一,、 當(dāng)前供電部門碰到的問題
隨著國家電網(wǎng)公司的兩網(wǎng)改造工作逐漸推進(jìn),，“一戶一表,，管電到戶”政策的貫徹,，用電網(wǎng)絡(luò)急劇膨脹，抄表的工作量越來越大,，使得供電企業(yè)對(duì)用電網(wǎng)絡(luò)的管理任務(wù)日益加劇,。
如何把龐大且分散用戶的用電量及其它數(shù)據(jù)及時(shí)有效而且準(zhǔn)確無誤地收集、統(tǒng)計(jì)及分析,，成為供電企業(yè)一個(gè)迫切需要解決的問題,。如何貫徹國家新能源政策，為下一步對(duì)居民用戶進(jìn)行峰,、平,、谷計(jì)價(jià)作好準(zhǔn)備工作，需要管理部門完善抄表過程中的自動(dòng)化水平,。
目前自動(dòng)抄表系統(tǒng)中,，遠(yuǎn)距離傳輸借用現(xiàn)有的各種通訊網(wǎng)絡(luò)，如PSTN,、Internet,、GPRS/CDMA或電力企業(yè)自身的光纖以太網(wǎng)等,，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸，而技術(shù)瓶頸正在于所謂的“最后一公里”,。
二,、當(dāng)前解決問題的方案及存在的困難
1、人工抄表
存在的問題：工作量大,，效率低,，而且由人工抄表所帶來的漏抄、誤抄,、估抄,，甚至抄表人員同用電戶合伙作弊，給供電企業(yè)帶來不可估量的損失,。
2,、低壓載波在自動(dòng)化抄表的應(yīng)用
存在的困難：低壓電力載波的自動(dòng)抄表，因國內(nèi)低壓電網(wǎng)噪音污染大,、負(fù)載多變,，尤其是變頻電器和中小功率電機(jī)，對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的影響,，直接影響到通信可靠性和數(shù)據(jù)傳輸速率及實(shí)時(shí)性,。
3、點(diǎn)對(duì)點(diǎn),、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線自動(dòng)抄表（如無線掌機(jī)和無線抄表車）存在的困難：在工作效率及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性方面尚不能滿足供電部門的實(shí)際需要,，而數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性是計(jì)算線損的重要依據(jù)。
以上存在的困難,，主要體現(xiàn)在如何解決“最后一公里”自動(dòng)化抄表的問題上,，隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，最新的WSN(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))技術(shù)通過在北京順義區(qū)（三萬戶）的應(yīng)用很好解決上述困難,。
三,、WSN(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))技術(shù)簡(jiǎn)介
1、基本概念
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN,，wireless sensor networks)是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的,、涉及多學(xué)科高度交叉、知識(shí)高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域,。它綜合了傳感器技術(shù),、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù),、分布式信息處理技術(shù)等,，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)像的信息，這些信息通過無線方式被發(fā)送,，并以自組織多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端，從而實(shí)現(xiàn)物理世界,、計(jì)算世界以及人類社會(huì)三元世界的連通,。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是由許許多多功能相同或不同的無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成，每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集模塊(傳感器,、A/D轉(zhuǎn)換器),、數(shù)據(jù)處理和控制模塊(微處理器、存儲(chǔ)器),、通信模塊(無線收發(fā)器)和供電模塊(電池,、DC/AC能量轉(zhuǎn)換器)等組成。
2,、WSN的優(yōu)勢(shì)
2.1,、節(jié)點(diǎn)硬件成本低。
WSN節(jié)點(diǎn)采用嵌入式處理器和存儲(chǔ)器,，計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力十分有限,，網(wǎng)絡(luò)在有限計(jì)算能力的條件下進(jìn)行協(xié)作分布式信息處理。所以就單個(gè)節(jié)點(diǎn)而言,，硬件成本是較低的,。
2.2、對(duì)等網(wǎng)絡(luò)多冗余高可靠性,。
WSN沒有嚴(yán)格的控制中心,，所有節(jié)點(diǎn)地位平等，是一個(gè)對(duì)等式網(wǎng)絡(luò),。節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)加入或離開網(wǎng)絡(luò),，任何節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，具有很強(qiáng)的抗毀性,。
2.3,、自組織。
網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開無需依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施,，節(jié)點(diǎn)通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的行為,，節(jié)點(diǎn)開機(jī)后就可以快速、自動(dòng)地組成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò),。
2.4,、多跳（Multi-hop）路由。
