无线自组网模式抄表正在进入快速发展期

　　一方面随着生活水平的提高，人们出于对隐私、安全、便利等方面的考虑，渐渐排斥入户抄表。另一方面随着供水、供电、供气、供热等部门对“一户一表”工程改造的推进，以及对自动化的要求，远程自动抄表系统已成为水、电、气、热自动化管理和智能化控制不可缺少的组成部分。就远程自动抄表发展的热点和趋势等问题，本刊采访了深圳市安美通科技有限公司总经理郑辉先生。

　　深圳市安美通科技有限公司总经理郑辉

　　《物联网世界》：请您简单介绍了一下贵公司的情况以及远程自动抄表的发展意义。

　　郑辉：深圳市安美通科技有限公司是一家专业无线数据传输，无线自组织网产品的研发、生产、销售、工程和服务的综合性高科技企业。在解决水气表采集与管理问题上，已经有超过7年的经验沉淀，其产品和方案已经帮助成千上万户人家解决了“表”问题。

　　目前国家正全面推动产业战略转型的规划，能源的管理与利用也越来越变的重要，并纳入了国家重点项目之中。同时随着人工成本高的上升以及国家提出的经济增长方式的转变，对电表、水表、燃气表、热能表等的采集与管理提出了更高的要求，融入物联时代实现智能有效的管理已成必然!”

　　《物联网世界》：您认为要彻底解决抄表问题的理想方案是怎样的?目前的现实方案是怎样?

　　郑辉：如果要彻底解决“表”问题，最好是电表、水表、燃气表、供热表等等一切表能够一次性智能化、远程抄表，一次性结算。这样的方式不但能杜绝人工抄表产生的误抄、漏抄、估抄等人为错误;可避免了人工抄表时间跨度大，无法抄录同一时间的数据，方便计算损耗;也可以使公用事业部门在提高工作效率，减轻劳动强度，减员增效的同时，随时掌握各种表计的运行情况，对水、电、气进行统计、计算和分析。

　　可是由于中国独特的国情，目前距离实现这个目标还比较远。郑总告诉记者，虽然有一些房地产开发商已开始尝试水、气、电等多表集抄或是多表预付费系统，以减少住户被打搅次数以及与公用事业部门的结算问题，但实际推广起来的难度不小。原因首先在中国的电表、水表、燃气表、热能表的安装因地而异、因企而异、因户而异。电表可能在电房，也可能在一楼楼梯间。水表有可能在楼下，也可能在楼顶。燃气表、供热表的安装也各不相同;其次由于电力、自来水、燃气、供热等公用事业公司的认识不同，条件不同，在推行信息化进程上的积极性和紧迫程度也不同。再次，水、电、气、热分属于不同的部门管理，标准统一也是一大的难题。

　　多表集抄虽然目前难以实现，但电表、水表、燃气表、热能表各自领域的智能抄表系统都有一定的发展。从记者了解的情况来看，目前电表是一支独秀，发展态势良好。国家电网公司在2012年举行的一次新闻发布会曾透露，目前安装智能电表已经超过1亿只。

　　智能电表发展迅速，这首先得益于国家智能电网的建设，一方面也电表的采集方案有关。

　　《物联网世界》：目前在电表领域远程抄表的方案种类繁多，请介绍一下比较主流的方案。

　　郑辉：在电表领域，目前针对不同应用环境以及需求方式，远程抄表解决方案已是种类繁多，而且不断在演变。其中比较典型、有代表意义的方式有基于RS485/MODBUS网络、基于电力线载波、基于无线抄表的方案。

　　RS485/MODBUS是流行的一种布网方式，其特点是实施简单方便，且支持RS485的仪表特别多。所以在早期基于RS485/MODBUS的远程抄表方案较受欢迎。但这种方式也有其鲜明的弊端。比如施工布线工作量大，网线易受人为破坏，线路损坏后，故障点不易查找，且更换线路费时费力。

