淺談無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗淼默F(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

廖瑞

內(nèi)江華潤燃?xì)庥邢薰?四川 內(nèi)江 641100

隨著城市燃?xì)獾钠占皯?yīng)用和信息通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，無線遠(yuǎn)傳通信燃?xì)獗碓诮嗄臧l(fā)展迅速。城市燃?xì)庑袠I(yè)為了更好的抄表遠(yuǎn)程管理，多數(shù)已將原有的普通膜式表和IC卡表逐步更換為適應(yīng)智慧燃?xì)獍l(fā)展和企業(yè)需求的無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗?。下面就我國目前無線遠(yuǎn)傳表的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行介紹和探討。

無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗硎且晕⑻幚砥骱蜔o線通訊模塊為核心，通過無線方式與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的燃?xì)獗?。它在基表上安裝了傳感器、處理器、液晶屏、通訊設(shè)備和閥門等部件，是一種集微電子、通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的新型燃?xì)獗?，也是燃?xì)馄髽I(yè)提高信息化水平和計量管理水平的重要技術(shù)手段。

無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗泶笾驴梢苑譃橐韵聨最悾?/p>

1、按數(shù)字化轉(zhuǎn)換方式分為：脈沖計數(shù)式、光電直讀式、數(shù)字圖像識別式

2、按抄表方式分為：現(xiàn)場點(diǎn)抄、現(xiàn)場集抄、遠(yuǎn)程集抄

3、按信息流向分為：單向、雙向

4、按傳輸通信技術(shù)分為：無線電調(diào)制解調(diào)通信技術(shù)遠(yuǎn)傳表和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)傳表。無線電調(diào)制解調(diào)通信技術(shù)又細(xì)分為：FSK、GFSK、LoRa三種技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)細(xì)分為：GPRS、NB-loT技術(shù)。

無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗淼募夹g(shù)發(fā)展和更新?lián)Q代主要體現(xiàn)在傳輸通信技術(shù)方面，因此以下從該方向探討我國城市燃?xì)庑袠I(yè)無線遠(yuǎn)傳表的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。

調(diào)制解調(diào)通信技術(shù)是利用無線電技術(shù)進(jìn)行傳輸，燃?xì)獗?、采集器、集中器均安裝無線射頻模塊，表、采集器、集中器之間通過無線組網(wǎng)方式進(jìn)行通信。采集器將燃?xì)獗淼臄?shù)據(jù)進(jìn)行收集，由集中器通過GPRS/CDMA進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)傳表、采集器、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、后臺管理系統(tǒng)等組成。調(diào)制解調(diào)通信技術(shù)從2005年左右開始推廣應(yīng)用，目前已經(jīng)歷了3代技術(shù)發(fā)展。

第一代FSK調(diào)制解調(diào)通信技術(shù)

FSK技術(shù)即頻移鍵控技術(shù)，是使用較早的一種傳輸方式，它用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。該技術(shù)抗衰減、抗噪聲相對較差，因此通訊距離較短、容易受環(huán)境干擾。它采用人工路由組網(wǎng)，單表順序連接，采集器定期主動采集燃?xì)獗淼臄?shù)據(jù)并儲存, 工作人員采用手持抄表器與采集器現(xiàn)場通信采集。相較其它調(diào)制解調(diào)技術(shù)耗時費(fèi)力，且因采用單表順序組網(wǎng)，抄表效果受掛表率因素影響，是最早開始應(yīng)用的無線遠(yuǎn)傳表。

第二代GFSK調(diào)制解調(diào)通信技術(shù)

GFSK技術(shù)即高斯頻移鍵控技術(shù)，是在FSK調(diào)制之前加上一個高斯低通濾波器來限制調(diào)變后的信號頻譜寬度，在通信上能限制頻譜寬度的傳輸并降低功率消耗，具有功率譜集中、頻譜較窄等特性。相比FSK技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸更穩(wěn)定、抗干擾性能提升、傳輸速率加快。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上采用自組網(wǎng)，單表相互連接、傳導(dǎo)，統(tǒng)一與集中器通信，集中器通過公網(wǎng)遠(yuǎn)程傳輸至后臺管理系統(tǒng)。該技術(shù)具有抄表效率高的特點(diǎn)，節(jié)省了人力現(xiàn)場采集。但因燃?xì)獗砥髽I(yè)的私有協(xié)議，各廠家燃?xì)獗砭咧g不具有互換性。

第三代LoRa調(diào)制解調(diào)通信技術(shù)

