通訊方式優缺點對比分析有線無線載波

2021-03-04 05:14:17 字數 4224 閱讀 3941

一、資料採集方式介紹

近幾年資料資訊採集系統的快速發展和廣泛應用,得益於通訊技術的不斷進步,目前已形成有線通訊和無線通訊齊頭並進的發展模式,根據各自特點分別在不同領域的資訊採集系統建設中得到了廣泛應用,主要有rs485方式、can匯流排方式、網路寬頻、電力載波方式、遠端無線方式(gprs、3g)、短距離無線方式(2.4gzigbee、433小無線、wifi、藍芽)等,各種通訊方式均有特點的應用環境,

1.1 485方式

rs485有兩線制和四線制兩種接線,四線制只能實現點對點的通訊方式,現很少採用,現在多採用的是兩線制接線方式,這種接線方式為匯流排式拓樸結構,傳輸距離一般在1~2km以下為最佳,如果超過距離加"中繼"可以保證訊號不丟失,而且結點數有限制,結點越多除錯起來稍複雜,是目前使用最多的一種抄表方式,後期維護比較簡單。常見用於序列方式,經濟實用。

1.2 mbus方式

2線制抄表方式(通過竊電方式可以從匯流排取電),傳輸距離在4km以下,帶結點數不超過300,易於排錯,可以拓撲結構佈線,對外提供電源,通訊穩定。傳輸速率:300bps—9600bps;

1.3 can方式

最高速度可達1mbps,在傳輸速率50kbps時,傳輸距離可以達到1公里。

在10kbps速率時,傳輸距離可以達到5公里。一般常用在汽車匯流排上,可靠性高。

1.4 adsl方式

基於tcp/ip 或udp協議,將抄表資料傳送到固定ip,利用電信/網通現有

的佈線方式,速度快,效能比較可以,缺點是不適合在野外,裝置費用投入較大,對儀表通訊要求高。

1.5電力載波方式

利用現有電力線,通重載波方式將模擬或數碼訊號進行高速傳輸的技術。由於使用堅固可靠的電力線作為載波訊號的傳輸媒介,因此具有資訊傳輸穩定可靠,路由合理、可同時復用遠動訊號等特點,不需要線路投資的有線通訊方式,但是開發費用高,除錯難度大,易受用電環境影響,通訊狀況使用者的用電質量關係緊密。

1.6遠端無線方式

以移動或聯通的現有網路為基礎,通過tcp/ip或udp協議,將資料傳送到

固定ip中,其特點是無線方式,通訊費用低。缺點是如果網路不穩定將導致通訊不正常,適合於實時性不高的產品。但網路覆蓋面全,基本市區各地都能正常的進行通訊

1.7短距離無線方式

基於免費頻段,傳輸距離不超過1km,不需要第三方支援,開發難度適中,但是通訊可靠性一般,極易受外界環境干擾。

1.8各類通訊方式的對比

型別可靠性抗干擾性開發難度前期投入維護費用傳輸距離雙工通訊485方式高強低低低1-2km 是mbus方式高強中中低4km以下是can方式高強高高高1-5km 是

電力載波中中等高高高500m 是gprs方式中中等中中低無限制是

無線方式低低中中低1km 是

網路抄表高高中中低無限制是

二、常用通訊方案介紹

2.1 rs485通訊

rs-485匯流排為我們所熟知的佈線方案,它廣泛的應用在通訊距離為幾十公尺到上千公尺的系統中。rs-485採用平衡傳送和差分接收,因此具有抑制共模干擾的能力。加上匯流排收發器具有高靈敏度,能檢測低至200mv的電壓,故傳輸訊號能在千公尺以外得到恢復。

rs-485採用半雙工工作方式,任何時候只能有一點處於傳送狀態,因此,傳送電路須由使能訊號加以控制。rs-485用於多點互連時非常方便,可以省掉許多訊號線,應用rs-485 可以聯網構成分布式系統。在實際應用上具有以下特點:

◆rs-485匯流排方式可跨越變壓器區間。

◆有很強的抗干擾能力,可靠性高,相較與其他新興的各種抄表手段在通訊速

率及誤碼方面都有很強的優勢。

◆施工方面的投入主要是**材上面,成本可以控制的非常低。

◆傳輸距離在1-2km都能正常通訊,不用擔心各種惡劣天氣、變頻技術帶來的

各種通訊問題。

rs485通訊方式在資料採集應用上有著通訊抗干擾強、穩定可靠、傳輸速率高、成本投入較低的明顯優勢,在集中資料採集應用上是首選方式,但對於採集範圍大且分散的應用,施工佈線將成為系統實施的最大障礙,主要是施工和後期維護的難度,隨著施工技術及線纜材質的不斷發展進步,在合理的施工設計和通訊線纜安全保護下,對於rs485方式上存在的施工難度的問題將會逐步降低並最終解決。

2.2無線通訊

無線通訊技術的快速發展,是資料採集系統又多了一種通訊方式的選擇。按目前的無線通訊技術的實際應用效果來看,短距離無線抄表技術已經成為了資料採集系統的傳統通訊方式的有效補充,因無線通訊容易受到物體阻擋及其他無線干擾,其應用範圍受到了大大的限制,在實際應用中無法得到大面積的推廣,只

