0≤N≤9)級燃?xì)獗砉?jié)點，完成采集器與無線燃?xì)獗黹g的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，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(hù)工作。另外，采集器發(fā)送的0級廣播組網(wǎng)命令中，設(shè)定超時時間，該超時時間也會被其他級別的無線燃?xì)獗砉?jié)點逐級廣播轉(zhuǎn)發(fā)，作用是告訴全網(wǎng)的無線燃?xì)獗砉?jié)點，什么時候進(jìn)入休眠狀態(tài)，保證無線燃?xì)獗淼牡凸臓顟B(tài)。

集中器在上次網(wǎng)絡(luò)維護(hù)完畢后，等到網(wǎng)絡(luò)空閑時仍以廣播形式發(fā)起網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航包傳遞給周圍的采集器，如此循環(huán)下去，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備(采集器、無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗?將會不斷收到攜帶周圍網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)航包，并不斷刷新自身的通信鏈表，各設(shè)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(luò)。在正常運行的狀態(tài)下，設(shè)置集中器的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)時段對路徑維護(hù)，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)自維護(hù)的目的。

①無中心：無線網(wǎng)絡(luò)中沒有嚴(yán)格的控制中心，所有無線燃?xì)獗淼匚黄降?，是一個對等式網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點可以隨時加入或離開網(wǎng)絡(luò)，任何節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行，具有較強的抗毀性。

②自組織：無線網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開無須依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)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(luò)。

③節(jié)點數(shù)量眾多：對于一個管理區(qū)域的無線燃?xì)獗韥碚f，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(guān)聯(lián)來保證系統(tǒng)的冗錯性和抗毀性。

無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗泶龠M(jìn)了智能遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的發(fā)展，從根本上改變了燃?xì)庀到y(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(gòu)建與當(dāng)今普及的GPRS網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，使網(wǎng)絡(luò)動態(tài)自維護(hù)技術(shù)得以實現(xiàn)，以較少的投入建立遠(yuǎn)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。