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[摘要]针对无线公网通信如何解决用电信息采集终端信号覆盖提出解决方案。
[关键词]采集终端 信号 覆盖
用电信息采集系统是国家电网公司智能电网建设的重要组成部分。该系统通过GPRS/CDMA、230 MHz无线专网、短距离无线、光纤等多种方式，实现主站与终端的双向数据传输。其中，无线公网由于其覆盖范围广、系统容量大、能方便实现数据的双向传输等特点，成为用电信息采集系统最重要的通信方式之一。但实际应用中约10%的用电信息采集终端的安装点比较特殊造成无线公网信号弱，不能支持稳定可靠的终端通信。若仅针对这些位置进行光纤覆盖，投资过大，严重影响了“全覆盖、全采集”的用电信息采集系统建设目标。因此，如何低成本解决特殊情况下采集终端的公网信号覆盖问题成为用电信息采集系统建设的关键。
一、特殊安装位置分析及影响
1、密封的金属配电箱柜。目前配电柜大多采用金属外壳，用电信息采集终端等相关设备安装在金属配电箱柜内。由于金属外壳对无线电信号的屏蔽作用，导致采集终端的无线电信号强度不足，无法保持长期稳定的通信。在这种环境下运行的采集终端往往在安装调试环节均能顺利与主站通信、上线并调试成功，但在实际运行中经常断线或超时。其主要原因是安装调试期间，为便于调试，金属配电箱柜门打开，信号通过打开的柜门传出，终端信号正常，而调试结束后，柜门关闭，金属外壳的屏蔽作用造成终端信号强度不足，终端无法正常通信。
2、地下配电房。当前城市建设中，越来越多的配电房设在地下室。由于地下室的墙体很厚且具有网状钢筋，无线信号被屏蔽，部分地下配电房甚至完全没有无线公网信号。如果地下配电房配置金属外壳的箱柜，则信号屏蔽程度更严重。在这种环境下安装的终端多数无法与主站通信，不能正常上线运行。
3、偏僻山区。偏远山区地广人稀，移动信号覆盖面远远不及市区，不少地方无GPRS信号或信号不稳，无法满足GPRS终端通信的需求。但这些地方有部分地区有其他的移动通信网覆盖，如：CDMA。
二、信号覆盖的解决方案
根据周围无线公网信号的类型、安装情况等提出以下几种信号覆盖解决方案。
1、采用外置天线。金属配电箱柜对无线信号具有较强的屏蔽作用，若采集终端仅采用内置天线其接收的无线公网信号将大大减弱，影响正常通信。若采用外置天线，将信号接收天线安装在箱体外部，则能有效避免金属箱体对无线信号的屏蔽，增强采集终端接收的无线信号。但外置天线通常采用普通细馈线，对信号有一定的衰减，其使用距离受限，一般在5m以内。
2、采用高增益天线。若信号受到较大物体（如建筑物）遮蔽，采集终端需更长的信号延伸，则可采用高增益天线方案。高增益天线的工作原理是将接收到的无线信号放大后，由低损耗馈线将信号送至通信模块。高增益天线对信号进行了一定的放大，延伸信号距离，一般可用于50m以下的传输距离。但由于馈线传送的是高频信号，馈线老化严重时信号衰减严重，实际应用中建议距离不超过30m。
3、采用RS-485通信延长线。若遮蔽信号的物体更为庞大，采集终端需进行更长距离的信号延伸，则可采用RS-485通信延长线方案。其基本思路是将原来组装在一起的终端与无线公网通信模块分离，终端本体安装位置不变，通信模块安装在有公网信号的地方，将终端与通信模块之间的TTL电平信号转换为RS-485信号后传输。理论上RS-485接口的通信距离可达1km，现场试验证明可延伸达300m以上。
4、采用信号放大器。上述方案只适用于单个采集终端的信号覆盖，若多个采集终端安装在同一空间（如处于同一个地下室），需同时对这一系列的采集终端进行信号覆盖，则可采用信号放大器的方案。信号放大器是利用一组天线接收无线公网信号的无线中继设备，它将信号放大后通过电缆传输。在室内部署一组天线，可达到局部信号覆盖的目的，功能与通信运营商的直放站类似。
三、信号覆盖建议
1、信号延伸距离在5m以内，宜采用外置长天线。为保证通信质量，在条件允许的情况下，原选用内置天线的采集终端应更换成外置天线，将天线引到金属配电箱体外。
2、应综合考虑通信可靠性、施工维护方便性、经济性等，选择合适的信号延伸方案。信号延伸距离在5-30m时，建议采用高增益天线方案，信号延伸距离在30m以上，建议采用RS-485通信延长线方案，同一配电房有4台及以上终端，可考虑安装信号放大器，该方案对施工技术要求高，应将天线引到信号较好处。
3、应对天线、通信延长线和引出的通信模块等采取防水、防外界损坏措施。RS-485通信延长线方案的通信线应使用套管保护，接头质量应可靠，并确保安装工艺良好，避免投运后接触不良造成通信故障。
4、采用CDMA通信方式时，可参照GPRS通信的各种方案进行信号延伸。
结束语：通信信号覆盖问题是用电信息采集系统建设过程中的基础问题，本文总结了用电信息采集系统建设过程中遇到的诸多问题，并给出多种解决方案。实践证明，该系列方案能有效解决信号覆盖问题，提高信息采集成功率，具有广阔的应用前景和推广价值。
