【正文】 考核結(jié)算。(3) 隨機(jī)性和時變性低壓電力線直接面向用戶的特點(diǎn)導(dǎo)致其干擾具有隨機(jī)性和時變性，這是低壓載波通信面臨的又一挑戰(zhàn)。(2) 信號衰減大信號在電力線上傳輸過程中的衰減是低壓載波通信遇到的另一難點(diǎn)。本文研究的對象正是低壓電力線通信。在技術(shù)上高壓載波通信主要為業(yè)內(nèi)業(yè)務(wù)通信，由于網(wǎng)絡(luò)專一性，其簡單的數(shù)據(jù)通信在國內(nèi)外基本成熟，進(jìn)入千家萬戶的民用電力網(wǎng)才是最大的通信物理網(wǎng)絡(luò)。要使電力網(wǎng)成為一個新的通信網(wǎng)，技術(shù)手段只有載波通信。其中硬件系統(tǒng)主要包括主控制器、外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器、時鐘模塊、上位機(jī)通信接口電路以及電力線載波通信電路及其外圍電路等。本文首先分析了高頻信號在電力線中的傳輸特性；重點(diǎn)討論了擴(kuò)頻通信技術(shù)在電力線載波通信中的應(yīng)用；深入研究了以擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的、高性能的電力線載波專用MODEM芯片SSC P300的內(nèi)部工作原理。本文在大量收集查閱國內(nèi)外有關(guān)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)資料、深入用戶及用電管理部門廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了一種采用低壓電力線載波通信技術(shù)的遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即上位機(jī)管理系統(tǒng)、集中器和載波電表。在此基礎(chǔ)上，采用SSC P300實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中集中器與終端載波電表之間可靠的數(shù)據(jù)傳輸。關(guān)鍵詞：電力線載波，擴(kuò)頻通信技術(shù)，集中器，抄表系統(tǒng)ABSTRACTWith the rapid development of power undertaking of our country, the traditional ways of meter reading can not satisfy the demand of market any more. Based on the vast collecting and consulting of the concerned information of the remote meter reading system of the home and abroad and going deep into the consumers and power consumption administrative departments to investigate and research widely, a remote meter reading system adopting carrier munication technology of the lowvoltage power line munication (PLC) had been proposed in this paper. It had network structure of three layers，. the puter administrative system，concentrator and carrier meter. And the functions and characteristics of the whole system together with its every ponent had been analyzed. Because high attenuation，high noise and high distortion exist in the lowvoltage power lines of our country ,special munication technology must be adopted.First of all, the transmission characteristic when highfrequency signal was transmitted through power lines was analyzed. Secondly, the application of spread spectrum munication technology to carrier munication of the power line was emphatically discussed. Thirdly，the interior principle of the special MODEM IC SSC P300 adopting Spreadspectrum modem munication technology was deeply studied. Based on this，SSC P300 was selected