2015年以后通信技術(shù)逐步發(fā)展到第三代LoRa技術(shù)（即通常所說的擴(kuò)頻通信技術(shù)），擴(kuò)頻通信是將頻譜擴(kuò)展后再進(jìn)行傳輸，其傳輸信息所用信號的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬。但LoRa技術(shù)不僅包含擴(kuò)頻技術(shù)，還融合了前向糾錯編碼技術(shù)以及數(shù)字信號處理技術(shù)。LoRa與FSK、GFSK調(diào)制方式相比具有以下優(yōu)勢：第一，通信距離遠(yuǎn)10倍左右；第二，模塊兼容FSK、GFSK模式；第三，低功耗使得電池壽命延長；第四，提供了超過FSK的同步信道間隔抑制改進(jìn)。LoRa技術(shù)無線遠(yuǎn)傳表擴(kuò)大了無線通訊鏈路的覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離無線傳輸，功耗降低，抗干擾性、抗衰減性和數(shù)據(jù)保密性都得以提高。目前已成為國內(nèi)主流的的無線技術(shù)，基于LoRa擴(kuò)頻技術(shù)的無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗斫陙硪驳玫窖杆侔l(fā)展。

上述三種技術(shù)無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗韽谋举|(zhì)上講都是“小網(wǎng)+大網(wǎng)”的模式，在小范圍內(nèi)人工組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，再通過公共網(wǎng)絡(luò)與后臺管理系統(tǒng)通信。由于存在人工組網(wǎng)、電源解決較難、各廠家協(xié)議接口不統(tǒng)一不兼容等問題給后期燃?xì)馄髽I(yè)運(yùn)維帶來一定不便。物聯(lián)網(wǎng)燃?xì)獗韯t摒棄了短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)而采用移動公共通信網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)燃?xì)獗碇饕ㄟ^通信運(yùn)營商的GSM/GPRS無線公網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳及控制，物聯(lián)網(wǎng)燃?xì)獗頉]有中間傳輸網(wǎng)絡(luò)，不用組網(wǎng)，類似于手機(jī)，每只表數(shù)據(jù)直接通過公網(wǎng)傳輸，主要有2種技術(shù)。

GPRS物聯(lián)網(wǎng)表技術(shù)

GPRS是基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)表采用的GPRS通信技術(shù)有兩種：GPRS短信方式和GPRS流量方式。均是以燃?xì)獗頌榛A(chǔ)，增加GPRS通信模塊和手機(jī)SIM卡，目前多數(shù)仍采用移動通信技術(shù)2G模塊，也可視需求采用4G模塊。它采用電信運(yùn)營商的授權(quán)頻段通信，只要在公網(wǎng)覆蓋范圍均可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，網(wǎng)絡(luò)成熟、信號穩(wěn)定，具有傳輸距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性強(qiáng)、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)不同廠家表具的互換，既可以集中使用也可以零散單獨(dú)使用，燃?xì)獗碇苯优c后臺管理系統(tǒng)通信。但存在功耗較大、信號覆蓋盲區(qū)、SIM卡管理繁瑣、2G通信技術(shù)更替的風(fēng)險和不足。

NB-loT物聯(lián)網(wǎng)表技術(shù)

NB-IoT是基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。是近兩年非?；鸨男屡d技術(shù)，NB-IoT支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗少、架構(gòu)優(yōu)等特點(diǎn)。它由華為公司主導(dǎo)制定，2016年6月由3GPP正式發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)。相比傳統(tǒng)GSM，它一個基站可以提供10倍的面積覆蓋且室內(nèi)穿透力強(qiáng)。一個200KHz頻率扇區(qū)能支持10萬個海量連接。因其低功耗的特點(diǎn)，電池使用壽命得以延長。目前單個連接模塊不超過5美元，隨著普及應(yīng)用模塊價格會得到進(jìn)一步下降。近年智慧城市逐步興起，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，部分燃?xì)獗砥髽I(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)NB-loT物聯(lián)網(wǎng)表的商業(yè)化應(yīng)用，少數(shù)燃?xì)馄髽I(yè)已開始探索試用。預(yù)計未來幾年該技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)表會快速推廣普及。

綜上所述，無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗淼陌l(fā)展和更新?lián)Q代主要是表現(xiàn)為通信技術(shù)的發(fā)展。伴隨電子、網(wǎng)路、通信技術(shù)的進(jìn)步，燃?xì)獗淼闹悄芑瓦h(yuǎn)程管理服務(wù)將作為一條主線貫穿始終，傳輸通信技術(shù)的發(fā)展水平將決定燃?xì)獗碇悄芑瓦h(yuǎn)程管理服務(wù)的實(shí)現(xiàn)效果。隨著智慧城市的興起、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算的應(yīng)用，基于LoRa調(diào)制解調(diào)通信技術(shù)的無線遠(yuǎn)傳表和基于NB-loT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)表將會是未來幾年城市燃?xì)馄髽I(yè)無線遠(yuǎn)傳表發(fā)展應(yīng)用的主流。