第五章 需要解决的问题
5.1 目前的技术水平
让无线传感器网正常运行并大量投入使用还面临着许多问题。 （1）网络内通信问题
无线传感器网络内正常通信联系中，信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而受到影响，怎么安全有效的进行通信是个有待研究的问题。
（2）成本问题
在一个无线传感器网络里面，需要使用数量庞大的微型传感器，这样的话成本会制约其发展。
（3）系统能量供应问题
目前主要的解决方案有：使用高能电池；降低传感功率；此外还有传感器网络的自我能量收集技术和电池无线充电技术。其中后两者备受关注。
（4）高效的无线传感器网络结构
无线传感器网络的网络结构是组织无线传感器的成网技术，有多种形态和方式，合理的无线传感器网络可以最大限度的利用资源。在这里面，还包括网络安全协议问题和大规模传感器网络中的节点移动性管理等诸多问题有待解决。
总之，无线传感器网络应用前景非常诱人。无线传感器网络（WSN）被认为是影响人类未来生活的重要技术之一，这一新兴技术为人们提供了一种全新的获取信息、处理信息的途径。由于WSN本身的特点，使得它与现有的传统网络技术之间存在较大的区别，给人们提出了很多新的挑战。由于WSN对国家和社会意义重大，国内外对于WSN的研究正热烈开展，希望能够引起测控领域对这一新兴技术的重视，推动对这一具有国家战略意义的新技术的研究、应用和发展。
5.2 抄表技术概况
（1）传统人工抄表
传统人工抄表是通过电力运营商雇佣相应电能抄表员登门查表,完成电能抄表校对工作。随着电网规模的扩大,加上电力用户分散,给供电企业抄表带来的巨大的困难。抄表员需要花大量的时间进行抄表和电能数据校对工作,大大增加了电力运营商的负担,造成了大量的人力浪费,同时由于人为误差的存在,给电力用户带来了许多不便,整个电能的抄录过程在时间上存在着明显的离散性,不利于电力运营商的统一管理。
（2）远程自动抄表
随着电力电子技术和计算机通信技术的不断成熟,远程自动抄表技术已经逐步取代传统人工抄表技术,成为电力运营企业电能抄表的核心技术。远程抄表系统一般由电能检测表计、视频数据采集模块、数据储存模块、数据通信模块、计算机综合数据管理模块五大部分构成,整个系统采用集散式典型结构,具有明显的树型综合通信结构,利用综合通信技术实现了对电能数据的实时动态采集,便于电力运营商进行电能的检测、综合数据分析管理和收费自动化的要求的实现。
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（3）改进BP神经网络
改进BP是一种基于误差反馈综合比较的神经网络,由于该模型不需要具有精确的数学模型,只需要将外界已知的原始数据作为系统的输入,对整个网络模型进行“学习”训练,网络层通过输入层（INPUT）获得相关的数据信息,通过中间层（Recurrent）进行数据信息处理,再通过输出层（OUTPUT）获得对应的数据信息。
（4）图像识别
数字识别技术包括图像处理和数据识别两项重要的任务,是利用计算机对图像分析处理的核心,在目前较多的图像识别、图像复原、图像预测等领域得到了广泛的发展。
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第六章 国内外远程抄表系统的发展概况
自动抄表技术自八十年代诞生于美国后，在世界各地得到迅猛发展，最先在供水企业中应用，后扩展到电、气等各个领域。直到九十年代，自动抄表技术才被引进到中国。
6.1 国外自动抄表技术的发展
在自动抄表系统中，一个重要的抉择，就是通信方式的选择。
上世纪70年代至80年代，一些发达国家相继开始对远距离电能表数据的采集和传送进行了探索性研究。此阶段，自动抄表系统主要采用有线通信，如用电力线载波、波导管、电缆、光缆等作为传输媒质。
1982年英国的THORNEMI系统利用公用电话网实现了自动抄表；
1985年日本九州电力公司试用电力输配电线载波，地线载波及光缆通信于远方读表和监测表计误差的系统；
澳大利亚借助邮电线路进行远程电能表数据抄记系统；
美国波士顿边生公司以及费城电力公司的配电线载波远程读表系统等。这些系统曾先后投入试运行，但由于投资较大，均仅用于用电大户、联网结算或部分住宅区的集中电能表数据的读取。
1988年美国弗吉尼亚电力公司为电能表抄表员装备了手持式微机，用户消耗的电能数据被一次性经键盘存入微机，完成统计与处理。
1990年以后，AMR得到较快的发展。1992年埃及开罗配电公司开发出双模式住宅电能监视抄表系统，用于自动记录、获取和处理电能消耗数据的完整系统。为了满足美国加州电力市场150方案的要求，美国最大的电能计量计费系统TMR于1998年投入运行。
2000年度，美国有2840万自动抄表设备单元应用，其中1300万用在电力，1080万用在煤气，460万用在供水。在1999~2000年度供水方面有55%的高速增长，电力有20%的增长，煤气有13%的增长。
随着无线网络技术的不断发展，基于无线网络技术的应用逐渐成为当前无线通信的主流，无线网络技术自身的特点、合理的组网方式以及可靠的传输机制，使无线网络通讯技术迅速成为国内外远程数据采集系统中解决监控点地域广、设备布局分散等问题的主流技术。目前，远程抄表监控系统主要基于微处理器，通过GPRS、CDMA等无线通信网络，向能源管理系统传送采集的数据。
