【正文】 (SSC)的高層狀態(tài)和低層狀態(tài),此表可以驅動8位D/A轉換器以產生SSCCH IRPS波的模擬波形。SSPM用于將數(shù)據包中的數(shù)據耦合到電力線上,實現(xiàn)網絡通信的物理層和數(shù)據鏈路層的網絡服務。[17]從SSCP300輸出的信號幅度小、驅動能力弱，而且有各種諧波，因此要放大濾波，然后通過耦合電路將信號調制到電力線上。對輸入信號的數(shù)字信號處理,包括一個配套的濾波相關器以檢測擴頻“Chirps”的波形,而載體檢測和媒介狀態(tài)信息則被從DSP電路傳輸?shù)綌?shù)據鏈路層(DLL)的微處理器,以便于將分組解碼,協(xié)議功能和最終的分組傳輸?shù)街魈幚砥?。SSCP300是Intellon公司推出的網絡接口控制器提供了擴頻載波電力線的傳輸技術,是符合CEBus標準的低價位產品,P300提供了EIA600標準中的數(shù)據鏈路服務,物理層收發(fā)器,串行外圍接口的主機接口；通訊中的數(shù)據鏈路功能的物理層的數(shù)據鏈路模式(DLL),控制模式(CON)和監(jiān)控模式(MON)。線性調頻信號的產生可由一個鋸齒波信號調制壓控振蕩器來實現(xiàn)（與掃頻信號相似）。本文將以SSC P300為核心器件，就其工作原理、電路設計開發(fā)展開討論。該模塊與配變集中器的設計通信距離為1000米。從SSCP300輸出的信號幅度小、驅動能力弱，而且有各種諧波，因此要放大濾波，然后通過耦合電路將信號調制到電力線上。1min/月的范圍內。[16]DS12887芯片與單片機的接口電路如圖所示,因為與51系列單片機連接，所以MOT接地；片選CS接138譯碼器的Y2端；IRQ端接一上拉電阻連到W77E58的中斷INT1端，即采用中斷方式讀取時鐘參數(shù)，當允許DS12887向單片機申請中斷，SQW端輸出為500ns的方波；數(shù)據模式為BCD碼，時間采取24h模式。DS12887的特點：(1)可作為個人計算機的時鐘和日歷；(2)與MCl46818B和DS1287的管腳兼容；(3)在沒有外部電源的情況下可工作10年；(4)自帶晶體振蕩器及鋰電池；(5)可計算到2100年前的秒、分、小時、星期、日、月、年七種日歷信息并帶閏年補償；(6)用二進制碼或BCD碼來表示日歷和鬧鐘信息；(7)并有128字節(jié)帶掉電保護的RAM。當平時運行抄收命令時，集中器會每抄收一塊電表就加上當時的時間。數(shù)據存儲器主要用于存儲參數(shù)、變量、集中器自身的參數(shù)、所負責電表的參數(shù)以及電表電量等；實時時鐘為集中器定時抄表提供時間標準；上行通道即集中器與上位機之間的通信線路，采用公用電話網絡作為通信介質，上位機與集中器進行通信時要設置集中器連線所連接的電話號碼；下行通道即集中器與載波電表之間的通信，采用以SSC P300為核心的電力載波方式進行抄表通信。(5) 校時功能集中器可通過上位機進行系統(tǒng)校時，調整時間誤差。集中器可根據上位機下載的定時抄表，在每月一次按時啟動月凍結抄表；具有實時抄表和對某些特定表進行抄表的功能。集中器是安裝在小區(qū)供電變壓器低壓側，作為載波抄表系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是整個系統(tǒng)的核心，是連接機與用戶電表之間的樞紐。PCMODEMRS232/TTL轉換電話網接口單片機電話線接口MODEM圖32 集中器與上位機的通信框圖【7】發(fā)送端從PC的RS232口出來，經RS232/TTL電平轉換芯片將RS232電平轉換成TTL電平送到調制解調器，調制解調器將數(shù)據調制成音頻信號，通過電話通信網傳到對方的調制解調器，對方的調制解調器將音頻信號解調成數(shù)據，再送到對方的單片機中，進行數(shù)據處理。(4) 數(shù)據集中器數(shù)據集中器是安裝在小區(qū)的配電站區(qū)的，它的功能是向采集器發(fā)出命令，抄收計費終端的數(shù)據，然后再通過公用電話網絡傳送給遠方的數(shù)據中心；數(shù)據集中器能夠接收的數(shù)據中心的命令，并把相關命令再轉發(fā)給轄區(qū)內的指定的數(shù)據采集器。 