通信信號覆蓋用電信息采集終端解決方案

王唯

[摘要]針對無線公網通信如何解決用電信息采集終端信號覆蓋提出解決方案。

[關鍵詞]采集終端 信號 覆蓋

用電信息采集系統是國家電網公司智能電網建設的重要組成部分。該系統通過GPRS/CDMA、230 MHz無線專網、短距離無線、光纖等多種方式，實現主站與終端的雙向數據傳輸。其中，無線公網由于其覆蓋范圍廣、系統容量大、能方便實現數據的雙向傳輸等特點，成為用電信息采集系統最重要的通信方式之一。但實際應用中約10%的用電信息采集終端的安裝點比較特殊造成無線公網信號弱，不能支持穩定可靠的終端通信。若僅針對這些位置進行光纖覆蓋，投資過大，嚴重影響了“全覆蓋、全采集”的用電信息采集系統建設目標。因此，如何低成本解決特殊情況下采集終端的公網信號覆蓋問題成為用電信息采集系統建設的關鍵。

一、特殊安裝位置分析及影響

1、密封的金屬配電箱柜。目前配電柜大多采用金屬外殼，用電信息采集終端等相關設備安裝在金屬配電箱柜內。由于金屬外殼對無線電信號的屏蔽作用，導致采集終端的無線電信號強度不足，無法保持長期穩定的通信。在這種環境下運行的采集終端往往在安裝調試環節均能順利與主站通信、上線并調試成功，但在實際運行中經常斷線或超時。其主要原因是安裝調試期間，為便于調試，金屬配電箱柜門打開，信號通過打開的柜門傳出，終端信號正常，而調試結束后，柜門關閉，金屬外殼的屏蔽作用造成終端信號強度不足，終端無法正常通信。

2、地下配電房。當前城市建設中，越來越多的配電房設在地下室。由于地下室的墻體很厚且具有網狀鋼筋，無線信號被屏蔽，部分地下配電房甚至完全沒有無線公網信號。如果地下配電房配置金屬外殼的箱柜，則信號屏蔽程度更嚴重。在這種環境下安裝的終端多數無法與主站通信，不能正常上線運行。

3、偏僻山區。偏遠山區地廣人稀，移動信號覆蓋面遠遠不及市區，不少地方無GPRS信號或信號不穩，無法滿足GPRS終端通信的需求。但這些地方有部分地區有其他的移動通信網覆蓋，如：CDMA。

二、信號覆蓋的解決方案

根據周圍無線公網信號的類型、安裝情況等提出以下幾種信號覆蓋解決方案。

1、采用外置天線。金屬配電箱柜對無線信號具有較強的屏蔽作用，若采集終端僅采用內置天線其接收的無線公網信號將大大減弱，影響正常通信。若采用外置天線，將信號接收天線安裝在箱體外部，則能有效避免金屬箱體對無線信號的屏蔽，增強采集終端接收的無線信號。但外置天線通常采用普通細饋線，對信號有一定的衰減，其使用距離受限，一般在5m以內。

2、采用高增益天線。若信號受到較大物體（如建筑物）遮蔽，采集終端需更長的信號延伸，則可采用高增益天線方案。高增益天線的工作原理是將接收到的無線信號放大后，由低損耗饋線將信號送至通信模塊。高增益天線對信號進行了一定的放大，延伸信號距離，一般可用于50m以下的傳輸距離。但由于饋線傳送的是高頻信號，饋線老化嚴重時信號衰減嚴重，實際應用中建議距離不超過30m。

3、采用RS-485通信延長線。若遮蔽信號的物體更為龐大，采集終端需進行更長距離的信號延伸，則可采用RS-485通信延長線方案。其基本思路是將原來組裝在一起的終端與無線公網通信模塊分離，終端本體安裝位置不變，通信模塊安裝在有公網信號的地方，將終端與通信模塊之間的TTL電平信號轉換為RS-485信號后傳輸。理論上RS-485接口的通信距離可達1km，現場試驗證明可延伸達300m以上。

4、采用信號放大器。上述方案只適用于單個采集終端的信號覆蓋，若多個采集終端安裝在同一空間（如處于同一個地下室），需同時對這一系列的采集終端進行信號覆蓋，則可采用信號放大器的方案。信號放大器是利用一組天線接收無線公網信號的無線中繼設備，它將信號放大后通過電纜傳輸。在室內部署一組天線，可達到局部信號覆蓋的目的，功能與通信運營商的直放站類似。

三、信號覆蓋建議

1、信號延伸距離在5m以內，宜采用外置長天線。為保證通信質量，在條件允許的情況下，原選用內置天線的采集終端應更換成外置天線，將天線引到金屬配電箱體外。

2、應綜合考慮通信可靠性、施工維護方便性、經濟性等，選擇合適的信號延伸方案。信號延伸距離在5-30m時，建議采用高增益天線方案，信號延伸距離在30m以上，建議采用RS-485通信延長線方案，同一配電房有4臺及以上終端，可考慮安裝信號放大器，該方案對施工技術要求高，應將天線引到信號較好處。

3、應對天線、通信延長線和引出的通信模塊等采取防水、防外界損壞措施。RS-485通信延長線方案的通信線應使用套管保護，接頭質量應可靠，并確保安裝工藝良好，避免投運后接觸不良造成通信故障。

4、采用CDMA通信方式時，可參照GPRS通信的各種方案進行信號延伸。

結束語：通信信號覆蓋問題是用電信息采集系統建設過程中的基礎問題，本文總結了用電信息采集系統建設過程中遇到的諸多問題，并給出多種解決方案。實踐證明，該系列方案能有效解決信號覆蓋問題，提高信息采集成功率，具有廣闊的應用前景和推廣價值。