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最新整理无线远传燃气表网络动态自维护技术

1 概述
无线远传燃气表通过无线wang络与抄表设备，构成无线远传抄表系统。相
对于有线远传抄表系统，无线远传抄表系统中各设备(包括集中器、采集器、无
线远传燃气表)之间无须布线，几乎不受地理环境限制，具有更广泛的适应性和
扩展性。无线远传抄表系统总体投入成本低，其在数据报抄、数据统计分析和计
费等方面都具优势。
随着信息化进程的发展，越来越多的燃气企业为了无线远传燃气表的正常运
行建立了自己的wang络维护部，虽然投入了大量人力，但是维护工程师的技术
水平和经验决定了无线远传wang络系统是否能得到有效的维护。无线远传wang
络系统是以无线通信技术为主要实现手段的现代化管理模式，本身的维护方式却
是手工方式。因此，建立一种仪表无线wang络系统的维护规范，让无线远传燃
气表工作系统化、规范化、科学化，尽可能减少对维护人员技术和经验的依赖，
是十分必要的。
2 传统无线wang络系统的基本特点
无线远传燃气表作为无线远传抄表系统中的一个节点，其应用的无线射频技
术具有以下特点。
①硬件资源有限：节点 于受到自身体积和功耗的限制，其计算能力、程序
空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多，这一点决定了在节点操作系统设
计中，协议层次不能太复杂。
②能量有限：无线远传燃气表使用电池供电，能量有限是其一大特点，因此
无线wang络算法要尽量降低计算复杂度和通信数据量，以节约能量，从而延长
电池使用寿命。
3 wang络动态自维护的必要性
传统的无线远传燃气表，安装调试复杂，需要调整信号强度，选择合适的位
置，设置大量的参数，才能调试成功。如果系统在使用过程中加装表具、换表，
或者安装其他设备时，原有的无线wang络会发生改变，需要技术人员现场设置
调试，解决诸如此类非常繁琐的日常运营问题。另外，无线信号强度会受周围建
筑物、电器、温湿度等因素的影响而不断变化。传统的无线远传燃气表通过加大
信号发射功率或增加中继器以维持wang络正常运行。当wang络中的设备发生故
障时，其信号覆盖范围成为信号盲区，这既浪费资源，又不能保证wang络的快
速恢复。因此需要一种能够自动维护wang络的技术来解决这些问题。
燃气表是计量器具，是收费的依据，与居民利益息息相关，而wang络状态
良好是表具可靠运行的关键。无线远传燃气表从安装使用开始就受到各种各样环
境因素的影响。对无线远传燃气表而言，影响其正常工作的因素可分为外部因素
和内部因素：外部因素是指微波炉、电冰箱、电磁炉等家电设备以及潮湿、油烟
等环境因素；内部因素是指燃气表本身元器件的老化，软件故障和参数设置等。
诸多因素使得已知和未知的故障伴随着无线远传燃气表的运行。基础无线wang
络维护工作不仅需要排除已发生故障，还要排除潜在的隐患，做好故障预防工作。
如何减少人力投入进行wang络维护，达到wang络自动维护的目的，是无线远传
燃气表要解决的核心问题。
现在住宅建筑结构复杂，环境变化频繁，为适应未知的、时变的wang络环
境，实现wang络的自动维护、最大限度降低故障设备的影响区域，系统应创新
地采用无线wang络动态自维护技术。wang络是一个动态的wang络，节点可以
随处移动，一个节点可能会 于电池能量耗尽或其他故障，暂时退出运行wang
络。一个新节点也可能 于工作的需要而被添加到wang络中。这些因素都会使
wang络的拓扑结构随时发生变化进而影响整个无线远传抄表系统的稳定性，因
此wang络应具有动态拓扑组织功能即wang络的动态自维护功能。系统周期性地
自动维护wang络，能够随wang络中设备的增减、信号强弱的变化，及时搜索到
最佳通信路径，实现设备的免调试、免维护、即装即用、快速组wang。
4 wang络动态自维护的技术实现
传统的无线远传燃气表依靠提高单表发射功率实现远距离的传输，系统安装
表具越多wang络负载越大，wang络越不稳定。具备动态自维护的wang络系统
各个燃气表协同工作，系统安装的表具越多，wang络路径越多，wang络越健壮，
而后通过中继路 实现远程传输。这种方式的优点是减少了表具的功耗，增强了
wang络的稳定性，表具多路径传输增强了可靠性。通过自维护技术，各项参数
调整到最佳状态．wang络质量得到改善。
无线远传抄表系统的组成架构是“无线远传燃气表®采集器®集中
器®管理中心”(见图1)，通信方式采用半双工通信。在无线远传抄表系统
中，wang络动态自维护分为两个层次，首先是集中器与采集器之间的wang络维
护，其次是采集器与无线远传燃气表之间的wang络维护。wang络动态自维护的
实现原理是各设备设定唯一的通信识别码，集中器周期地发送wang络侦听包，
侦听无线信道活动状态。当wang络空闲时(即无线远传抄表wang络系统中无数
据信息传递时)，集中器以广播形式发起wang络导航包，用于收集wang络中的
设备信息，集中器信号范围内的采集器将wang络导航包解码后，提取出信号源
的通信识别码、传输路径、中继级数等信息更新到自身的通信链表中，并将自身
唯一的通信识别码和信号强度等状态信息附加到wang络导航包中回传给集中器，
并刷新集中器与采集器间的通信链表。

采集器完成与集中器之间的通信wang络维护后开始对无线燃气表进行wang
络维护。采集器首先采用a信道向无线燃气表发起唤醒电磁波，用于唤醒睡眠状
态的无线燃气表，然后切换到b信道向无线燃气表发送0级广播，用于组织无线
燃气表通信路径。采集器成功发送唤醒电磁波和0级广播后，切换到c信道进入
数据接收状态，准备接收0级无线燃气表回传的wang络数据信息。无线燃气表
节点被唤醒后立刻切换到b信道进入接收状态，当接收到0级广播组wang命令
后，则定义本级的无线燃气表节点为0级无线燃气表节点，并存储自身级别和上
级节点地址(每个节点只存储一个上级节点地址，且自身级别在本次组wang中不
再改变)。被定级后的0级无线燃气表节点马上切换到c信道，并向上级(采集器)
发送wang络数据信息。0级无线燃气表节点上传过wang络数据信息后，切换到
a信道向下一级无线燃气表节点发送唤醒电磁波，用来唤醒下一级无线燃气表节
点，而后切换到b信道发送l级广播组wang命令。0级无线燃气表节点发送过1
级广播组wang命令后，切换到c信道开始接收l级无线燃气表节点上传的wang
络数据信息，进而将1级节点的wang络数据信息转发到采集器。1级燃气表节