ModemModem電話網專業(yè)網電力線Modem采集器集中器低壓/電力網電力線Modem供電局計算機抄表中心電能表 圖31 系統(tǒng)結構示意圖[4]抄表系統(tǒng)各組成部分的功能是:(1) 電能用戶表對于電磁式電能表，需在表內加裝一只傳感器或光電模塊，將電能表的數(shù)據轉換成電信號輸出；對于電子式電能表，則可以直接利用表的電脈沖輸出。該芯片在小型多功能應用系統(tǒng)中可以起到降低系統(tǒng)成本并提高系統(tǒng)功能的作用。由于采用了直接序列擴頻、數(shù)字信號處理、直接數(shù)字頻率合成等新技術，所以在抗干擾、抗衰落性能以及國內外同類產品性能價格比等方面有著更加出眾的表現(xiàn)。SCSP300與主處理器一起構造的與CE Bus兼容的產品，在各種低廉的電力線網絡應用中，充當著基本的通訊單元。(2) SSCP300芯片SSCP300是INTELLON公司采用現(xiàn)代最新通訊技術設計的電力線載波Modem芯片,利用網絡接口控制器將擴頻通訊收發(fā)器和媒介存取接口高度集成化，是用于低廉的電能抄表系統(tǒng)的網絡接口控制器，為一個高度集成化的電力線收發(fā)器和信道存取接口。目前，在國內電力線載波抄表領域應用廣泛，只是各公司應用水平不同。因此電力線載波通信的關鍵就是選用一種功能強大的電力線載波專用MODEM芯片。此外，擴頻通信還具有信號功率譜密度低，有利于信號隱蔽，實現(xiàn)多擴頻系統(tǒng)具有一系列其它系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點，有效地解決了強干擾環(huán)境中的通信問題。只有當多徑時延小于碼元寬度時，才發(fā)生輕度衰落。這樣，用不同的編碼序列去調制發(fā)射機，就能實現(xiàn)選擇地址的目的。與傳統(tǒng)的通信方式相比較，它具有如下的特點:(1) 抗干擾能力強擴頻系統(tǒng)的抗干擾能力是其它所有通信方式無法比擬的。展寬后的信號再調制到射頻發(fā)送出去。接收端使用相關處理方法，把要接收的寬帶擴頻信號恢復成基帶信號。擴頻通信技術在90年代才開始應用到民用上，目前己經在低壓電力線通信上得到廣泛應用，并已經取得了很大的發(fā)展，成為電力線載波通信的熱點。(2) 多載波調制方式多載波調制是一種多載頻并傳體制，其基本原理是將輸入信息轉換成多路并行信號，對相互完全正交的一組載波進行調制。盡管低壓電力線載波通信存在上述所說的這些困難，用低壓電力線作為通信信道仍然是可行的，只是需要采用一些特殊的技術手段。即使有些學者提出了一些模型，但是這些模型也往往是附加了許多假設和限制，因而也是不精確的或適用面很窄。人為干擾則是由連接在電力線上的用電設備產生的，并對數(shù)據通信有嚴重的影響。這種現(xiàn)象有時就表現(xiàn)為雖然接收端和發(fā)送端的位置不變，但接在不同的相上，通信的誤碼率不同?？偟膩碚f，信號傳輸?shù)木嚯x越遠，信號衰減就越厲害。(2) 低壓電力上高頻信號的衰減及其變化高頻信號在低壓電力線上的衰減是低壓電力線載波通信遇到的又一個實際困難。由于分布電感和分布電容的影響，輸入阻抗會隨著頻率的增大而減小。前兩者制約信號的傳輸距離，后者決定數(shù)據傳輸?shù)馁|量。但在220V/380V低壓電力線上進行信號傳輸，與高壓電力線載波通信有很大區(qū)別，突出表現(xiàn)在工作環(huán)境惡劣、線路阻抗大、信號衰減強、干擾大且時變大等特點。它根據頻率搬移、頻率分割原理，將原始信號對載波進行調制，搬移到不同的線路傳輸頻帶，送到電力線上進行傳輸。在經濟實用性方面，本課題設計的自動抄表系統(tǒng)有著絕對的優(yōu)勢，本系統(tǒng)在設計中所采用的通訊媒介是低壓電力線網絡和現(xiàn)有的電話網絡，不需要另外再鋪設通訊設施，因此在經濟實用性方面也是完全可行的。實踐證明用進口通用通信芯片不可能實現(xiàn)我國民用電力網的可靠載波通信。隨著電價的改革，供電部門為迅速出賬，需要從用戶處盡快獲取更多的數(shù)據信息，如電能需量、分時電量和負荷曲線等，自動抄表為實現(xiàn)上述需求提供了切實可行的技術手段。本課題就是在這種情況下，將現(xiàn)場總線技術、低壓電力線載波通訊技術和電話通訊技術結合起來，以實現(xiàn)遠程集中式抄表系統(tǒng)的自動化和智能化。主要對我國低壓配電網絡的傳輸特性進行了測試，并對測試結果進行了數(shù)據處理和分析，基本取得了我國低壓配電網傳輸特性和參數(shù)，為進行深入研究和系統(tǒng)開發(fā)提供依據。