能在特點環境下使用或者與其他通訊方式相結合使用,目前使用最多的無線傳輸方式主要有小無線(350mhz和430hz)和2.4gzigbee無線技術,諸如wifi和

3g技術在抄表系統應用中無法發揮其自身特點,一般不作為抄表系統的首選。短距離無線傳輸方式具有以下特點:

◆安裝施工方便,減少了施工佈線的人工及材料投入,施工難度較低。

◆維護方便,較少了對線路排查的工作量及難度。

◆抗干擾性差,易受天氣和其他無線電影響。

◆誤位元速率高,傳輸頻繁時容易丟資料,無法滿足資料高實時性的要求。

◆傳輸不穩定,易受其他物體阻擋,距離無法控制,訊號衰減明顯,安裝

位置有特定要求。

◆傳輸速率較低,僅適用於低速率傳輸的電子裝置之間使用,無法實現大

資料量的一次性傳輸。

◆需要外接天線,且天線的位置需現場測試安裝,損壞或變換位置後將嚴

重影響通訊效果。

◆無線通訊電路工作需提供電源,傳輸實時性高的需要外接電源,一般5v

或12v,如實時性不高可使用大容量鋰電池供電。

無線通訊最大優勢是安裝方便靈活且易維護,但其在資料傳輸上抗干擾性差、傳輸速率低、安全性和可靠性較差的特點,使其在資料資訊採集應用上受到了很大制約,尤其在大中型企業用能資訊採集系統的建設上,無線通訊方式的應用將受到很大的制約,其自身存在的抗干擾差、易受周圍環境影響、傳輸可靠性低的特點將無法滿足用能資料採集的實時性和穩定性的要求。另外無線通訊方式進行資料傳輸時消耗供料較大,目前對於資料傳輸實時性較高的用能資料採集系統來講,使用電池供電將無法滿足應用要求,如果使用外接電源供電,將又產生電源選擇及施工佈線問題,同時無線通訊的安全性和整合性問題會成為企業管理資訊化建設的一大障礙。

2.3電力載波通訊

電力載波通訊即plc,是英文power line ***munication的簡稱。電力載波是電力系統特有的通訊方式,電力載波通訊是指利用現有電力線,通重載波方式將模擬或數碼訊號進行高速傳輸的技術。最大特點是不需要重新架設網路,只要

有電線,就能進行資料傳遞。電力線載波通訊具有以下特點:

配電變壓器對電力載波訊號有阻隔作用,所以電力載波訊號只能在乙個配電變壓器區域範圍內傳送。

三相電力線間有很大訊號損失(10db-30db),一般電力載波訊號只能在單相電力線上傳輸。

不同訊號耦合方式使電力載波訊號的損失不同,耦合方式有線-地耦合,線-中線耦合。線-地耦合方式與線-中線耦合方式相比,電力載波訊號少損失十幾分貝,但線-地耦合方式不是所有地區的電力系統都適用。

◆電力線自身的脈衝干擾,加大了應用難度。

◆電力線對載波訊號有高削減。當電力線上負荷很重時,線路阻抗可達1

歐姆以下,造成對載波訊號的高削減。實踐中,當電力線空載時,點

對點載波訊號可傳輸到幾公里以外,但當電力線上負荷很重時,只能傳

輸幾十公尺。因此,需要進一步提高載波訊號功率來滿足資料傳輸的要求,

但提高載波訊號功率會增加產品的成本和體積,而且,單一提高載波信

號功率往往並不是最有效的方法。

◆電力線上有高雜訊。電力線上接有各種各樣的用電裝置,阻性的、感性

的、容性的;有大功率的、小功率的。各種用電裝置經常頻繁開閉,就

會給電力線上帶來各種雜訊干擾,而且幅度比較大。用耦合電感從電力

線上耦合下來的雜訊一般就在10mv以上,而一般傳輸的資料訊號會削

減到1mv,如不採用電力線專用modem晶元來解調資料訊號,通訊距

離會相當短。

◆電力線可使資料訊號變形。電力線是乙個分布引數的網路,不同點對數

據訊號影響不一樣,同時電力線是時刻動態變化的,不同時間對資料

訊號影響也不一樣,這就使發出的規則資料訊號,經過電力線後,發生

嚴重變形,必須加以特殊處理。

電力載波其優點是可以利用電力線傳輸,節省資源。但抗干擾問題較難解決。國外公共電力網相當純淨,有專門濾波系統,能保證資料在傳輸過程中不受外界干擾。

而我國電網在傳輸過程中經常會受無線電訊號、電磁訊號、脈衝訊號的干擾,導致傳輸資料錯碼、丟碼。尤其是目前企業用電大功率動力裝置多且使用了

大量的變頻技術,導致企業內部用電質量較差,產生的干擾因素較多,再一問題是在上位裝置接收端要同時處理多個傳送資訊,這些資訊相互混迭,必須通過特定方法提取。因此,電力載波抄表系統目前在我國無法做到大面積推廣應用。

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