网络特点：
● 先进的自组网技术，自动组网、网络故障自愈、即装即用，安装、管理、维护简单快速；
● 网状网络拓扑，传输可靠，总体单次抄收成功率大于99.8%；
● 工作于470—510MHz免费频段；
● 动态频率适应技术，抗干扰能力强；
● 多跳网络结构，环境适应性强，节点数量和网络覆盖范围伸缩性强；
● 分布式DHCP，地址资源利用充分，网络容量大；路由开销小。
● 无线网络跨层优化设计，抄收高实时性高、传输高可靠、节点低功耗
系统功能特点：
● 实时、可靠的远程电能集抄；
● 高可靠的远程断送电；
● 减少线损，节能降耗；
● 领先的远程（无卡）预付费方案；
一、对比现有其它技术，无线自组网是电能数据集抄、实时监控及中低压
用电管理的优选方案
公共事业机构，尤其是供电部门，一直在不懈努力实现计量管理的自动化，从而解决目前存在的一系列用电管理难题，如线损高、人工抄表效率低、电费结算实时性差，中小动力用户的监控、防窃电、限电、对关口及配变计量的监测，等等。一套满足我们要求的自动集抄和配网自动化系统是解决上述难题的关键。该系统应具备：
● 高可靠的通信信道（包括当前可靠性和未来可预见的可靠性）；
● 网络化，智能化；
● 集抄和监控系统应同时囊括小区中小动力三相多功能表和单相表；
● 高的抄收成功率；
● 实时的系统抄收响应；
● 依供电部门要求, 通过网络可实现表计远程断送电和远程预付费功能；
● 低的差错率（残余差错率趋向于零）；
● 符合使用国的技术标准；
● 非常便利的施工安装；
● 便于供电部门的资产管理；
● 优异的性能价格比；
自动集抄和配网自动化系统由智能表计、配网终端、主站后台管理和数据库以及通信信道装置组成。对通信信道而言，又分为上行信道（主站与配网终端之间）和下行信道（配网终端与数量庞大的表计之间）。当前主站后台管理系统、数据库及智能表计已趋于成熟。而且随着2.5G移动数字网的大量应用，基于“通用分组无线业务”GPRS（General Packet Radio Service）、CDMA和我国自组知识产权的TD_SCDMA第三代移动通信技术等通信网的上行信道已迈入实用化阶段。但“last mile” 即最后一公里的下行信道成为瓶颈。从集中器到用户的表计，直至不久以前，下行信道尚无真正可行的解决方案。由于“last mile” 面临用户数量大，现场环境复杂（有些甚至相当恶劣），通信媒介质量低，成本压力大等一系列难题。目前市场上可获取的方案包括：有线RS485、电力线载波（PLC）以及无线点对点（手持无线PDA或无线抄表车）等。有线RS485或MBUS作为一种专用有线通信信道，其通信可靠，但要作为一种通用方案，要求将所有表计用导线连接起来，这类似新建一个全国范围有线网，从工程施工的角度来看，几乎不可行。
目前市场上出现了个别无线方案，但大都存在的技术和应用上的缺陷。无线手持PDA走抄和无线抄表车，因为没有根本解决实时和效率的问题，很难成为主要的解决方案。ZigBee技术虽然比起普通的无线方案有了网络的概念，但若将其用于电能数据采集领域，则存在许多问题。
1．scW_AMIS无线自组网技术与ZigBee技术的比较
比较项目 | 470—510MHz scW_AMIS无线自组网技术 | 2.4GHz ZigBee 技术 |
最大发射功率： 按国家无线电管理委员会法规《信部无[2005]423号》有关无线发射功率的规定 | 50mW | 10mW |
通讯覆盖范围、绕射能力，以及环境适应能力。 | 频段相对较低，波长相对较长，信号传输衰减相对较小，单跳传输距离较长。 同样由于波长相对较长，具有良好的绕射能力，适应各种社区和楼宇环境。 | 2.4G频段的无线信号，波长相对较短，信号传输衰减相对较大，单跳传输距离较短。 同样由于波长相对较短，绕射能力不强，在社区和楼宇环境中更加依赖多跳中继和高增益天线。增加了节点数量、传输延迟，工程和维护费用提高。 |
与其它无线系统的相互干扰 | 470~510MHz 频段作为无委会2005年10月新颁布的无线计量仪表频段，与其他无线系统的相互干扰少。 采用自适应跳频技术，避免与本频段其它无线设备的相互干扰。 | 2.4GHz已有众多运行中的无线系统，如无线局域网Wi-Fi,数字无绳电话，蓝牙等，尤其是无线局域网已大量在居民楼使用，造成ZigBee网络与其他无线网络相互干扰较严重。 |
