СПОСОБ СВЯЗИ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО СЧИТЫВАНИЯ ПОКАЗАНИЙ СЧЕТЧИКОВ
COMMUNICATIONS METHOD FOR METRE READINGS REMOTE READING

Изобретение относится к способу связи для дистанционного считывания показаний счетчиков расхода воды, газа, отопления или электричества, при этом эти счетчики могут быть бытовыми или промышленными счетчиками, каждый из которых соединен с модулем связи через волны радиочастот.
Существует несколько типов дистанционного считывания показаний со счетчиков посредством радиочастоты:
- способ дистанционного считывания показаний, называемый „walk by” («проходя мимо») и представленный на фиг.1: человек 10, называемый контролером, снимающим показания счетчиков, перемещается пешком (откуда и возникло английское наименование „walk by”) и имеет компьютер или переносной терминал 11, оснащенный радиоинтерфейсом. Когда он проходит поблизости от счетчика или группы счетчиков 12, 13, 14, 15 и 16, каждый из которых включает в себя модуль радиосвязи, он опрашивает их со своего терминала 11, отправляя сигнал запроса 17, предписывая этому или этим счетчикам отправить их данные. Расстояние между контролером и счетчиком редко превышает сотню метров. Сигнал запроса 17 посылается счетчикам, находящимся в зоне покрытия сигнала пробуждения, а счетчики отвечают, посылая ответный сигнал 18 на компьютер. Радиосвязь между модулями счетчиков и портативным компьютером является двунаправленной, то есть она может быть установлена в направлении от модуля к компьютеру и наоборот.
- Способ дистанционного считывания показаний, называемый „drive by” («проезжая мимо»): система близка к „walk by”, только в этом случае контролер перемещается с помощью транспортного средства.
- Способ дистанционного считывания показаний, называемый стандартная „постоянная сеть” (англ. “fixed network”), представленный на фиг.2: либо контролер (на фиг. не изображен) действует из своего кабинета, либо система автоматически осуществляет снятие показаний посредством информационной системы, которая включает в себя компьютер 20. Счетчики, оснащенные модулями радиосвязи 21, 22, 23, 24 и 25, устанавливают связь с компьютером не напрямую, а через промежуточные концентраторы или реле 26 и 27, при этом каждый концентратор периодически регистрирует данные расхода группы счетчиков. Так, как это показано на фиг.2, модули счетчиков 21, 22 и 23 устанавливают связь с промежуточным концентратором 26, а модули счетчиков 24 и 25 устанавливают связь с промежуточным концентратором 27. Модули посылают сигнал в определенный момент, определяемый произвольным образом, или в момент, который заложен в конфигурации их памяти. Промежуточные концентраторы 26 и 27 устанавливают связь с главным концентратором 28, который устанавливает связь с центральным компьютером 20, расположенным в кабинете оператора сети. Радиопередача в этом типе дистанционного считывания показаний в постоянной сети является однонаправленной, соответствуя стрелкам, показанным на фиг.2 (от модулей в направлении главного концентратора, проходя через промежуточные концентраторы). Как правило, такая сеть бывает сложной, нередко состоит из проводной линии связи (телефонной или оптоволоконной), связывающей главный концентратор 28 с центральным компьютером 20, и однонаправленных радиолиний от промежуточных концентраторов 26 и 27 в направлении главного концентратора 28 и от коммуникационных модулей 21-25 счетчиков в направлении промежуточных концентраторов.
Вариант реализации постоянной сети представлен на фиг.3. В соответствии с этим вариантом реализации, именуемым «постоянная сеть "walk by"», модули радиосвязи 30, 31, 32, 33 и 34 счетчиков считываются поочередно по радиосвязи, начиная с главного концентратора 35, посредством промежуточных концентраторов 36 и 37. В этом случае радиопередача является двунаправленной, как это показано на фиг.3 с помощью двойных стрелок.
