計量自動化系統(tǒng)電能量數(shù)據(jù)采集中信號放大器的應(yīng)用探究

胡綺文

摘 要：目前，我國偏遠(yuǎn)山區(qū)、新建小區(qū)、地下室等地方信號覆蓋進(jìn)度比較滯后，存在大面積的手機(jī)信號盲區(qū)，這部分區(qū)域往往就是所謂的遠(yuǎn)程無線計量的“黑區(qū)”。信號盲區(qū)不僅對通信設(shè)備的正常運(yùn)作產(chǎn)生極大阻礙，還阻礙計量抄表終端、計量自動化系統(tǒng)之間電能量數(shù)據(jù)的有序傳輸。本文探究信號放大器的應(yīng)用原理，通過對信號薄弱的自動化抄表終端中增設(shè)信號放大器，致使三大運(yùn)營商基站信號得以增益放大，進(jìn)而提供良好的通信環(huán)境。有效地解決計量自動化系統(tǒng)GPRS或CDMA等通信盲點的技術(shù)難題，提高了計量自動化采集終端上線率。

關(guān)鍵詞：通信盲點;信號放大器;數(shù)據(jù)采集;計量自動化系統(tǒng)

0? 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和社會進(jìn)步，帶動了鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口遷移至城市，由于城市人口密度大，用電客戶的需求量也隨之日益激增。供電企業(yè)為了方便管理和電能量數(shù)據(jù)采集，已將無線遠(yuǎn)程抄表列入日常化、規(guī)范化。將現(xiàn)場居民的日常用電情況和用電數(shù)據(jù)通過GPRS或CDMA等上行通訊通道，準(zhǔn)確無誤地傳送到計量自動化系統(tǒng)后臺主站。新建設(shè)的小區(qū)一般將電表和自動化抄表終端都安裝在地下配電室。一方面，地下室信號受墻體影響巨大，變得非常薄弱。另一方面，新建小區(qū)與三大運(yùn)營商甚至未達(dá)成信號覆蓋協(xié)議。沒有網(wǎng)絡(luò)信號就沒有傳輸可言。這成為遠(yuǎn)程抄表的巨大阻力。因此，通過加裝信號放大器增強(qiáng)信號，提高抄表率成為迫在眉睫的任務(wù)。

1? 計量自動化抄表原理

計量自動化系統(tǒng)是一套涵蓋全網(wǎng)各種計量點及終端的系統(tǒng)，是數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、分析、統(tǒng)計和計量管理于一體的應(yīng)用平臺。它由計量自動化主站、通信通道和計量自動化終端組成，是電力企業(yè)營銷自動化中不可或缺的部分。首先，現(xiàn)場計量終端對程序進(jìn)行初始化及復(fù)位，利用485總線、載波等下行通道將電能信息傳輸?shù)浆F(xiàn)場終端。隨后，終端模塊對來自電能表的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析后保存。再由上行通道（即通信通道）將數(shù)據(jù)傳送到主站系統(tǒng)，同時執(zhí)行主站下發(fā)的各項命令。

2? 常見問題和解決方法

上線率是計量自動化系電能量統(tǒng)數(shù)據(jù)完整性的重要保障，與計量抄表終端正常運(yùn)行息息相關(guān)，是計量自動化系統(tǒng)深化應(yīng)用的重要體現(xiàn)。在計量自動化抄表終端日常運(yùn)行維護(hù)中，除了終端本身發(fā)生故障外，影響在線率最大的因素是通信信號強(qiáng)弱程度。同時，信號問題也會引起終端模塊的故障。此外，導(dǎo)致終端離線的也可能是終端電源、模塊、天線等。

（1）穩(wěn)定的通信信號是計量自動化抄表終端與主站之間高質(zhì)量傳輸數(shù)據(jù)重要保障。GPRS能持續(xù)穩(wěn)定地連接主站，由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在一定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Q定。不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，容易出現(xiàn)GPRS掉線，進(jìn)而制約著計量自動化抄表終端上線。供電企業(yè)針對偏遠(yuǎn)山區(qū)、地下室、新建小區(qū)等區(qū)域的現(xiàn)場信號情況進(jìn)行研究，經(jīng)過大數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，上述區(qū)域的無信號或信號薄弱程度尤其嚴(yán)重。目前，三個運(yùn)營商的信號覆蓋范圍已遍布全市，但新建小區(qū)、地下配電室通信信號始終欠佳。如：計量自動化抄表終端安裝在偏遠(yuǎn)山區(qū)，其信號常常發(fā)生跨地區(qū)來回切換，極其不穩(wěn)定，甚至不能正常接收。地下室的信號局限性來源于墻體、地面的空間屏蔽，即室外與室內(nèi)信號參差不齊，最終導(dǎo)致負(fù)控終端掉線。新建小區(qū)的情況主要是前期三大運(yùn)營商的信號覆蓋進(jìn)度比較滯后，應(yīng)適當(dāng)增加更多基站，能有效提高信號發(fā)射功率。但由于通信運(yùn)營商會考慮了自身運(yùn)營成本的緣故，全方位覆蓋信號的需求依舊無法滿足。歸根到底，為了更好解決上線問題，供電企業(yè)應(yīng)主動采用增加基站或提高發(fā)射功率的措施。

