[01252143]基于无线自组织MESH网络的智能电网信息采集技术研究

一、任务来源

本项目是郑州市二七区科学技术局2012年度科技计划项目，项目编号为：20121961。

二、主要研究内容

无线自组织Mesh网络是解决智能电网信息采集无线数据传输瓶颈的有效手段。本项目采用理论分析与智能电网信息实际应用需求相结合的方法，探讨基于无线自组织MESH网络结构的无线网络覆盖技术，主要目标为解决在复杂环境下，智能电网信息采集“最后一公里”的无线覆盖问题；研究基于无线自组织核心网络平台技术，分析智能电网信息采集终端实时准确的数据采集、监测、控制机制；提出智能电网采用无线自组织网络信息采集技术的低成本的解决方案。

三、主要研究关键技术

（1）主从式无线传输信道自适应跟踪技术。在无线路由的网络拓扑分析过程中，节点路由分支需要通过特殊的数学物理分析手段逐步实施，考虑采用表中继路径自适应技术，建立基本的网络拓扑框架，进行路径自适应中继通信。

（2）无线射频信道的功率动态分配技术。在有限的带宽内高效利用无线射频信道资源是无线自组织网络成功应用的重要因素。

设计一种使用多射频、多信道、方向性天线的新型无线Mesh数据回程网，采用基于连接图的等价变换来实现无线MESH网络信道分配算法，这种新型的信道分配算法能够有效地减少链路间干扰。

（3）测量型无线自组织网络路由生成技术。通过测量海量无线节点的最佳静实现路由，确定所对应节点的激活与休眠状态，根据无线信道传输质量和其它设定的受限约束条件，动态自适应调整激活节点，形成动态自适应路由生成算法。

四、智能电网信息采集系统技术原理

1、系统结构 根据国家新的698规约标准，将固定节点无线数据接入系统无线自组网作为集中器的下行采集通道，实现集中器和表计之间的数据的透明传输，具体的方式如下： 将电网信息作为一个计量点，同时也是一个数据采集点，DAU安装在电网信息侧，DAU的安装既可以嵌入到表计，与电网信息形成一体化的设计，成为固定节点无线形成485采集器，将CAC安装在集中器侧，集中器可以将CAC嵌入到集中器中间，也可以以485或232与集中器连接。

在构建好了以上的机构之后，既可以开通组网，形成固定节点无线数据接入系统的下行网络，该网络可以形成集中器和表计之间的透明的通信通道，实现电网信息和集中器之间的透明数据采集，集中器可以通过645规约，直接读取网内任意电网信息的参数。

四、技术规范

1、范围 本技术条件规定了“无线自组织mesh网络的智能电信信息采集系统”的技术要求、试验方法等内容，是设计制造与检验的基本依据。 本技术条件适应于“无线自组织mesh网络的智能电信信息采集系统”（以下称为“系统”）

2、技术要求 （1）可实时显示各节点状态信息，包括位置、烟雾告警、安全告警、温度值、电表值、水表值。 （2）可同时显示多个节点状态信息。 （3）一个节点可通过另一节点向主节点传递信息。 （4）可对主节点进行初始化;可设置NMI模式和透传模式;可清空当前节点信息。

3、环境试验 （1）低温贮存试验：温度：-10℃，受试系统不通电，时间：4h，试验后功能应正常。 （2）高温贮存试验：温度：+55℃，受试系统不通电，时间：4h，试验后功能应正常。

4、技术参数

调制方式： GFSK

工作频率： 470～475MHz

发射功率： 17/20dBm

接口数据格式： 8E1/8N1

接收灵敏度： -110dBm@9600bps（1%BER）

信道带宽： 100K@9600bps

接口速率： 2400～38400bps

工作温度： -20℃～70℃

电源： +4.75～5.25VDC

尺寸： 43mm×24mm×7.2mm （不含天线头）

发射电流： ≤100mA

接收电流： ≤50mA

工作湿度： 10%～90%相对湿度，无冷凝

五、成果的创造性、先进性

本项目研制的智能电网信息采集终端的无线自组织核心网络技术具有以下几个显著特点：

（1）节点功耗低。节点的收发距离短，所需功耗低。另外，智能电网信息采集终端的无线自组织核心网络技术配合芯片采用了多种节能工作模式，可以确保两节五号电池支持长达6个月到1年半左右的使用时间;

（2）网络的自组织强。智能电网信息采集终端的无线自组织核心网络具有自组织功能，网络节点工作无需人工干预，并能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网络;

（3）网络容量大。

一个智能电网信息采集终端的无线自组织核心网络网络可容纳多达65000多个节点，每个节点可以容纳最多254个从设备，一个区域内可以同时存在200多个智能电网信息采集终端的无线自组织核心网络;

（4）时延短典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms

（5）开发成本低。由于网络协议简单，开发时间成本较低，而且智能电网信息采集终端的无线自组织核心网络协议免除专利费，智能电网信息采集终端的无线自组织核心网络的工作频率采用很多频段，选择灵活。同时，各大半导体公司也设计出了适合智能电网信息采集终端的无线自组织核心网络技术规范的芯片，价格较低廉。