[关键词]采集终端 信号 覆盖
用电信息采集系统是国家电网公司智能电网建设的重要组成部分。该系统通过GPRS/CDMA、230 MHz无线专网、短距离无线、光纤等多种方式，实现主站与终端的双向数据传输。其中，无线公网由于其覆盖范围广、系统容量大、能方便实现数据的双向传输等特点，成为用电信息采集系统最重要的通信方式之一。但实际应用中约10%的用电信息采集终端的安装点比较特殊造成无线公网信号弱，不能支持稳定可靠的终端通信。若仅针对这些位置进行光纤覆盖，投资过大，严重影响了“全覆盖、全采集”的用电信息采集系统建设目标。因此，如何低成本解决特殊情况下采集终端的公网信号覆盖问题成为用电信息采集系统建设的关键。
一、特殊安装位置分析及影响
1、密封的金属配电箱柜。目前配电柜大多采用金属外壳，用电信息采集终端等相关设备安装在金属配电箱柜内。由于金属外壳对无线电信号的屏蔽作用，导致采集终端的无线电信号强度不足，无法保持长期稳定的通信。在这种环境下运行的采集终端往往在安装调试环节均能顺利与主站通信、上线并调试成功，但在实际运行中经常断线或超时。其主要原因是安装调试期间，为便于调试，金属配电箱柜门打开，信号通过打开的柜门传出，终端信号正常，而调试结束后，柜门关闭，金属外壳的屏蔽作用造成终端信号强度不足，终端无法正常通信。
2、地下配电房。当前城市建设中，越来越多的配电房设在地下室。由于地下室的墙体很厚且具有网状钢筋，无线信号被屏蔽，部分地下配电房甚至完全没有无线公网信号。如果地下配电房配置金属外壳的箱柜，则信号屏蔽程度更严重。在这种环境下安装的终端多数无法与主站通信，不能正常上线运行。
3、偏僻山区。偏远山区地广人稀，移动信号覆盖面远远不及市区，不少地方无GPRS信号或信号不稳，无法满足GPRS终端通信的需求。但这些地方有部分地区有其他的移动通信网覆盖，如：CDMA。
二、信号覆盖的解决方案
根据周围无线公网信号的类型、安装情况等提出以下几种信号覆盖解决方案。
1、采用外置天线。金属配电箱柜对无线信号具有较强的屏蔽作用，若采集终端仅采用内置天线其接收的无线公网信号将大大减弱，影响正常通信。若采用外置天线，将信号接收天线安装在箱体外部，则能有效避免金属箱体对无线信号的屏蔽，增强采集终端接收的无线信号。但外置天线通常采用普通细馈线，对信号有一定的衰减，其使用距离受限，一般在5m以内。
2、采用高增益天线。若信号受到较大物体（如建筑物）遮蔽，采集终端需更长的信号延伸，则可采用高增益天线方案。高增益天线的工作原理是将接收到的无线信号放大后，由低损耗馈线将信号送至通信模块。高增益天线对信号进行了一定的放大，延伸信号距离，一般可用于50m以下的传输距离。但由于馈线传送的是高频信号，馈线老化严重时信号衰减严重，实际应用中建议距离不超过30m。
3、采用RS-485通信延长线。若遮蔽信号的物体更为庞大，采集终端需进行更长距离的信号延伸，则可采用RS-485通信延长线方案。其基本思路是将原来组装在一起的终端与无线公网通信模块分离，终端本体安装位置不变，通信模块安装在有公网信号的地方，将终端与通信模块之间的TTL电平信号转换为RS-485信号后传输。理论上RS-485接口的通信距离可达1km，现场试验证明可延伸达300m以上。
4、采用信号放大器。上述方案只适用于单个采集终端的信号覆盖，若多个采集终端安装在同一空间（如处于同一个地下室），需同时对这一系列的采集终端进行信号覆盖，则可采用信号放大器的方案。信号放大器是利用一组天线接收无线公网信号的无线中继设备，它将信号放大后通过电缆传输。在室内部署一组天线，可达到局部信号覆盖的目的，功能与通信运营商的直放站类似。
三、信号覆盖建议
1、信号延伸距离在5m以内，宜采用外置长天线。为保证通信质量，在条件允许的情况下，原选用内置天线的采集终端应更换成外置天线，将天线引到金属配电箱体外。
2、应综合考虑通信可靠性、施工维护方便性、经济性等，选择合适的信号延伸方案。信号延伸距离在5-30m时，建议采用高增益天线方案，信号延伸距离在30m以上，建议采用RS-485通信延长线方案，同一配电房有4台及以上终端，可考虑安装信号放大器，该方案对施工技术要求高，应将天线引到信号较好处。
3、应对天线、通信延长线和引出的通信模块等采取防水、防外界损坏措施。RS-485通信延长线方案的通信线应使用套管保护，接头质量应可靠，并确保安装工艺良好，避免投运后接触不良造成通信故障。
4、采用CDMA通信方式时，可参照GPRS通信的各种方案进行信号延伸。
结束语：通信信号覆盖问题是用电信息采集系统建设过程中的基础问题，本文总结了用电信息采集系统建设过程中遇到的诸多问题，并给出多种解决方案。实践证明，该系列方案能有效解决信号覆盖问题，提高信息采集成功率，具有广阔的应用前景和推广价值。