更贴近电能集抄需求 | 吸收无线网状网络技术之特点，专门针对集抄应用自主研发，并工作于更优越的1GHz以下频段，较少受制于国外技术壁垒。 采用通用无线芯片，易于多供应商供货，具有本国自主知识产权，成本亦优势。 | 照搬用于家电及楼宇自动化技术，不适于覆盖范围较大的电能集抄。 采用国外专用ZigBee芯片，存在受制于其它国家的风险，而且成本不具竞争力。 |
2．低压电力线载波(PLC)技术存在的问题
对于PLC技术而言，虽然利用现有的低压供电网，无需铺设新线，但目前PLC的应用还存在许多问题：
抄收成功率低。PLC在低压电网上所面临的主要问题包括：高衰减（有高达130dB的记录）、低阻抗、谐波干扰和污染严重（尤其是大量的变频负载）、几乎不可预测的拓扑结构，等等。使得PLC技术在国内的应用步履维艰。即使采用有序扩频、跳频、多载波调制、正交调制、链码自适应调制、纠错、跳时、拓扑自适应中继等技术措施，PLC仍然无法提供实时可靠的抄收。
● 信道衰减
根据重庆大学电信工程学院对低压电网的现场实测，低压电网载波信道在500KHZ以下频段最大衰减可达120－130db（参阅【电子技术应用】杂志1998年第一期）（120db等于100万倍衰减）。假如单纯依靠物理层通信实现数据采集，载波通信芯片或模块的物理层通信能力至少要超过130db。
现在城市电网配电变压器出口大多采用低压电缆，而这条电缆上的衰减，往往就可以达到60db以上！加上低压电网的功率因数补偿电容的影响，在低压电网不采取任何一次回路隔离阻波技术措施条件下，这对载波通信芯片或模块的物理层通信能力，就是一个严峻的考验。
造成衰减的原因包括：
◆ 线路衰减：其中包括电缆的分布电容造成的相间衰减、对地衰减，还有高频趋肤效应造成的线路阻抗衰减；
◆ 负载引起的线路衰减剧烈变化；
◆ 功放阻抗失配造成的衰减；
◆ 线路节点引起的高频信号反射，特别是线路类别变化的节点，反射更加严重，架空线与电缆接头可能造成80％信号功率反射（约7db衰减）；
◆ 多径衰落引起的高频信号衰减；
● 干扰
低压电网谐波干扰源主要有：变频电器、节能灯、大功率电机(电梯、水泵等)。
例如我们测到的四管日光灯最大干扰可以达到120dbμv，干扰频率在90khz左右游动。其他如劣质手机充电器、节能灯、变频空调……等，干扰发射也十分严重！而且是全频段干扰！它们将降低接收信噪比，导致通信失败。
所以说，低压电网的通信环境比较恶劣，而且波动范围很大，一般的加大发射信号幅度、提高接收灵敏度、改变调制方式、自动增益控制、多载波发射、跳频通信技术、分组传送……等技术措施，对于信道的剧烈波动的高衰减与广谱强干扰较难发挥作用。
未来低压电网特性的不可预见及不可控，是PLC难以逾越的另一个障碍。即使PLC系统在初期验收时能够正常工作，但并不能保证未来电网有新的用电设备加入后，PLC产品仍能成功抄收。
3．无线抄表技术的优势
基于无线自组网技术，用于电能数据自动采集，监控及远动，具有许多传统技术不具备的优势：
极高的抄读可靠性（经scW_AMIS无线自组织网络的一次抄读成功率优于99.8%, 真正满足对于数据的实时性要求，是控制线损和实时监控的技术基础）；
足够的数据带宽（可将大数据量的三相多功能电表囊括在同一网络内，实现对重点用户的监控。而低数据率的现有载波技术，无法完成这一任务）；
可实现先进而可靠的用电管理手段，如：远程（无卡）预付费（基于可靠的信道，购电金额从后台直接下发至表计，可取消难以管理的各类电能卡）；远程断送电（此功能需要电表支持远程断送电功能）。
二．基于无线自组网技术的远程集中抄表及用电管理系统解决方案
1．系统总体构架如图1所示。
图1 基于无线自组网技术远程集中抄表及用电管理系统( scW_AMIS)
一个典型的scW_AMIS无线自组网远程集抄及用电管理系统由以下各部分组成:
● 内嵌无线抄表模块的各种电子式电能表, 如单相表, 内置远程通断继电器单相表, 内置远程通断继电器单相预付费表, 三相多功能表, 内置远程通断继电器三相预付费表等。
● 独立的无线抄表终端，通过485总线与多个电能表相连。