（2）在計量自動化抄表過程中，終端通信模塊需靠較大的瞬間工作電流來維持正常傳送。若抄表終端出現(xiàn)中斷或是短路等電源問題，將直接影響其傳輸數(shù)據(jù)的速度以及準(zhǔn)確性。現(xiàn)階段，所有的計量自動化抄表終端已設(shè)定內(nèi)部自檢功能，正常工作狀態(tài)下，LED指示燈會不斷閃爍;當(dāng)電源失常時，LED指示燈則呈現(xiàn)常亮狀態(tài)。另一方面，在計量自動化系統(tǒng)中也能瞬時監(jiān)測抄表終端的電流問題。對于此類故障，應(yīng)該及時更換計量自動化抄表終端。

（3）計量自動化抄表終端一般采用工業(yè)級通信模塊，高質(zhì)量的通信傳輸離不開一個好的通訊模塊。在抄表終端的正常運(yùn)行中，偶爾出現(xiàn)掉線的情況可能由信號強(qiáng)度與當(dāng)前的SIM卡制式不匹配引起;通訊模塊與終端本身不兼容或通訊模塊已壞;SIM卡槽的連接片接觸不良或通訊模塊的插頭已氧化也可能導(dǎo)致通信模塊異常運(yùn)作。對于此類故障，應(yīng)及時更換合適的、兼容的通信模塊;根據(jù)現(xiàn)場情況，更換手機(jī)卡的運(yùn)營商或?qū)⒏鼡Q卡制式的方式將4G信號轉(zhuǎn)為終端支持的2G制式。

綜上所述，當(dāng)自動化抄表終端不上線的原因五花八門，來源于終端電源、通信模塊、天線等問題時，供電企業(yè)都能通過更換終端、通信模塊、天線等傳統(tǒng)運(yùn)維方式來解決。但面對運(yùn)營商信號問題，供電企業(yè)往往通過自主加裝無線信號放大器的方式，提升配電室信號強(qiáng)度，從而更好地解決地下室抄表終端的上線率難題。

3? 信號放大器原理及技術(shù)參數(shù)要求

3.1信號放大器原理

通信信道是用來溝通計量自動化系統(tǒng)主站與現(xiàn)場終端或下級單位主站系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的通信介質(zhì)，常用的通信通道包括碼分多址CDMA（Code-Division Multiple Access）、通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS （Genegral Packet Radio Service）、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)、公用電話交換網(wǎng)PSTN（Public Switched Telephone Net-work）、專線等。信號放大器已被普遍應(yīng)用，將室外基站信號有線接入，通過下行鏈路放大后轉(zhuǎn)接到室內(nèi)，通信信號可有效覆蓋整個用電區(qū)域內(nèi)。使室內(nèi)的信號盲區(qū)能夠獲得信號，計量自動化主站與抄表終端能夠保持高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳送。

3.2技術(shù)參數(shù)要求及施工安裝

為確保信號放大器發(fā)揮出最大的作用，供電人員應(yīng)當(dāng)掌握相關(guān)技術(shù)參數(shù)要求，嚴(yán)格按照其對溫度、濕度、天線長度等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理安裝。具體參數(shù)及性能及注意事項如下：

1）室外天線長度需滿足在208mmx178mmx 40 mm范圍內(nèi);

2）室外溫度應(yīng)滿足-45°C+80°C;室內(nèi)溫度范圍為-45°C;

3）濕度范圍不大于85%;

室外、室內(nèi)主機(jī)相輔相成，需同時安裝。室外基站模塊施工安裝時，首先，將信號放大器安裝至通信信號覆蓋強(qiáng)度至少達(dá)19及以上的位置。其次，安裝室內(nèi)主機(jī)需配置220V以下電源，在這種電源下能將引入的無線信號不斷增益放大，為模塊進(jìn)行分析、存儲、傳輸數(shù)據(jù)提供強(qiáng)有力的作用。最后，將放大信號通過同軸線連接到室內(nèi)處理模塊中，使盲區(qū)配電室的信號得以穩(wěn)定遍布。

4? 實施效果

現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)信號差，但距離較強(qiáng)信號源100米范圍內(nèi)的住宅小區(qū)、地下室宜采取安裝整套信號放大器設(shè)備的方式，獲取信號。用戶運(yùn)維班組根據(jù)后臺主站的故障清單對此類用戶進(jìn)行運(yùn)維分析。如：新建小區(qū)某泰城的配電房在車庫里，偏遠(yuǎn)山區(qū)的某嶺養(yǎng)豬場專用臺變在半山腰上，都是無發(fā)正常上線的用戶。供電企業(yè)對其安裝信號放大器后，應(yīng)用效果比較顯著。截至2019年12月，自從計量自動化終端加裝了信號放大器以來，終端上線率大大提升到99.86%的穩(wěn)定水平。

5? 結(jié)語

近些年，供電企業(yè)將信號放大器應(yīng)用到計量自動化系統(tǒng)電能量數(shù)據(jù)采集中，取得顯著成效。加裝信號放大器不需要布放很長的線路，安裝流程簡便，可就近解決，性價比高。既能有效解決抄表數(shù)據(jù)傳送難的問題;又能避免計量自動化系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和綜合應(yīng)用的不及時，大大提高了采集終端上線率。同時，為打造優(yōu)質(zhì)服務(wù)切實優(yōu)化營商環(huán)境，不斷提升營銷管理水平和客戶服務(wù)水平，最終獲得供電方與用電方之間的雙贏效益。

參考文獻(xiàn)：

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