WSN節(jié)點(diǎn)通信能力有限,，覆蓋范圍只有幾十米到幾百米,，節(jié)點(diǎn)只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，則需要通過中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由,。WSN中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成的,。
2.5、動(dòng)態(tài)拓?fù)洹?br />
WSN是一個(gè)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò),，節(jié)點(diǎn)可以隨處移動(dòng),；一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)因?yàn)殡姵啬芰亢谋M或其他故障，退出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行,；也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中,。這些都會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時(shí)發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有動(dòng)態(tài)拓?fù)浣M織功能,。
四,、基于WSN技術(shù)的電力系統(tǒng)自動(dòng)抄表解決方案
通過對(duì)自動(dòng)抄表系統(tǒng)的實(shí)際需求分析，結(jié)合WSN技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),，認(rèn)為采用WSN技術(shù)來實(shí)現(xiàn)“最后一公里”自動(dòng)抄表是一個(gè)非常理想的解決方案,。基于WSN技術(shù)的自動(dòng)抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：
WSN技術(shù)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)抄表售電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
1,、方案具體介紹
1.1,、將分布較為集中的電力用戶（自然村、居民小區(qū),、街道小商業(yè)用戶,、配網(wǎng)線路等）按地理區(qū)域分區(qū)，并且在用戶電子式電能表上安裝內(nèi)置式或外置式WSN無線模塊（有條件可幾塊表共用一個(gè)無線模塊）,，使每個(gè)分區(qū)的電能表組成一個(gè)WSN網(wǎng)絡(luò),。
1.2、通過電能量采集器與分區(qū)WSN網(wǎng)絡(luò)所有電能表進(jìn)行無線通訊,，讀取電能表的電量信息及電費(fèi),、費(fèi)率、費(fèi)率時(shí)段等信息,；每個(gè)分區(qū)可以使用不同的信道,，以避免同頻干擾。
1.3,、電能量采集器再通過成熟的GPRS/CDMA等方式上傳到主站電量管理系統(tǒng),。
1.4、手持式售電終端,、供電所臺(tái)式售電終端和銀行的售電系統(tǒng),，經(jīng)通訊網(wǎng)絡(luò)連接到主站電量管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，進(jìn)行遠(yuǎn)程售電,；售電后的用戶電量信息,，通過電能量采集器和WSN網(wǎng)絡(luò)下發(fā)到各自的用戶電能表中。
2、解決方案的優(yōu)勢(shì)：
2.1,、低成本,。
WSN無線網(wǎng)絡(luò)可以將數(shù)百塊電能表連接在一起，只使用一臺(tái)采集器就可以完成與主站的通訊,，大大節(jié)省了價(jià)格較高的采集器的使用數(shù)量,，也節(jié)省了GPRS/CDMA的運(yùn)行費(fèi)用。
2.2,、高可靠性。
WSN無線網(wǎng)絡(luò)具備自組織自愈能力,，增加和刪除節(jié)點(diǎn),、節(jié)點(diǎn)位置變化、節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等,，都對(duì)網(wǎng)絡(luò)沒有影響,，無需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)仍可正常運(yùn)行,。
2.3,、安全性。
從WSN無線網(wǎng)絡(luò),、電能量采集器,、到GPRS等公網(wǎng)，提供了從電表到計(jì)費(fèi)工作站的一個(gè)透明通道,，電量數(shù)據(jù)及電費(fèi)信息,，在電能表、售電終端和計(jì)費(fèi)軟件之間加密傳輸,，密鑰組由供電局管理,，保證了電量及電費(fèi)數(shù)據(jù)的安全性。
2.4,、先進(jìn)性,。
WSN技術(shù)被譽(yù)為新世紀(jì)的四大高新技術(shù)之一，而在居民自動(dòng)抄表系統(tǒng)中,，多跳自動(dòng)路由技術(shù)的采用已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)和行業(yè)共識(shí),。
2.5、實(shí)用性
WSN無線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)抄表方案,，既實(shí)現(xiàn)了用電預(yù)付費(fèi),，又使供電企業(yè)能夠獲得電能量使用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為實(shí)施峰谷計(jì)價(jià)做好技術(shù)準(zhǔn)備,，并為供電企業(yè)完善需求側(cè)管理系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),。
五、基于WSN的無線抄表方案的實(shí)用案例
在北京市順義區(qū)，上述方案從2006年開始實(shí)施,，至今已達(dá)到十多萬戶的應(yīng)用規(guī)模,，并且仍在快速增加。在經(jīng)過換表改造的村鎮(zhèn),，居民可以在銀行,、供電所及村里的臨時(shí)售電點(diǎn)購電，而購電數(shù)據(jù)并不是寫入IC卡,，需要插入電表才能讀出,，而是經(jīng)過通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)寫入用戶電表，既實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi),，又方便了居民使用,。而局里可以及時(shí)準(zhǔn)確的獲得電能表數(shù)據(jù)，便于線損統(tǒng)計(jì)分析,，完善了需求側(cè)管理系統(tǒng),。
發(fā)布者：呂勇