● 无线集中器, 作为scW_AMIS的网关, 通过下行信道对网内各类电能表进行抄收, 管理, 和远程通断等操作, 并经上行信道与后台主站相连。
● 自动采集服务器 (经GPRS\CDMA\TD-SCDMA等远程网络与多个无线集中器相连)、电能管理后台数据库主站。
系统一旦上电，无线集中器会依据后台主站数据库下发的设备号，和全部内嵌无线抄收模块的各类电能表（或独立的无线抄收终端）自动组网（或由主站下达组网命令）。待组网完成后，即可开始抄表（包括单抄、透抄、集抄）。除自动抄表外，系统还具备一个完整的AMI系统所应拥有的全部功能：
● 自动上传报警 (如三相多功能表过载和表壳开启, 预付费表购电提示等)；
● 自动网络维护、自诊断；
● 下传购电量 (针对预付费电能表)；
● 远程拉合闸 (针对内置通断继电器电能表)；
● 网络校时，电量冻结；
● 加装新的表计等；
2．scW_AMIS无线自组网“last mile”最后一公里解决方案
鉴于以下理由，无线信道是最有前途被选为AMI“last mile” 的通信媒介：
● scW_AMIS短距无线自组网技术的突破性进展，改变了无线抄表仅限于点对点或点对多点的局限，使得网络化、智能化、低功耗、低成本、高可靠、实时性强的集中抄表成为现实。
● 国家无线电管理委员会于2005年10月1日颁布实施的《微功率（短距离）无线电设备的技术要求<信部无[2005]423号>》，规定470-510MHz可作为民用无线电计量仪表使用频段。从法律上保证了无线AMR的频率资源及技术条件，使得所有符合此标准的无线AMI产品在具备自适应能力的基础上，安全工作于指定的无线频段。
● 无线集成电路的最新发展，在技术上为低成本高集成度应用系统的研制，提供了条件。
● 无线方案极大降低了安装施工的工作量和费用。
● 无线方案与复杂的低压电网特性无关，优化设计的无线AMI系统，具有适应各种现场环境的能力。
● 无线信道是最佳的四表合一自动抄收媒介，有线接入方案不适于水表、气表、热能表的网络化集中抄表。为各类表计单独建设一套网络化集抄系统，显然是资源的巨大浪费。scW_AMIS系统已预留无线信号接口给水表、气表、热能表，下一代scW_AMIS系统将为四表合一集中抄表提供完整解决方案。
正如上述背景介绍中所描述，一般点对点，以及点对多点的无线通信技术，并不能解决AMR系统“last mile”的问题。利用scW_AMIS无线自组网技术，能很好解决下行信道难题，在国家规划的无线频段内，提供给用电管理部门一个技术先进、实用可靠的集中抄表和远动解决方案。
三、scW_AMIS无线自组网集中抄表系统技术优势
scW_AMIS无线自组网技术是在充分研究了Ad-Hoc、Wireless Mesh Network、Wireless Sensor Network、Cross-Layer Optimization等无线网路技术最新发展的基础上，针对远程集中抄表复杂的应用环境，创造性地提出并发展起来的最新解决方案。它具有技术起点高，环境适应性强、成本优化、稳定可靠、响应快、高度智能化、易于安装等特点。其技术优势包括：
采用先进的无线自组织网络技术：组网过程自动完成，安装过程简单快速；网络节点出现故障时具有自愈能力，不影响其他节点的正常工作；具有自动迟后入网能力，新节点即装即用。
采用网状网络拓扑：上行和下行传输都具有冗余路径，相对于树状网络拓扑具有更高的可靠性，单次抄收成功率极高。
采用多跳网络结构：突破了视距传输的局限性，对使用环境的适应性强；节点数量和网络覆盖范围伸缩性强。
采用先进的质数地址分配算法：实现了分布式DHCP，地址分配过程自动完成；地址资源利用充分，网络容量大；地址分配自动与网络拓扑关联，路由开销小。
采用跨层优化的无线网络设计：综合物理层、MAC层、网络层，针对能量效率、端到端传输延迟、传输可靠性三个性能指标进行跨层优化设计，抄收实时性高、传输可靠性高、抄收节点功耗小。
高度频率自适应机制：scW_AMIS采用智能化的具有前瞻性的无线频率自适应技术，从设计上保证了用scW_AMIS组成的自动抄表系统，能够长期稳定工作于国家无线电管理委员会规划的无线AMR频段内，而且能避免与相邻小区其他无线AMR系统之间的干扰。采用scW_AMIS无线网络的各相邻集中器和各相邻小区，能够无互扰地独立工作。
