藍牙技術在電表計費中的應用

1 引言

　　現(xiàn)有的人力手工抄表方式，工作量大，準確度差，且只能一月左右反映一次用電情況，其信息反饋速度相對于電力調度的瞬間操作遠遠滯后，因而無法實現(xiàn)高低峰的電價應有所不同的要求，使人工抄表方式亟待改革。而目前提出的一些自動抄表方案是將數(shù)字電表的用電量信息利用紅外傳輸方式，通過電話線或局域網傳輸?shù)浇邮斩?如：物業(yè)公司或電業(yè)管理部門)。此類方案問題有三：(1)家庭中的紅外控制信號過多(如：有多種家電遙控器)會干擾數(shù)據(jù)的準確性，(2)使用電話線傳輸不可能作到實時，而且接收端所需的Modem池等費用過高，(3)使用局域網傳輸則限于要重新安裝千家萬戶的入戶線和數(shù)字信號的遠距離傳輸問題。

　　解決上述問題的關鍵是找到一種無線或有線的傳輸方式，并且及時準確地將用電量信息傳輸?shù)浇邮斩?。通過多種方式的比較，用藍牙技術 (BlueTooth)和有線電視(CATV)設備相結合是一種即能避免出現(xiàn)上述問題又能較好的實現(xiàn)實時控制的方法。即利用藍牙技術的無線傳輸、傳輸距離短(10m之內)和抗干擾性強的特點，先將計費電表的直流信號通過加載的BlueTooth芯片無線傳輸?shù)紺ATV線路中的上行信道，通過遍布城鄉(xiāng)的 CATV網絡，直接傳輸?shù)轿飿I(yè)公司或電業(yè)管理的調度部門后，再重新解調出數(shù)字信號，便可輸入到計算機中完成網上任一用戶的電費自動查詢，當然，也可以與現(xiàn)有的電費收費網絡系統(tǒng)相連接，以及與電網的調度指揮中心相連接成一個完整的用電管理網絡。

　　2 BlueTooth的抗干擾特點

　　藍牙芯片僅為9mm×9mm，目前價格為50元左右，可以直接嵌入數(shù)字電表中。其工作采用2400～2483.5MHz的ISM(工業(yè)、科學和醫(yī)學)頻段，這是因為該頻段內沒有其它系統(tǒng)的固定信號干擾，同時頻段向公眾開放，頻段在全球范圍內有效。但同時ISM頻段作為開放頻段，使用其中的任何頻段都會遇到不可預測的隨機干擾源(如某些家用電器、無繩電話和汽車開門器等)[1]。因此，對外部和其它藍牙用戶的干擾源用不同的技術加以處理。

　　如：采用跳頻技術，抗信號衰落;采用快跳頻和短分組技術，減少同頻干擾，保證傳輸?shù)目煽啃?采用前向糾錯(FEC)編碼技術，減少遠距離傳輸時的隨機噪聲影響;采用FM調制方式，降低設備的復雜性等。目前藍牙技術的傳輸速率設計為1MHz，以時分方式進行全雙工通信，其基帶協(xié)議是電路交換和分組交換的組合，完全滿足電表收費中的實時性的要求。一個跳頻頻率發(fā)送一個同步分組，每個分組占用一個時隙，也可擴展到5個時隙。藍牙技術還支持一個異步數(shù)據(jù)通道，或3個并發(fā)的同步話音通道，或一個同時傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音的通道。異步通道支持最大速率72kbps、反向應答速率為57.6kbps的非對稱連接，或者是432.6kbps的對稱連接，這樣，可根據(jù)干擾源情況靈活加以選擇。

　　藍牙技術實現(xiàn)了設備的無連接工作，提供了接入數(shù)據(jù)網的功能，并且具有外圍設備接口，可以組成一個特定的小網(piconet),又稱為微微網。藍牙系統(tǒng)采用基于包的傳輸：將信息流分片(組)打包，在每一時隙內只發(fā)送一個數(shù)據(jù)包。所有數(shù)據(jù)包格式均相同，開始為一接入碼，接下來是包頭，最后是負載。

　　接入碼具有偽隨機性質，在某些接入操作中，可使用直接序列編碼。接入碼包括微微網主單元標志，在該信道上，所有包交換都使用該主單元標志進行標識，只有接入碼與接入微微網主單元的接入碼相匹配時，才能被接收，從而防止一個微微網的數(shù)據(jù)包被恰好加載到相同跳頻載波的另一微微網單元所接收，這樣，使樓群間不同用戶的信號很容易區(qū)別。

　　3 BlueTooth與CATV間的傳輸

　　CATV作為遍布城鄉(xiāng)的寬帶網絡，其上行信道有5～65M的豐富的頻帶資源可用，我們采用34.45MHz作為載頻。利用安裝在用戶入線端的藍牙接口，直接用藍牙核心協(xié)議所定義并提供安全的RF方式發(fā)送到物業(yè)公司或電業(yè)管理的調度部門的接收機，再調制為數(shù)字信號至相應計算機中即可。如圖所示。

藍牙技術在電表計費中的應用

　　CATV的無連接特點可以將實時數(shù)據(jù)在網上隨時傳輸?shù)竭h程的接收端，這是利用PSTN和LAN網方案所不具有的優(yōu)勢。對于在接收端如何區(qū)別來自不同用戶的數(shù)據(jù)信號的問題，我們利用每個主單元標志唯一的特點，雖然網絡上的個用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d頻相同，但在CATV傳輸時將主單元標志作為識別碼來解決。

　　接收端的解調，可用現(xiàn)有的電纜調制解調器完成，但成本較大，這可以通過改造專用的可尋址調制解調器來實現(xiàn)，即改變其相應的晶振和接收電路即可[2]。

　　解調后的數(shù)字信號送入基于Windows平臺的Oracle數(shù)據(jù)庫中，可以完成相應的數(shù)據(jù)查詢、檢索、統(tǒng)計匯總，直接供電力調度部門作為決策依據(jù)，以實現(xiàn)真正的計劃用電，分時電價的要求。

　　4 展望

　　如果再進一步推廣到其他的數(shù)字計量設備中，還可將其連接成水費自動查詢系統(tǒng)、煤氣費自動查詢系統(tǒng)、采暖費自動查詢系統(tǒng)、家庭安全報警系統(tǒng)……。利用藍牙技術和CATV結合與紅外控制方式相比的最大優(yōu)勢就在于其可形成雙向傳輸，因為CATV也是雙向網絡，如：用于采暖控制中，若用戶暫時無人居住可隨時報停，只需在接收端發(fā)送指令到指定的藍牙芯片即可，當然，每戶的供暖閥門須改造為可控。