自動抄表系統中通訊方案的現狀與展望

2021-12-27 16:42:36 字數 2424 閱讀 2468

2.1.1光纖通訊網光纖通訊具有很多優點,如頻帶寬、傳輸速率高、傳輸距離遠,以及高抗干擾性等特點,非常適合上層通訊網的要求。

因為光纖本身難以實現t形連線,不能實現匯流排結構(除非採用光纖環網技術),因此特別適合於星型連線。由於目前星型連線節點造價高,安裝費用也比較高,在arms系統中無法採用。隨著光纖技術和網路的發展,不久以後在arms系統中借用其它現有光纖通訊網進行上層通訊將是一種很好的選擇。

2.1.2**線網由於**網在城鎮的迅速普及,利用現有的**網進行資料通訊也是乙個經濟有效的方案。

利用**通訊,只需在資料集中器和管理中心主機各加裝數據機(modem)即可,其通訊速率可達2.4kbps、9.6kbps甚至56kbps。

主機對集中器的呼叫可通過撥號由交換機自動完成,也可以租用專線,但費用較高。租用**線方式進行資料通訊時,線路續接(包括呼叫應答等)時間較長,通常需幾秒到幾十秒。這一方面使得管理中心無法對使用者實時監控;另一方面當集中器數目n較多時,租用**線路多,其租用費用也很可觀,因此不適合大容量系統。

2.1.3無線通訊網利用無線電波進行無線通訊,對於範圍廣、布局分散的集中器進行資料通訊,是一種較好的選擇。

其特點是傳輸頻帶較寬,通訊容量較大(可達幾千臺),通訊距離長(一般幾十公里,還可通過中繼站延伸到更遠)。在進行通訊時,管理中心主機控制無線電台發出呼叫命令,各集中器收到命令後進行位址對比,如正確則發出應答訊號,完成資料鏈路的建立,然後進行資料通訊。使用這種通訊方式,安裝除錯方便,主要缺點是需申請頻點使用權,如果頻點選擇不合理,相鄰兩個通道會產生相互干擾。

一般情況下,小型無線電台的通訊速率較低,常用600bps或1200 bps,且裝置及安裝成本較高,所以這種通訊方式的使用場合有一定的限制,多用於大使用者電力負荷的無線電監控及用電管理系統中。

2.2底層匯流排型通訊方案匯流排型通訊系統是為克服星型連線的不足而採用的,這種方式以一條序列匯流排連線各分散的採集器或電度表,實現各節點的互連。這種方式下,通道上節點較多,傳輸速率不很高(與通訊介質有關),傳輸距離短,不超過2000 m,因此一般用於底層電能資料的採集。

常用的模式有低壓電力線載波通訊、rs-485網和儀表匯流排等。

2.2.1 rs-485網   eia rs-485是ccitt標準化v.

11/x.27相容的平衡式電氣特性標準。該標準採用積體電路,在一對平衡的互連電纜上傳送差分訊號,在接收端用差分接收器進行訊號判決。

這種介面是具有抑制共模干擾的能力,因此抗干擾性能很好,訊號傳送頻率最高可達10mhz。在使用雙絞線,訊號速率小於100kbps時,傳輸距離可達1200m。rs-485介面在乙個通道上可進行半雙工通訊,所以只需兩根線便可雙向通訊,並可方便地構成一點對多點或多點之間的相互通訊網路,一般使用雙絞線作為網路匯流排。

匯流排上掛接的節點個數因選用的介面驅動晶元而異,最多可接128個節點。對要求較高的系統可考慮選用帶光電隔離的、抗雷電及抗靜電放電的衝擊的收發器,在進行系統設計時應綜合考慮這些因素。

2.2.2低壓電力線載波通訊利用低壓電力線作為amr系統的底層資料通道執行成本低,無疑是非常經濟的方案。

在傳送資料時,傳送器先將資料調製到一高頻載波上,再經過功率放大後通過耦合電路耦合到電力線上。訊號頻帶一般為50~300khz,峰峰值電壓不超過10v,因此不會對電力線路造成不良影響。此高頻訊號經線路傳輸到接收方,接收機通過耦合電路將高頻訊號分離出來,濾去干擾訊號後放大,再經解調電路還原成二進位制數碼訊號。

低壓電力線載波通訊網的系統結構同rs-485系統結構,採用匯流排結構。在同一變壓器區域下,乙個集中器採集若干個採集器或電度表的資料,構成乙個匯流排型圖。但是,利用低壓電力線作為傳輸通道還存在許多問題。

   首先,電力線上的干擾非常大,特別是在使用者線路上。例如:使用者家用電器、開關電源等產生的高次諧波,各種用電裝置的通斷產生的瞬時脈衝干擾,各種大功率開關器件的開關產生的寬頻譜的駐波干擾等等。

因此,如何抑制干擾,提高通訊的可靠性是首要考慮的。其次,不同地方的線路特性可能完全不同,使用線路的種類及線路上的負荷情況都會對高頻訊號在電力線上的傳輸特性產生很大的影響。即使是同一段電力線路,其傳輸特性也會隨各種電力負荷的投切而改變,所以通訊裝置的穩定性和適應不同線路的能力也很重要。

當前市場上應用於電力線上的數據機一般是基於移頻鍵控(fsk)調製方式的,由於傳輸速率低(一般不超過2400bps),而且抗干擾性能差、傳輸距離短,所以基本上已經被淘汰,而被廣泛使用的是擴頻數據機。擴頻系統分發端和收端兩部分,收端可簡化為調製和擴頻兩個模組。在傳送端,訊號首先對某個載頻進行調製,調製器輸出的窄帶已調訊號再送及擴頻器進行二次調製,輸出的訊號為寬頻已調訊號。

由於擴頻器是利用一高速偽隨機碼(pn)序列對發射訊號調製,因此獲得的輸出訊號的譜密度大大地降低了。接收端由解擴和解調器構成,在接收端,利用與發端相同的偽碼序列對收到的擴頻訊號進行解擴(擴頻的反變換)處理,還原成窄帶已調訊號,窄帶已調訊號再經過解調器後原始訊號就解調出來。由於擴頻訊號頻寬與窄帶濾波器頻寬之比越大,訊雜比就越大,所以擴頻通訊是以寬頻寬換取高訊雜比,並提高通訊的抗干擾能力、增強通訊的隱蔽性的。

因此這種調製方式將是低壓電力線載波通訊的發展方向。

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