Стандартные постоянные сети, действующие в одном направлении, отличаются таким преимуществом, как низкое потребление электроэнергии модулями, по сравнению с двунаправленной системой. Низкое потребление электроэнергии обеспечивает больший срок службы электрических батареек, которыми оснащаются модули, порядка десяти лет или более. Частая замена элементов питания - серьезное неудобство, так как кто-то должен отправиться в дом, где находится счетчик, чтобы заменить батарейку, что требует трудозатрат. Кроме того, доступ к счетчикам может быть осложнен (зачастую отсутствие хозяев на месте, неблагоприятные окружающие условия, … ). Поэтому операторы отдают предпочтение таким системам постоянной сети.
В архитектуре сетей с высокой концентрацией модули 21-25 посылают сигналы малой мощности (10 мВт или 25 мВт), главным образом в полосе частот UHF (Ultra High Frequency), сосредоточиваясь вокруг частот 433 МГц и 868 МГц. Это позволяет делать конструкцию модуля малых размеров и снижать затраты.
Неудобство такой архитектуры заключается в том, что при необходимости увеличить зону покрытия сети, в ней требуется в несколько раз увеличить количество промежуточных концентраторов.
В целях увеличения зоны покрытия сети и ограничения количества промежуточных концентраторов, последние имеют большую мощность передачи, чем мощность передачи модуля радиосвязи на счетчике. Однако максимальная разрешенная мощность в диапазоне UHF 868 МГц ISM ограничивается 500 мВт.
Другое неудобство связано с использованием частоты 868 МГц. Ведь потери от распространения в свободном поле с увеличением частоты радиосигналов увеличиваются. Следовательно, использование диапазона ISM 868 МГц для промежуточных концентраторов нецелесообразно при передаче сигналов на большие расстояния. Для того чтобы сгладить это неудобство и из-за ограничения разрешенной максимальной мощности в 500 мВт, в качестве решения предлагается увеличение количества промежуточных концентраторов, ретранслировать информацию от модулей до главного концентратора. Однако данное решение не является достаточным, поскольку растет также стоимость конструкции и затраты на техобслуживание сети, а ее надежность при этом понижается.
Задача заключается в том, чтобы реализовать такую постоянную сеть, которая позволила бы, используя маломощные модули, осуществлять дистанционное считывание показаний, имея большой радиус действия.
Изобретение заключается в разработке системы типа постоянной сети, основанной на маломощных модулях, действующих в диапазоне UHF, а также в использовании промежуточных концентраторов, действующих в диапазоне VHF (Very High Frequency).
Более конкретно, изобретение относится к способу дистанционного считывания счетчиков, согласно которому используется сеть связи через радиоволны, при этом сеть включает в себя модули, соединенные со счетчиками, с которых производится дистанционное снятие показаний, компьютер и концентраторы. Согласно изобретению, радиосвязь между модулями и концентраторами осуществляется в частотном диапазоне UHF, в то время как радиосвязь между концентраторами осуществляется в частотном диапазоне VHF.
В соответствии с более предпочтительным вариантом реализации изобретения, концентраторы состоят из промежуточных концентраторов, устанавливающих связь с модулями для сбора данных, регистрируемых в модулях, и, по меньшей мере, одного главного концентратора, который получает данные, по меньшей мере, от одного промежуточного концентратора до их направления на центральный компьютер.
Радиосвязь между модулями и промежуточными концентраторами осуществляется в частотном диапазоне UHF, а радиосвязь между самими промежуточными концентраторами, а также между промежуточными концентраторами и главным концентратором или главными концентраторами осуществляется в частотном диапазоне VHF.
Частотный диапазон UHF включает в себя частоты свыше 310 МГц, а частотный диапазон VHF включает в себя частоты ниже 310 МГц.
Связь между центральным компьютером и главным концентратором или главными концентраторами может быть связью типа GSM или проводного типа.
В предпочтительном варианте исполнения радиосвязь между модулями и промежуточными концентраторами осуществляется на частоте, равной или близкой к 433 или 868 МГц, в то время как радиосвязь между самими промежуточными концентраторами и промежуточными концентраторами и главным концентратором или главными концентраторами осуществляется на частоте, равной или близкой к 169 МГц.