to the reliable data transmission between the concentrator of the longdistance meter reading system and the terminal signal carrier ammeter. Being the heart of the automatic meter reading system，the concentrator connected the puter with the terminal carrier meter. The hardware system of the concentrator was emphatically designed according to the main functions and the demands for performance targets of the concentrator stated in the power trade standard of PRC. It was mainly posed of MCU external expanded RAM，clock module，watchdog module，the puter munication interface circuit and the PLC munication circuit together with its peripheral circuits電力線載波通信就是以電力網(wǎng)作為信道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交換。但在該網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)通信一直是全世界科技工作者的研究課題?？偟恼f來，低壓電力線信道的特點(diǎn)主要包括下面幾個方面的內(nèi)容：(1) 噪聲和干擾大低壓電力線網(wǎng)絡(luò)中，各式各樣的家用電器和辦公設(shè)備產(chǎn)生的噪聲和干擾嚴(yán)重污染著電力線通信環(huán)境。同時，由于低壓配電網(wǎng)直接面向用戶，負(fù)荷情況復(fù)雜，各節(jié)點(diǎn)阻抗不匹配，所以信號會產(chǎn)生反射、諧振等現(xiàn)象，使得信號的衰減變得極其復(fù)雜。由于用戶負(fù)荷的隨機(jī)接入和切除，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化以及不可抗拒的自然因素，如雷電等的影響，使得其干擾表現(xiàn)出很強(qiáng)的隨機(jī)性和時變性，從而難以找到一個準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來加以描述。中國電力科學(xué)研究院自1997年開始研究電力線載波通信PLC(Power Line Carrier)技術(shù)，主要考慮PLC技術(shù)用于低壓抄表系統(tǒng)，1998年開發(fā)出樣機(jī)，并通過了試驗(yàn)室功能測試，1999年在現(xiàn)場進(jìn)行試運(yùn)行，獲得了產(chǎn)品登記許可。它的研究成功不僅可以替代人工日常抄表工作，提高工作效率，減少人為差錯，加強(qiáng)用戶管理，而且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理工作的全面自動化，是電力部門實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動抄表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的應(yīng)用前景。發(fā)展自動抄表技術(shù)是提高物業(yè)管理水平的需要，也是網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的必然需要。到目前為止，國內(nèi)外己有一些企業(yè)開發(fā)出了用于電力線載波通信的產(chǎn)品:如開發(fā)的電力線載波抄表系統(tǒng)在技術(shù)上取得了可喜的進(jìn)步和成功，但尚未能符合用戶使用要求，由于專用芯片的原因，抄表系統(tǒng)的抄到率最高僅能達(dá)到90%左右。本課題所設(shè)計(jì)的自動抄表系統(tǒng)主要的難點(diǎn)是解決低壓電力線載波通訊技術(shù)和電話網(wǎng)通訊技術(shù)，隨著擴(kuò)頻載波技術(shù)被應(yīng)用到在低壓電力線載波通訊中，在規(guī)定的通信距離中，其抄表的成功率高達(dá)100%，在我國已經(jīng)開發(fā)研制成功；而電話網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多年的發(fā)展，己經(jīng)被實(shí)踐所檢驗(yàn)，基本上不存在任何問題。本課題是在總結(jié)前人的自動抄表系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的自動抄表系統(tǒng)。和其他通信方式相比，具有投資少、施工期短、設(shè)備簡單、通信安全、實(shí)時性好、無中繼和通信距離長等一系列優(yōu)點(diǎn)。[8]由于電力線并不是專為傳輸信號而設(shè)計(jì)的，所以有必要分析高頻信號在電力線中的傳輸特性。