支持多种电能表，抄收节点可以无线抄收模块内嵌入电能表的方式工作，也可以独立的无线抄收终端挂接多个电能表的方式工作。
快速可靠的信道支持小区三相多功能表的抄收和表计特殊数据主动上传功能，如远程拉合闸，三相小区中小动力三相表抄收难题表过负载报警等，不仅解决长期困扰的下行信道不可靠带来的，并且使自动监控和远动等功能成为现实。
主站可自动生产抄收节点的拓扑结构图，管理直观方便。
四．主站软件系统
《赛康电量集中抄表主站系统》是一套专供用电管理部门进行用电管理的主站应用软件系统，具有以下特点：
● 在上行通信方式中支持TD-SCDMA、GPRS/CDMA、230MHZ、光纤、拨号等多种通信方式；
● 在下行通信方式中支持无线自组网络、低压载波网络以及无线和低压载波的混合通信方式；
● 可以为从上网电厂、变电站、配电变压器、电力终端大用户到居民用电等各电能计量环节提供综合的电能量分析和管理的解决方案；
● 数据自动采集：自动定时采集计量点电能量、瞬时量、告警事件、电能质量等电能数据，为电量结算提供准确依据；
● 强大的智能分析：各类数据按不同设定条件的统计、各种报表和图表的自动生成、对需要进行跟踪分析的数据的钻取、数据的纵横向对 比、报表图表按照多种数据格式进行导出和打印；
● 基于web的架构让每个用户打开浏览器即可以实现操作，从而加速实施，更改以及进行其他相关的管理任务；
● 系统提供多种数据接口，方便和其他信息系统（比如：营销系统、需求侧管理系统等）的接口；
● 企业级可伸缩性：能够同任何现有的信息源集成并利用它们建立一个可伸缩的基于标准的整体环境的业务解决方案；
● 完善的权限管理系统，不同的用户提供不同的操作平台，实现安全的业务信息交流；
● 完善的集抄网络管理,让供电局的用户可以随时了解和控制无线网络的工作状态。
软件典型界面：
1、抄表界面：
2、电量查询界面：
3、用户下电表信息界面：
4、集抄网管界面：
五．成功实例
四川成都天府软件园办公楼群和五州花园分别是四川地区极具代表性的一个写字楼盘和住宅小区。小区中包括别墅、联体别墅、小高层住宅和高层住宅，同时还包括地下车库和人防工程等无线通讯环境较复杂的情况。其电表安装情况，对于中国的住宅小区来说，具有极强代表性。
系统的总体单次抄收成功率优于99.59%，近段时间的稳定而可靠的运行情况，充分证明scW_AMIS无线自组网的为准确计算线损提供了可靠的数据保证。通讯可靠性已经达到了集中抄表领域的先进水平，创造了集中抄表领域抄收成功率的新记录。该系统的运行，大大提高了供电部门的运营效率，以前该园区2026块电表，一名抄表人员用掌上抄表机全部抄收，要两天时间，现在只要十分钟左右，就可以完成所有工作，为供电部门节省了大量的人力、物力和财力。与此同时，系统诸如零点冻结集抄、实时集抄和对任意单表的实时透抄监控等功能，满足了客户对整个系统的要求，收到了预期的效果。
案例 I – 成都五洲花园
安装实施及性能指标：
1、 现场安装调试可达到：
◆ 现场组网一次性成功；
◆ 实抄240只表正向有功总电量一次性成功，返回数据时间15分以内。
2、 后台抄表可达到：
◆ 实抄240只表正向有功总电量一次性成功，返回数据时间30分钟以内；
◆ 冻抄240只表正向有功总电量一次性成功，返回数据时间5分钟以内。
3、 安装位置示意：
◆ 无线采集终端（集中器）及天线安放
◆ 设备分布情况:
案例 II –成都天府软件园
1、安装设备数量：
◆ 集中器 3台
◆ 带无线模块的电子式电能表 419只
2、组网采集方案：
◆ 每个表箱有一只电能表的无线模块作为采集终端引天线至表箱外，其余电能表通过自带无线模块与采集终端联系，上传数据；
◆ 通过集中器进行无线组网；
◆ 通过无线自组网，无线采集终端将数据：
-直接传给集中器；
-以其它无线采集终端作为中继节点，传到集中器
3、 安装概况
整个项目共三幢办公用楼房，各安装集中器一台：
C5幢一个电井，共93只表，选取18个采集终端；
C6幢两个电井，共162只表，选取34个采集终端；
C7幢两个电井，共164只表，选取34个采集终端；
4、安装位置示意：
采集终端和天线安装情况 集中器安装情况
