无线网络智能通在用电信息采集系统中的应用

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摘 要：针对用电信息采集系统中的信号盲区导致系统采集成功率低的问题，结合当前解决信号盲区问题的研究现状，研发出了一种可以有效解决信号盲区问题、显著提高用电信息采集成功率的新设备——无线网络智能通，并讨论了无线网络智能通在用电信息采集系统中的应用优势。

关键词：用电信息采集系统；无线网络智能通；智能电网；信号盲区

引言

随着计算机及通信技术的发展，电力行业正逐步向信息化、智能化方向发展，智能电网是电力行业发展的必经之路。用户用电信息实时采集是构建未来智能电网的关键；传统人工抄表方式已无法满足电力系统发展的要求，用户用电信息采集系统的全覆盖是实现电力系统信息化的基础。目前国网XX供电公司（以下简称XX）已经实现用电信息采集建设的全覆盖。但是由于受到运营商网络的限制，一些采集终端的安装位置没有运营商的网络信号，导致用电信息采集系统不能正常工作。例如，在高层地下室由于存在公网运营商信号盲区，用电信息采集系统无法采集用户的用电信息。此时，还需进行人工干预，造成人力、物力、财力的浪费。由于存在信号盲区，当前用电信息采集系统的信息采集成功率还比较低，仅为70%左右，因而迫切需要研发出能解决信号问题的新设备。

近年来，研究者们不断将一些用于解决信号问题的新设备用于用电采集系统中，但在应用中存在数据采集不稳定、对无线公网造成影响、支持距离短（10～20米）等问题。文章针对用电信息采集系统的应用问题研发出了一种新设备无线网络智能通，该设备天线与主机最远支持距离高达100米，具有运行稳定、数据采集准确可靠、对网络无干扰等优点，能显著提高信息采集成功率。

1 无线网络智能通的原理

无线网络智能通采用了移动通信领域的无线中继原理，在这个基础上针对现有网络的问题，结合专利技术，做到既能快速、高效、低成本的解决运营商网络信号弱覆盖、无覆盖、覆盖不稳定的问题，又能不影响运营商的网络，性能远远超越目前传统通信领域的放大器水平，图1为该设备的电路原理图。

图1设备的电路原理图

如图1所示，该设备主要是通过低噪声放大器（LNA）、声表面滤波器（SAW）、高线性放大器（HPA）、数字处理单元对运营商的无线网络信号进行滤波和放大，实现增加信号覆盖范围的功能。同时该设备采用了数字ALC电路设计，实现了增益的动态自动调节，保证了系统的稳定性、可靠性和灵活性。

2 无线网络智能通的优点

无线网络智能通具有以下优点：

（1）通过上下行增益自动联动功能，实现无线网络智能通对上行底噪干扰的处理。传统放大器主要针对大面积的无线覆盖，发射功率较大，多在0.5W-20W。定位不同对基站的干扰也不同。如发射功率10W（40dBm）的放大器，接收天线的点平一般需要-50dB到-80dBm，发射功率越大，它的上下行增益也要很大才能达到覆盖要求。由于增益过大就会容易产生自激，并且由于上下行增益的扩大，底噪也会相应放大，通过天线发送到基站端的底噪会比较大，对基站产生干扰。

一台10W的放大器就会比基站的噪底高出2dB，这大大限制了放大器的使用。如果多台放大器则影响更大。

无线网络智能通的目标区域都是无线覆盖的盲区，也就是距离基站路损大，隔离大的区域，下行覆盖的都是封闭空间，不会泄漏到外部，谈不上对其他基站的干扰。无线网络智能通的上行信号向公共空间发射，但在放大有用信号的同时也放大了噪声。但可以通过信号处理使无线网络智能通到达基站的噪底很小。

一台无线网络智能通就会比基站的噪底低出28dB，使用500台无线网络智能通不过提高基站的噪底3dB，完全在基站的承受范围之内。可实现比较分散的信号盲区覆盖。

（2）通过数字ALC技术（增益自动控制技术）、隔离度检测技术保证系统不会工作在自激状态。如果天线隔离度不满足系统的安装要求，通过隔离度检测技术检测到天线隔离度不够，那么设备的指示灯会亮，提示系统工作在隔离度不够的状态。通过数字ALC技术自动调节系统增益，控制设备降低增益，直到隔离度检测模块检测到，不产生放大自激为止，这样通过被动的降低增益可以有效地保护设备及网络的安全性。其中数字ALC技术可以实现高动态范围的增益控制。

（3）上行关断定时重启功能。当数字ALC调节系统增益减小到最低增益，但天线隔离度仍不够，系统仍然处于自激状态，会自动关闭末级功放，原则是牺牲覆盖范围来保证此无线网络智能通不会出现自激现象，不会对整个网络造成不好的影响。

（4）基于模拟域和数字域相结合的反相抵消技术，可以将自身发射天线引起的反馈干扰反相并消除，从而有效提高无线网络智能通系统隔离度。如上所述，放大器系统存在严重的耦合干扰，传统做法是尽可能地加大施主天线和覆盖天线之间的空间间距，并通过其他方法如增加障碍物等做法来保持两天线之间足够的隔离度。而这些看似简单的方法往往会引发施工中的难度，即给放大器选址增加了很大的难度，尤其是对于密集城区，本已拥挤的环境中更难找到合适的安装场地；同时，单从外观方面考虑，两天线拉的较远会影响建筑物的美观，引发建筑商的抵触。为了解决上述问题，自适应干扰抵消技术应运而生。基于最小均方误差（LMS）算法的自适应干扰抵消技术原理。

（5）前置放大电路：采用前置天线放大电路，不仅能提高系统的灵敏度，还可以增加系统的稳定性和覆盖距离。

3 结束语

文章从用电信息采集系统的实际问题出发，分析了用电信息采集系统的应用现状以及亟需解决的无线网络覆盖问题。在此基础上，开发出了一种能用于解决信号覆盖问题、显著提高用电信息采集系统采集成功率的新设备——无线网络智能通。该设备的使用将推动电力行业的信息化和智能化向更高水平迈进。