近年來，美國、以色列、德國和英國的科技人員一直從事這方面的技術研究與開發(fā)。在100 400kHz頻帶內，信號的平均衰減為40dB，標準偏差為20dB。現(xiàn)在把各種噪聲干擾主要來源歸納為4個方面：(a) 可控硅器件和一些電源電路產生的60Hz的倍頻諧波(注:美國電力線頻率為60Hz)； (b) 平滑頻譜噪聲，其頻譜平坦，可以看作有限帶寬的白噪聲，家電中的小電機是產生這類噪音的根源；(c) 單脈沖干擾，通常由開關切換、閃電、溫度調節(jié)器或電容充放電引起；(d) 非同步周期噪聲，如電視的行掃描頻率對電網的干擾。也可以說民用電力網對通信而言是一個不確定、無規(guī)則、網絡特性呈拓撲特性的非標準通信網，是通信網絡的一大挑戰(zhàn)課題。電力線載波通信又分為35KV以上的高壓載波通信、10KV配電網的載波通信和民用（400V以下）電力線載波通信。而電力線現(xiàn)在的功能僅僅是傳送電能，如何利用網絡資源潛力，在不影響傳輸電能的基礎上實現(xiàn)窄帶通信或寬帶通信，使之成為繼電信、電話、無線通信和衛(wèi)星通信之后的又一通信網，是多年來國內外科技人員的又一目標。根據中華人民共和國電力行業(yè)標準規(guī)定的集中器的主要功能及性能指標要求，本文重點研究設計了集中器的硬件系統(tǒng)。由于我國低壓電力線上存在的高削減、高噪聲、高變形，必須采用特殊的通信技術。 摘 要隨著我國電力事業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的用電抄收管理方式己經不能滿足市場需求。重點分析研究了集中器及其與各組成部分的通信。集中器是連接上位機與終端載波電表之間的樞紐，起著上傳下達的作用。KEYWORDS： carrier power line, spread spectrum munication technology, concentrator, meter reading system目 錄摘 要 IIABSTRACT III1 緒論 1 1 1 2 2 3 32 電力線載波通信技術 4[8] 4[13] 5 6 6[4] 6 7 73 電力載波抄表系統(tǒng)總體設計 9 94 電力載波抄表集中器的硬件設計 11 11[8] 11 11 12 12 時鐘模塊的選擇[15] 12 時鐘模塊與單片機的連接[14] 13 13 15 17 19 MODEM簡介 19 主控器與MODEM通信接口電路 20 215 電力線載波抄表系統(tǒng)集中器軟件的設計 23 23 23 23 集中器向上位機的數(shù)據傳輸 23 23 286 結論 29 29 29致 謝 30參 考 文 獻 31附 錄 321 緒論當今世界，作為輸送能源的電力線是一個近乎天然、入戶率絕對第一的物理網絡。因為電源線路是每個家庭最為普通也是覆蓋最為寬廣的一種物理媒介，其覆蓋面超過有線電視網絡甚至電話線路，同時由于利用現(xiàn)有的電力網實現(xiàn)數(shù)字通信，可以大大減少通信網建設的費用，因而利用電源線路實現(xiàn)數(shù)據通信的技術有著可觀的經濟效益和應用前景。由于低壓電力線上實現(xiàn)通信又很多技術難點，如網絡不規(guī)范、節(jié)點多、隔離多、隨機干擾等。己有的研究結果表明，噪聲的大量存在是實現(xiàn)數(shù)據在低壓電力線上優(yōu)質傳輸?shù)闹饕系K之一。信號的衰減隨著傳輸距離的增加而增加，同時，信號的衰減與頻率、工頻電源的相位有關，一般來說，隨著頻率的增加，信號的衰減也將增加，而在某些特殊的頻段，由于反射、諧振及傳輸線效應等的影響，衰減會出現(xiàn)突然劇增。在國外，自動抄表系統(tǒng)的技術發(fā)展比較早，歐美等國在上個世紀七、八十年代就開始試驗探索自動抄表技術，70年代美國引進歐洲音頻電力負荷控制系統(tǒng)的基礎上開發(fā)研制了負荷監(jiān)控及抄表系統(tǒng)，80年代，以色列研制成功低壓電力線載波集中抄表技術，九十年代初自動抄表技術逐漸成熟，在世界各地得到了迅猛的發(fā)展。1999年5月開始進行PLC系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。目前，國內雖然出現(xiàn)了一些自動抄表系