　　随后无需重新布线的电力线载波方案开始崛起。该方案不但节省成本且方便，非常受到用户的欢迎，开始广泛替代基于RS485/MODBUS的远程抄表方案。然而该方案也不是无懈可击，中国的电网环境较差，很多电器都没有按要求装共模滤波器，造成对电网很大的污染，所以电力线载波抄表方案成功率较低。

　　无线抄表施工很简单、系统好维护、故障好查找，近年来得到了市场的追捧。特别是国家无委会将原来模拟电视的470~510MHz频段释放用于民用计量，无线抄表方案发展进一步加速。

　　这三种方式发展有先后，是逐步替代的关系。市场的种种迹象表明，无线抄表将成为抄表方式的发展主流。而且会从电表开始蔓延到水表、燃气表、热能表等其它计量领域。

　　一直以来水表、燃气表、热能表因为没有得到类似智能电网政策的扶持，所以在智能化方面发展相对电表更为滞后，同时也没有电表自带电能的先天优势，故RS485/MODBUS或电力线载波方案都没有充分的尝试。无线抄表的崛起为水表、燃气表、热能表的智能化、远程抄表提供了新的发展思路。

　　无线抄表的功耗问题仍是横亘在水、气、热表应用上的最大障碍。所以无线抄表最快会在电表中得到普及。当无线抄表的功耗问题得到解决后，水、气、热表都会有大规模的应用。这是必然趋势。

　　《物联网世界》：无线抄表是被认为解决表问题的最有前景的方式，请您谈谈无线抄表的现状以及贵公司在该领域的方案。

　　郑辉：无线抄表的巨大商机吸引了众多主流RFIC厂商，包括ADI、Nordic、TI(Chipcon)、Micrel、Semtech、Axsem、Silicon Labs(Integration)、Atmel、Maxim、Freescale以及台湾的笙科(AMICCOM)等在内RFIC厂商们竞相研究开发低功耗的芯片。基于不同的芯片，随之崛起的还有一批采用不同方式实现无线抄表的方案商和对应的产品供应商。

　　目前，各种不同的无线抄表方案都有自己的一些成功案例和一批拥护的企业，其中基于GSM/GPRS、WIFI、ZigBee、自组网等方式的无线抄表方案影响力较大。这几种方式也都有各自的优缺点和特色。

　　GSM/GPRS无线抄表。采用GSM/GPRS无线抄表，数据可以一站到基站，准确率高。这种方案无需重新组建网络，通讯速度较快，且免于维护。但缺点是价格较高，通讯会产生费用，而且GPRS电流较大，功耗也不容易控制，为了保证数年的电池使用寿命，每个月只能打开10分钟左右，这就谈不上实时性。同时多数GPRS不是工业级，安装在户外将面临环境的考验。此外GPRS还面临技术升级，未来几年有可能让出频段。所以较少直接用在表上，一般是在管理中心和集中器中加装无线通讯模块，作为其它方式的数据汇总上传的设备。

　　近年来WIFI的使用越来越普及，许多城市甚至搞了WIFI全覆盖，WIFI的成本低，技术简单，用WIFI抄表似乎是个好的想法。但他的缺点与GPRS类似，也有功耗的问题。目前低功耗WIFI还在研发阶段，远远还没到实用阶段，WIFI每个月打开的也是非常有限的，覆盖一个小区需要十几个甚至几十个无线路由器，不谈费用，可靠性都值得怀疑。同时WIFI的重复信道较多，又是ISM频段，同频干扰较为严重。

　　ZigBee无线抄表。ZigBee无线抄表也存在与WiFi一样的同频干扰的问题，2.4GHz穿透性和灵敏度也较差，此外Zigbee的省电是有有条件的，要用很低的占空比，况且Zigbee的路由器到设备是一级，路由器端并不省电，很难想象在一个社区抄水气表，还要另外安装许多Zigbee的路由器。Zigbee方案若干年就有人尝试用于水气表，但至今没有成功的案例。

