无线通信技术在智能燃气表中的应用

来源:期刊VIP网所属分类:通信发布时间:2018-07-17浏览:

  这篇通信工程师论文发表了无线通信技术在智能燃气表中的应用,智能燃气表传感网络应能为燃气运营商提供燃气使用安全、燃气计量方面的监控与诊断数据, 保证燃气使用安全和贸易计量公平, 将传感网络故障信息、环境信息等传输给燃气运营商。

  关键词:通信工程师论文,智能燃气表;无线通信技术;效果分析

通信工程师论文

  1、GPRS短信通信技术

  (1)SMS短信通信技术。①原理。智能燃气表中增加智能手机卡,并集成无线控制单元,燃气表可以定期给管理单位传统短信,标明燃气数据、管路运行状态,用户使用频率等。从而方便管理和远程控制;②网络结构。通过智能表内的SIM片、基站、燃气管理公司形成一个无线网络平台。在该平台内,任何一家燃气表都可以将采集的燃气信息以短信形式传输给基站,基站再通过无线通信技术发送到管理单位,实现用户智能燃气表与管理单位的连接,实现数据传输和控制指令的落实。

  (2)GPRS流量通信技术。①原理。GPRS的基本原理就是运用无线流量作为信息传输的介质,智能燃气表内集成有相应的控制单元及无线通信单元,一旦该表接收到信息数据需求的指令,控制单元就会控制数据采集模块采集数据,并将数据通过无线流量通信技术向外转发,最终传输到燃气公司。数据直接采用GPRS格式进行采集与传输,不需要格式转换和数据转型,直接而方便;②网络结构。该类型的网络结构平台与短信网络平台结构有异曲同工之处,都需要建立特有网络平台,需要智能手机卡和通信技术的支持。工作过程也相似,都是信息采集后发送到附近的基站,基站利用所属的通信公司进行二次转发至燃气公司。

  (3)效果分析。IMS短信通信技术和GPRS流量通信技术虽然使用方便,能够实现燃气表的智能化操控,大大降低人力投入和人为数据失真的机率。但其应用仍有较多缺点:①表内智能卡集成在电路板上,更换不便,一旦遇到通信公司的卡型升级换代,智能表的更换量大,需要投入较大的人力和物力,造价提高;②燃气表一般安装在楼道内,网络信息号难免会出现无法覆盖的问题,一旦有盲点,将导致燃气表无法完成相应的操作指令,数据采集和传输都失败,仍需人员上门采集数据。

  (4)使用安全性大大降低。由于燃气具有易燃性,而火花即被引燃,发生火灾。而智能卡在工作时,功率远远超过安全标准50MW,使燃气使用安全性无形中下降。出现安全性考虑,IMS和GPRS短信通信技术应用于智能燃气表是非常不科学的,因此,这两种通信技术不符合智能燃气表应用。

  2、GFSK高斯频移键控技术

  (1)原理。FSK技术是频率的变化产生的信号作为信息数据的编码,从而汇成信息数据进行数据传输。而GFSK是调整波段,使输出的波频率在指定范围内,从而有效降低波频的错误率。智能燃气表应用GFSK技术时,需要在电路板上集成相应的波频控制单元和通信单元,用特定的GFSK调制解调器设备来消除波间的谐变,从而有效保护数据的真实性和完整性。燃气表端波频变化产生的数据信息,传输至集中处理器上的通信通道,然后再被集中处理器中的GFSK转化为GPRS短信形式,输送至燃气管理公司系统,实现数据远程采集与监测。

  (2)网络结构。GFSK频移技术的网络结构与GPRS和IMS不同,其结构多呈现星形结构,极少数呈现网状结构类型。燃气表上的通信单元需要GFSK解调器来实现波频的控制,使采集的信息转化成模拟波频号,传输至信息集中接收站,在此完成信息的逆向转换,重新生产数字信息,并通过GPRS短信技术输送至燃气公司管理系统,实现信息交互和控制。

  (3)效果分析。GFSK频移技术在智能燃气表终端的通信单元上集成了特定的高斯滤波器,使频率变化范围得到有效控制,使得频谙脱离了过宽和变化较大的故障,信息传输更加可靠和安全,解决了GPRS和IMS的使用不安全问题,无论管理还是监测,都可以实现远程控制。另外,GFSK通信技术信息传输比其它通信技术都要快,有效提高了管理水平,并使频率技术应用有了新的方向。其缺点是受距离的影响,导致使用范围有距离限制。而且其频谙的穿墙能力不足,导致在建筑密集区使用会出现信息不完整的问题,需要在密集区加设中继器来将信号放大。这无疑增加了使用成本。

  3、LoRa扩频技术

  (1)原理。LoRa扩频技术是在智能燃气表的通信单元中加装LoRa放大器,使控制单元采集的数据被转化成LoRa扩频信号,再通过集中器的逆向转换,形成原来的GPRS信息数据,最终传输至燃气公司系统上,供燃气公司管理之用。

  (2)网络结构。LoRa扩频技术的网络结构类似GFSK频移通信技术,呈现具有代表性的星形。智能表有控制单元和通信单元,通信单元上有LoRa扩频单元,功能是将信号转化为LoRa扩频模拟信号,输送至集中器,再由集中器转化成GPRS信号,然后输出至基站,再输送至燃气公司系统中。

  (3)效果分析。LoRa扩频技术是一项综合的通信技术,纠错能力大大提高,特别是突发性状况时,错误率较低而受到欢迎。此外,LoRa扩频技术在系统干拢的抵抗能力上均优于其它通信技术,而且传输距离较大,节省了多余设备的投入。特别是在密集区使用效果良好,是建筑密集区GFSK最佳的升级替代品。但是,LoRa技术也差非完美到无可挑剔,这种技术的通信速度一般,也缺乏时时在线监测的条件,因此,需要不断进行技术突破来提升其品质。

  参考文献

  [1]邵泽华.智能燃气表的无线通信技术[J].煤气与热力,2016,(3).

  作者:史炳鑫 单位:承德博冠实业集团有限公司

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文章名称: 无线通信技术在智能燃气表中的应用

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