理論和實(shí)驗(yàn)表明低壓電力線上的輸入阻抗不僅與傳輸信號的頻率有關(guān)系，而且與低壓電力線上所連接的負(fù)載有關(guān)系。但是，由于負(fù)載類型的不同，使不同頻率的阻抗變化也不同，所以實(shí)際情況非常復(fù)雜，甚至使輸入阻抗的變化不可預(yù)測。因此，高頻信號在低壓電力線上的傳輸必然存在衰減。這些復(fù)雜現(xiàn)象的組合，使信號的衰減隨距離的變化關(guān)系變得非常復(fù)雜，有可能出現(xiàn)近距離點(diǎn)的衰減比遠(yuǎn)距離點(diǎn)還大的現(xiàn)象。電力線上的干擾可分為:非人為干擾和人為干擾。通常情況下，前兩類干擾更為突出。但同時，出于實(shí)用的角度，為了獲得合理的性價比，又要求其成本要限制在一定的范圍內(nèi)。但窄帶技術(shù)的缺點(diǎn)是抗干擾能力較差，盡管窄帶通信中的接收器具有較窄的通帶，使得僅有一小部分噪聲能進(jìn)入接收器，但由于此類接收裝置中的濾波器具有高品質(zhì)因數(shù)，瞬間的脈沖噪聲會使其發(fā)生自干擾，引起它對傳輸來的信號產(chǎn)生誤操作。由于各載波之間的正交性，完全消除了彼此之間的串?dāng)_，同時利用相同的正交載波組在接收端恢復(fù)原始信號。本文的低壓電力線載波通信方式采用的就是擴(kuò)頻通信技術(shù)。擴(kuò)頻信號具有較寬的頻譜，因而分散了噪聲功率，使干擾程度減小，提高了通信的可靠性。再經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出。因此，抗干擾能力將是擴(kuò)頻通信的最基本特點(diǎn)。故具有抗頻率選擇性衰落的能力。擴(kuò)頻系統(tǒng)將多徑反射信號作為干擾噪聲處理。采用擴(kuò)頻通信技術(shù)，能在很大程度上克服電力線上強(qiáng)衰減、強(qiáng)干擾的缺陷，大大提高通信系統(tǒng)的生存能力。下面簡單介紹幾種常見的Modem芯片：(1)ST7536芯片　　ST7536是SGSTHOMSON公司專為電力線載波通訊而設(shè)計(jì)的Modem芯片。另外它無CSMA（網(wǎng)絡(luò)載波偵聽）功能，這些限制了它的應(yīng)用。SSC P300提供了數(shù)據(jù)鏈接層的控制邏輯，符合EIA600標(biāo)準(zhǔn)的通道訪問及通信服務(wù)提供與SPI兼容的主處理器接口?？蛇M(jìn)行即插即用(g) 為20腳的S0IC封裝， X (3) PL3105芯片PL3105芯片是北京福星曉程公司為智能儀表應(yīng)用設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，它內(nèi)嵌直接序列擴(kuò)頻單元。由于采用了直接序列擴(kuò)頻、數(shù)字信號處理、直接數(shù)字頻率合成等新技術(shù)，因此該電路應(yīng)用在電力線通信方面具有較強(qiáng)的抗干擾及抗衰減性能。采集器的作用是采集多個用戶的電表數(shù)據(jù)，通過電力Modem的調(diào)制解調(diào)，并經(jīng)22OV低壓電力網(wǎng)用載波方式送到集中器，集中器再通過公用電話網(wǎng)或?qū)Ｓ猛ㄐ啪W(wǎng)(如光纖或無線電通信等)把數(shù)據(jù)傳送到供電局的計(jì)算機(jī)抄表中心。并且當(dāng)接收到上層的命令時，數(shù)據(jù)采集器能夠向計(jì)費(fèi)終端發(fā)出抄表或者斷電的命令。(5) 計(jì)算機(jī)抄表中心通過通信網(wǎng)對集中器送來的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和儲存、校對抄錄時間、設(shè)置用戶編號和抄表時間、發(fā)布抄錄命令以及統(tǒng)計(jì)和計(jì)價、為收取電費(fèi)、線損計(jì)算、負(fù)荷控制提供服務(wù)。 4 電力載波抄表集中器的硬件設(shè)計(jì)集中器是集中下屬的數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)，并發(fā)給中心服務(wù)器，集中器有兩個通信對象，面對不同對象時，需要采取不同的通信方式，在于數(shù)據(jù)采集器通信時，使用電力線載波通信，并通過電話線與中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn)通信。集中器作為電力線載波抄表的一部分，起著上傳下達(dá)的作用。(3) 通信功能集中器接收上位機(jī)下載數(shù)據(jù)，包括電表數(shù)量、表號、抄表參數(shù)以及中繼管理需要的信息，可根據(jù)設(shè)置抄收載波電表的數(shù)據(jù)。集中器既要做上位機(jī)的從機(jī)，又是載波電表的主機(jī)，其軟、硬件的設(shè)計(jì)要求從根本上保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定。電力載波收發(fā)電路時鐘模塊數(shù)據(jù)存儲模塊主控單元Modem接口電路公用電話網(wǎng)低壓電力網(wǎng)圖4l 集中器組成結(jié)構(gòu)框圖電力線載波抄表系統(tǒng)是一個與時間記錄有很大關(guān)系的系統(tǒng)，上位機(jī)不但要從集中