　　自组网无线抄表。采用低频ISM频段的专有协议无线自组网技术的无线抄表是目前实践结果较好的方案，在市场崭露头角的几家主要方案商均采用了这种低频段的无线自组织网。该方案可以自动组建网络，自动发现与自动删除节点，无需配置路由，通讯速度快，维护简单。目前普遍采用的低频段包括915MHz、868MHz、433MHz以及刚刚释放出来的470~510MHz频段。与ZigBee相比，低频段组网还具有距离优势，如在433MHz和470~510MHz频段下距离是ZigBee的五倍。当然该方案还是有其自身的缺点，那就是标准混乱，同时由于各方案商采用芯片不同，该方案表现出来采集数据的灵敏度不一，普遍来说要差上一点。

　　安美通作为ADI、TI和SEMTECH第三方设计公司，已形成了具有自主知识产权的多频段无线通信核心技术体系，其推出的电池供电的低功耗水气表组网方案处于行业领先水平，在深圳燃气等水气表企业已经批量应用，效果非常理想。

　　技术没有优劣，只有合适和不合适，根据应用选择最合适的方案才是最好的办法。在水、气、热表领域，无线自组网模式抄表代表着未来的趋势。

　　《物联网世界》：您认为目前阻碍无线抄领域发展的主要因素有哪些?

　　郑辉：无线抄表技术已经在电表上规模大批量应用，也必将在水、气、热表领域迎来自己的春天。从目前市场情况来看，水、气、热表中水气表将最先有可能普及应用。

　　气表由于国内主要是有几大燃气集团控制，技术已不是太大问题，主要矛盾是标准的博弈与商业利益之争，这一点已经有点像国家电网关于无线抄表的状况了。而水表都由各地水务局统一采购和配备，只要水务局下定决心，可以无线抄表、控制水阀的智能水表将会普及很快。虽然无线智能水气表还面临几个问题，但这几个问题已经解决或正在解决。

　　功耗与灵敏度的问题。由于水气表安装的位置与电表不同，同时往往安装点没有电源供应，所以无线智能水气表一般采用电池供电。而水气表空间是有限的，电池要能持续多年供电。故功耗是水气表的一个关键问题。灵敏度是另外一个重要指标，在电表是我们可以使用灵敏度较高的芯片，功耗不是主要问题，但一般境况下灵敏度和功耗一般成正比，功耗低的芯片一般灵敏度都不高，如果一个表不能与任何周边的表与设备通讯，就谈不上自组网。

　　功耗与灵敏度的问题，其实就是个取舍问题，选择合适的无线芯片和功耗较低的MCU，同时要用网络算法和良好的软硬件设计保证系统的可靠性，与一致性。

　　目前，安美通已经能够实现用一块5号电池大小的3.6AH ER18505锂亚电池就能支撑无线自主网抄表10年。最早的水气表模块已经稳定工作超过3年，现在的情况还非常正常。

　　安美通也在积极的与相关芯片厂家配合研发功耗更低，灵敏度和抗干扰能力高的下一代的产品，相信不久就能问世。

　　除了功耗与灵敏度，标准也是一个问题。虽然国家已经划定470~510MHz频段释放用于民用计量，但具体如何使水、气、电不同领域都用好这些频段没有定论。在水、气、热表领域还是存在标准乱象，仪表互补兼容、互相干扰等问题穷处不穷，而各厂商、各单位之间意见并没有统一的迹象。但目前GB/T 19897、GB/T19882自动抄表系统系列国家标准(等效IEC62056)已经推出，各厂商、各单位也开始重视标准统一的问题，相信真正统一标准相去不远矣。

　　随着芯片与网络技术的发展与进步，无线自组网模式抄表方案及产品也在不断的完善中。我们有理由相信，无线自组网模式抄表在水、气、热表领域中成为主流是可以预期的，并且就在不远的将来。