6.2 国内自动抄表技术的发展
国外抄表系统的发展进程影响着国内抄表系统的发展方向，上世纪80年代末90年代初，中国开始了自动化抄表系统的试点工作。
全国各供电企业基本建立了无线电电力负荷控制系统，虽然其主要建设目的是控制负荷，但也逐渐用于大用户的电能表抄表。
1989年全国第一套跨省网的电量计费系统在华北电网投入运行，北京供电局的电
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话抄表系统在90年代开始投入运行。
1994年以色列居民集抄系统进入中国，全国各地供电企业大多都开展了低压电力载波技术试点。
90年代中期，国内己有研制成功一批自动抄表系统的报道，如常州的“YH5551型集中自动抄表系统”，太原的“煤气表读数遥测系统”，中科院合肥智能所的“煤气表户外自动抄表装置”和上海市公用事业研究所的“水、煤气表合抄集中自动抄表系统”。 2000年经全国电工仪器仪表标准化技术委员会秘书处召集生产、用户以及计量检测等20个成员单位组成《自动抄表系统》国家标准起草工作组，通过标准的制定有效地规范了市场和引导技术的发展。
2004年现场用电管理终端作为负控和抄表需求的融合产品产生，并陆续在浙江电网和广东电网大量推广使用。
2005年国家电网公司颁布《关于加强电力营销现代化的建设意见》的406号文后，中国迎来了AMR发展的黄金时期。
从2005年到2007年各电力公司基本实现了发电侧、供电侧及终端侧3巧kVA及以上大用户的电能自动抄表，全国估计有几十万个AMR采集终端投入应用，成为目前世界发展最快的AMR市场。
2007年部分省市电力公司又重新启动居民用户集中抄表系统工程，中国将至少具有十年的AMR发展黄金时期。随着智能化小区的建设的推广，三表自动抄表系统在我国已逐渐普及，但由于种种因素，绝大多数自动抄表系统却都未能正常运行，投了自动抄表系统的钱却仍用人工抄表的现象仍较为普遍。如果这种情况不能得到有效解决，自动抄表行业必将受到严重影响，其负面影响将波及到房地产行业、自来水等专业公司、智能化产业以及广大居民的日常生活。
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第七章 基于GPRS的远程抄表系统总体设计
本章通过对远程智能抄表系统的性能要求进行分析，在综合当前多种通信模式的优缺点的前提下，采用了GPRS通讯方式，随后详细介绍了GPRS的原理及构成，最终在经过方案的论证与选择之后，确定了远程抄表系统的总体设计，并给出了系统整体的框图。
7.1 设计方案论述与选择
7.1.1 方案论述
通信是自动抄表技术中的关键，也占据了投资的大部分。因此，方案的选择主要是通信方式的选择。数据通信的设计要综合考虑地理环境、用户用能行为、技术水平、管理体制和投资成本等因素。在国外己有许多发展成熟的自动抄表系统，他们采用的信息传输方式有：电视电缆、电力线载波、无线电波和公用电话网等。自动抄表系统呈现多元化发展，有着多种实现方案，目前比较流行的方案有：
（1）电力线载波抄表
以电力线作为传输信道，将数据信号调制为高频信号叠加在电力线上进行通信。此方式无需另外布线、易施工、成本低、与电网建设同步。目前国内10kV以上电压等级的高压电力线载波技术已较成熟，但低压电力线载波还未能达到令人满意的水平，制约了电力线载波抄表在我国的应用。原因在于电力载波信号存在着脉冲干扰，传输距离越远，信号衰减越大。低压电器电磁兼容性的控制尚不十分严格，低压电力线上存在的电磁污染严重，干扰大，影响载波通信的质量；另外，用户负载千变万化造成网络传输特性复杂多变，难以用准确的数学模型加以表征。因此，抗干扰是低压电力线载波技术必须克服的问题。
（2）总线抄表
总线通信是目前国内自动抄表系统采用较多的一种通信方式，其数据传输速度较快，可靠、稳定，通信质量高。目前使用的总线通信方式有RS-232、RS-485、LonWorks等。但这种方式布线工作量大，通信信道易遭外界因素破坏，信道后续维护工作量大。
（3）红外抄表
抄表员将录有用户信息的红外手持抄表器拿到居民区数据集中器附近，通过红外通讯方式集中采集各耗能表的数据，然后返回主站将数据传输到计算机中。这种方式在红外可视距离内能非接触的读取仪表数据，操作简单方便，实现较可靠，且成本较低，被众多的软件和硬件平台所支持。其缺点是速率较低，易受外界环境的影响。
（4）GSM短信息抄表
GSM短信息抄表系统在用户端安装集控器和无线发射终端，将用户的耗能数据通过GSM网以短信息（SMS）的形式上传到GSM网的SMS中心，SMS中心将接收到的数据通过专线传递给能源管理部门。GSM短信息抄表不占用话音通信的信道，费用低。GSM网的覆盖面几乎遍及全国，故不需要建新基站，抄表不受距离和空间的限制。但每条短信息通信容量有限，系统实时性及可靠性较差，可能发生信息拥塞和丢失现象，不适合在业务量大的系统中应用。
（5）GPRS抄表
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