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用探究

胡綺文

摘 要：目前，我國偏遠山區(qū)、新建小區(qū)、地下室等地方信號覆蓋進度比較滯后，存在大面積的手機信號盲區(qū)，這部分區(qū)域往往就是所謂的遠程無線計量的“黑區(qū)”。信號盲區(qū)不僅對通信設備的正常運作產(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用原理，通過對信號薄弱的自動化抄表終端中增設信號放大器，致使三大運營商基站信號得以增益放大，進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等通信盲點的技術難題，提高了計量自動化采集終端上線率。

關鍵詞：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)濟飛速發(fā)展和社會進步，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，已將無線遠程抄表列入日?；?、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，準確無誤地傳送到計量自動化系統(tǒng)后臺主站。新建設的小區(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)與三大運營商甚至未達成信號覆蓋協(xié)議。沒有網(wǎng)絡信號就沒有傳輸可言。這成為遠程抄表的巨大阻力。因此，通過加裝信號放大器增強信號，提高抄表率成為迫在眉睫的任務。

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行初始化及復位，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行息息相關，是計量自動化系統(tǒng)深化應用的重要體現(xiàn)。在計量自動化抄表終端日常運行維護中，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弱程度。同時，信號問題也會引起終端模塊的故障。此外，導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)絡系統(tǒng)在一定時間內數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Q定。不穩(wěn)定的網(wǎng)絡系統(tǒng)，容易出現(xiàn)GPRS掉線，進而制約著計量自動化抄表終端上線。供電企業(yè)針對偏遠山區(qū)、地下室、新建小區(qū)等區(qū)域的現(xiàn)場信號情況進行研究，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重。目前，三個運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，即室外與室內信號參差不齊，最終導致負控終端掉線。新建小區(qū)的情況主要是前期三大運營商的信號覆蓋進度比較滯后，應適當增加更多基站，能有效提高信號發(fā)射功率。但由于通信運營商會考慮了自身運營成本的緣故，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)的速度以及準確性?，F(xiàn)階段，所有的計量自動化抄表終端已設定內部自檢功能，正常工作狀態(tài)下，LED指示燈會不斷閃爍;當電源失常時，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行中，偶爾出現(xiàn)掉線的情況可能由信號強度與當前的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致通信模塊異常運作。對于此類故障，應及時更換合適的、兼容的通信模塊;根據(jù)現(xiàn)場情況，更換手機卡的運營商或將更換卡制式的方式將4G信號轉為終端支持的2G制式。

綜上所述，當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)運維方式來解決。但面對運營商信號問題，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，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GPRS （Genegral Packet Radio Service）、調度數(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用，將室外基站信號有線接入，通過下行鏈路放大后轉接到室內，通信信號可有效覆蓋整個用電區(qū)域內。使室內的信號盲區(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量的數(shù)據(jù)傳送。

3.2技術參數(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，供電人員應當掌握相關技術參數(shù)要求，嚴格按照其對溫度、濕度、天線長度等標準進行合理安裝。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;

2）室外溫度應滿足-45°C+80°C;室內溫度范圍為-45°C;

3）濕度范圍不大于85%;

室外、室內主機相輔相成，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度至少達19及以上的位置。其次，安裝室內主機需配置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，為模塊進行分析、存儲、傳輸數(shù)據(jù)提供強有力的作用。最后，將放大信號通過同軸線連接到室內處理模塊中，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)絡信號差，但距離較強信號源100米范圍內的住宅小區(qū)、地下室宜采取安裝整套信號放大器設備的方式，獲取信號。用戶運維班組根據(jù)后臺主站的故障清單對此類用戶進行運維分析。如：新建小區(qū)某泰城的配電房在車庫里，偏遠山區(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? 結語

近些年，供電企業(yè)將信號放大器應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)質服務切實優(yōu)化營商環(huán)境，不斷提升營銷管理水平和客戶服務水平，最終獲得供電方與用電方之間的雙贏效益。

參考文獻：

[1] 肖勇，周尚禮，張新建，化振謙，編著.電能計量自動化技術[M].中國電力出版社，2011.

[2] 王學鋒，張宏宏，丁麗.供電公司擅設信號放大器致使公安無線通信受干擾[J].中國無線電，2018（4）：67-67.