Кроме того, можно, в частности, использовать преимущества частотного диапазона VHF HERMES от 169,4 до 169,8125 МГц, позволяющего максимальную мощность 500 мВт для учета.
Другие преимущества и признаки изобретения будут представлены в нижеследующем описании варианта функционирования изобретения, приведенном в качестве неограничительного примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:
на фиг.1 схематически представлена система дистанционного считывания показаний по типу „walk by” предшествующего уровня техники,
на фиг.2 схематически представлена система дистанционного считывания показаний типа постоянная стандартная сеть предшествующего уровня техники,
на фиг.3 схематически представлена система дистанционного считывания показаний по типу «постоянная стандартная сеть - "walk by"» предшествующего уровня техники,
на фиг.4 представлен вариант функционирования системы в соответствии с изобретением.
На фиг.4 сеть включает в себя модули радиосвязи 40, 41, 42, 43 и 44, при этом каждый из этих модулей соединен со счетчиком. Данные о расходе, измеряемые счетчиком, регистрируются в модуле. Промежуточные концентраторы или реле устанавливают связь с модулями радиосвязи однонаправленно в частотном диапазоне UHF, концентрируясь, предпочтительно, вокруг частоты 433 МГц или 868 МГц (радиосвязь, помеченная сплошными стрелками). Мощность радиопередатчиков в модулях относительно небольшая - порядка 10 или 25 мВт. Таким образом, на фиг.4 модули 40, 41 и 42 устанавливают связь по радиосвязи в диапазоне UHF с промежуточным концентратором 45 для передачи своих данных, которые хранятся в промежуточным концентраторе 45, а модули 43 и 44 устанавливают связь по радиосвязи в диапазоне UHF с промежуточным концентратором 46, который хранит данные радиомодулей 43 и 44. Промежуточные концентраторы 45 и 46 связаны посредством радиосвязи, двунаправленно в частотном диапазоне VHF с главным концентратором 47 (эта связь обозначена двойными стрелками 50 и 51, изображенными штриховыми линиями), который связан с центральным компьютером 48, расположенным в кабинете оператора сети. Согласно другому варианту реализации изобретения (этот вариант на фиг. не представлен) радиосвязь между промежуточными концентраторами 45 и 46 и главным концентратором 47 является однонаправленной. Стрелки 50 и 51 в этом случае будут не двойными, а одинарными, направленными от промежуточных концентраторов в сторону главного концентратора. Двунаправленная связь между центральным компьютером 48 и главным концентратором 47, показанная круглыми точками, может быть осуществлена посредством кабеля (посредством электрических или оптоволоконных проводов) или посредством радиосвязи, например, типа GPRS (General Packet Radio Service - пакетная радиосвязь общего назначения), которая представляет собой стандарт мобильной телефонии, производный от GSM.
Следует отметить, что связь между самими промежуточными концентраторами может быть установлена в диапазоне VHF с тем, чтобы сконцентрировать данные в одном единственном промежуточном концентраторе, который становится своего рода главным концентратором. В крупных сетях, включающих в себя большое количество счетчиков, можно использовать несколько главных концентраторов, при этом каждый главный концентратор устанавливает связь с группой модулей и центральным компьютером.
Согласно изобретению, радиосвязь модулей в направлении концентраторов (на фиг.4 показана сплошными стрелками) осуществляется в частотном диапазоне UHF, с малой мощностью, в то время как радиосвязь концентраторов (либо между двумя промежуточными концентраторами, например между промежуточными концентраторами 45 и 46, либо между промежуточными концентраторами и главным концентратором, например между концентраторами 45 и 46 и главным концентратором 47), которая показана пунктирными стрелками, осуществляется в частотном диапазоне VHF.
Под частотами UHF подразумевают частоты свыше 310 МГц, а под частотами VHF - частоты ниже 310 МГц. В частности, для радиосвязи между концентраторами целесообразнее использовать частотный диапазон VHF HERMES, от 169,4 до 169,8125 МГц, позволяющий использовать максимальную мощность 500 мВт для деятельности по учету.
Не выходя за рамки описанного выше и проиллюстрированного изобретения, специалистами могут быть выведены и иные варианты его реализации.