通信信號(hào)覆蓋用電信息采集終端解決方案

王唯

[摘要]針對(duì)無線公網(wǎng)通信如何解決用電信息采集終端信號(hào)覆蓋提出解決方案。

[關(guān)鍵詞]采集終端 信號(hào) 覆蓋

用電信息采集系統(tǒng)是國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。該系統(tǒng)通過GPRS/CDMA、230 MHz無線專網(wǎng)、短距離無線、光纖等多種方式，實(shí)現(xiàn)主站與終端的雙向數(shù)據(jù)傳輸。其中，無線公網(wǎng)由于其覆蓋范圍廣、系統(tǒng)容量大、能方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，成為用電信息采集系統(tǒng)最重要的通信方式之一。但實(shí)際應(yīng)用中約10%的用電信息采集終端的安裝點(diǎn)比較特殊造成無線公網(wǎng)信號(hào)弱，不能支持穩(wěn)定可靠的終端通信。若僅針對(duì)這些位置進(jìn)行光纖覆蓋，投資過大，嚴(yán)重影響了“全覆蓋、全采集”的用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)。因此，如何低成本解決特殊情況下采集終端的公網(wǎng)信號(hào)覆蓋問題成為用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵。

一、特殊安裝位置分析及影響

1、密封的金屬配電箱柜。目前配電柜大多采用金屬外殼，用電信息采集終端等相關(guān)設(shè)備安裝在金屬配電箱柜內(nèi)。由于金屬外殼對(duì)無線電信號(hào)的屏蔽作用，導(dǎo)致采集終端的無線電信號(hào)強(qiáng)度不足，無法保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的通信。在這種環(huán)境下運(yùn)行的采集終端往往在安裝調(diào)試環(huán)節(jié)均能順利與主站通信、上線并調(diào)試成功，但在實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常斷線或超時(shí)。其主要原因是安裝調(diào)試期間，為便于調(diào)試，金屬配電箱柜門打開，信號(hào)通過打開的柜門傳出，終端信號(hào)正常，而調(diào)試結(jié)束后，柜門關(guān)閉，金屬外殼的屏蔽作用造成終端信號(hào)強(qiáng)度不足，終端無法正常通信。

2、地下配電房。當(dāng)前城市建設(shè)中，越來越多的配電房設(shè)在地下室。由于地下室的墻體很厚且具有網(wǎng)狀鋼筋，無線信號(hào)被屏蔽，部分地下配電房甚至完全沒有無線公網(wǎng)信號(hào)。如果地下配電房配置金屬外殼的箱柜，則信號(hào)屏蔽程度更嚴(yán)重。在這種環(huán)境下安裝的終端多數(shù)無法與主站通信，不能正常上線運(yùn)行。

3、偏僻山區(qū)。偏遠(yuǎn)山區(qū)地廣人稀，移動(dòng)信號(hào)覆蓋面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及市區(qū)，不少地方無GPRS信號(hào)或信號(hào)不穩(wěn)，無法滿足GPRS終端通信的需求。但這些地方有部分地區(qū)有其他的移動(dòng)通信網(wǎng)覆蓋，如：CDMA。

二、信號(hào)覆蓋的解決方案

根據(jù)周圍無線公網(wǎng)信號(hào)的類型、安裝情況等提出以下幾種信號(hào)覆蓋解決方案。

1、采用外置天線。金屬配電箱柜對(duì)無線信號(hào)具有較強(qiáng)的屏蔽作用，若采集終端僅采用內(nèi)置天線其接收的無線公網(wǎng)信號(hào)將大大減弱，影響正常通信。若采用外置天線，將信號(hào)接收天線安裝在箱體外部，則能有效避免金屬箱體對(duì)無線信號(hào)的屏蔽，增強(qiáng)采集終端接收的無線信號(hào)。但外置天線通常采用普通細(xì)饋線，對(duì)信號(hào)有一定的衰減，其使用距離受限，一般在5m以內(nèi)。

2、采用高增益天線。若信號(hào)受到較大物體（如建筑物）遮蔽，采集終端需更長(zhǎng)的信號(hào)延伸，則可采用高增益天線方案。高增益天線的工作原理是將接收到的無線信號(hào)放大后，由低損耗饋線將信號(hào)送至通信模塊。高增益天線對(duì)信號(hào)進(jìn)行了一定的放大，延伸信號(hào)距離，一般可用于50m以下的傳輸距離。但由于饋線傳送的是高頻信號(hào)，饋線老化嚴(yán)重時(shí)信號(hào)衰減嚴(yán)重，實(shí)際應(yīng)用中建議距離不超過30m。

3、采用RS-485通信延長(zhǎng)線。若遮蔽信號(hào)的物體更為龐大，采集終端需進(jìn)行更長(zhǎng)距離的信號(hào)延伸，則可采用RS-485通信延長(zhǎng)線方案。其基本思路是將原來組裝在一起的終端與無線公網(wǎng)通信模塊分離，終端本體安裝位置不變，通信模塊安裝在有公網(wǎng)信號(hào)的地方，將終端與通信模塊之間的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS-485信號(hào)后傳輸。理論上RS-485接口的通信距離可達(dá)1km，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明可延伸達(dá)300m以上。

4、采用信號(hào)放大器。上述方案只適用于單個(gè)采集終端的信號(hào)覆蓋，若多個(gè)采集終端安裝在同一空間（如處于同一個(gè)地下室），需同時(shí)對(duì)這一系列的采集終端進(jìn)行信號(hào)覆蓋，則可采用信號(hào)放大器的方案。信號(hào)放大器是利用一組天線接收無線公網(wǎng)信號(hào)的無線中繼設(shè)備，它將信號(hào)放大后通過電纜傳輸。在室內(nèi)部署一組天線，可達(dá)到局部信號(hào)覆蓋的目的，功能與通信運(yùn)營(yíng)商的直放站類似。

三、信號(hào)覆蓋建議

1、信號(hào)延伸距離在5m以內(nèi)，宜采用外置長(zhǎng)天線。為保證通信質(zhì)量，在條件允許的情況下，原選用內(nèi)置天線的采集終端應(yīng)更換成外置天線，將天線引到金屬配電箱體外。

2、應(yīng)綜合考慮通信可靠性、施工維護(hù)方便性、經(jīng)濟(jì)性等，選擇合適的信號(hào)延伸方案。信號(hào)延伸距離在5-30m時(shí)，建議采用高增益天線方案，信號(hào)延伸距離在30m以上，建議采用RS-485通信延長(zhǎng)線方案，同一配電房有4臺(tái)及以上終端，可考慮安裝信號(hào)放大器，該方案對(duì)施工技術(shù)要求高，應(yīng)將天線引到信號(hào)較好處。

3、應(yīng)對(duì)天線、通信延長(zhǎng)線和引出的通信模塊等采取防水、防外界損壞措施。RS-485通信延長(zhǎng)線方案的通信線應(yīng)使用套管保護(hù)，接頭質(zhì)量應(yīng)可靠，并確保安裝工藝良好，避免投運(yùn)后接觸不良造成通信故障。

4、采用CDMA通信方式時(shí)，可參照GPRS通信的各種方案進(jìn)行信號(hào)延伸。

結(jié)束語：通信信號(hào)覆蓋問題是用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)過程中的基礎(chǔ)問題，本文總結(jié)了用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)過程中遇到的諸多問題，并給出多種解決方案。實(shí)踐證明，該系列方案能有效解決信號(hào)覆蓋問題，提高信息采集成功率，具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。