【正文】 40 40 (1)集中器載波模塊的結(jié)構(gòu)框圖 圖 321 集中器載波模塊的結(jié)構(gòu)框圖 各部 分功能說(shuō)明如下： a)三相信號(hào)耦合電路： 為弱電和強(qiáng)電之間提供載波信號(hào)通路； b)信號(hào)輸出放大電路： 對(duì) PLCI38‐ IV 輸出的小信號(hào)進(jìn)行放大，從而提高載波通信的距離； c) 三相切換濾波電路： 對(duì)信號(hào)輸出放大電路放大之后的信號(hào)進(jìn)行三相切換； d)三相信號(hào)輸入濾波電路： 對(duì)從電力線上引入的信號(hào)進(jìn)行濾波，從而提高載波信號(hào)接收性能； e)三相過(guò)零檢測(cè)電路： 用于檢測(cè)工頻交流電的過(guò)零點(diǎn)信息，為零點(diǎn)同步提供依據(jù)； f) 接口電路： 為載波路由模塊與集中器之間建立信號(hào)通路。 由于 LTC485 為 半雙工 的運(yùn)行模式， S3C2410 會(huì)通過(guò) 一個(gè)通用 I/O 口 去管理信息的傳送狀態(tài)。 電路如圖 313： 圖 313 計(jì)量芯片電路圖 （ 3）控制模塊 微處理器是整個(gè)智能電表的控制管理核心， S3C2410 主要面向手持設(shè)備以及高性價(jià)比、低功耗的應(yīng)用。 而三個(gè)電流輸入端的最高信號(hào)電壓差則是 34 34 177。此次設(shè)計(jì)采用東華 WXHAT35TG2001 在 320*240 分辨率下可提 供 16 位彩色顯示。 LCD 接口電路設(shè)計(jì) 這一種設(shè)計(jì)主要是對(duì)顯示器的改進(jìn)，本設(shè)計(jì)采用了 TFT 型液晶顯示器 ， 這種顯示器一般情況下會(huì)通過(guò)手機(jī)一些通訊設(shè)備對(duì)一些顯示器件進(jìn)行分類。其操作的范圍主要為0x00000002。 （ 2）本設(shè)計(jì)核心板上擴(kuò)展 有一片 NOR FLASH（ SST39VF1601）和一片 64MB的 NAND FLASH(K9F1208)。 HY57V561620 的 BA0、 BA1 是一個(gè)重要的地址選擇路線，這樣的內(nèi)存狀態(tài)中， SDRAM 將會(huì)是最高的一個(gè)尋址，如果將其內(nèi)存進(jìn)行改變，那么將會(huì)直接的影響到引腳的狀況和 S3C2410 的 ADDR24。在輸出電源信號(hào)中，其信號(hào)波也會(huì)根據(jù)相應(yīng)狀況出現(xiàn)一些問(wèn)題。因此 0 歐姆的電阻將會(huì)被拆除，并會(huì)將地址進(jìn)修改。 復(fù)位模塊電路設(shè)計(jì) ARM 芯片 的高速運(yùn)轉(zhuǎn)、低工作形式也將會(huì)導(dǎo)致噪聲的最低限度，時(shí)鐘的穩(wěn)定性也是一個(gè)重要的形式，同時(shí)也提供出了高的要求。 （ 15） 另外還有一定的 RTC 功能； （ 16） 在對(duì)這些硬盤的應(yīng)用中，還要對(duì) PLL 進(jìn)行利用。 （ 4） 在 LCD 控制器中，還要把這些具體的色彩以及相應(yīng)的 TFT 進(jìn)行結(jié)合，這樣就能夠提供出更為準(zhǔn)確的 LCD。 ARM920T 還是一種比較實(shí)用的數(shù)據(jù)分析， MMU 的利用會(huì)使整個(gè)高速緩存 出現(xiàn)一些獨(dú)立的指令。這已經(jīng)成為微處理器的一種重要的形式，其 32位的事業(yè)領(lǐng)域也相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)。存儲(chǔ)器主要用 于存儲(chǔ)參數(shù)、變量、集中器自身的參數(shù)、所負(fù)責(zé)電表的參數(shù)以及電表電量等；實(shí)時(shí)時(shí)鐘為集中器定時(shí)抄表提供時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)；集中器與主站之間通過(guò)通信模塊進(jìn)行通訊；集中器與載波智能表之間通過(guò)載波模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。集中器的主要功能有： (1) 采集功能 集中器可根據(jù)主站發(fā)出的抄表任務(wù)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的召測(cè)。 20 20 圖 22 抄表系統(tǒng)各組成 抄表系統(tǒng)各組成部分的功能是 : (1) 智能電能表 為實(shí)現(xiàn)電能表的遠(yuǎn)程采集，智能電能表除了能夠保存符合采集需要的各種數(shù)據(jù)，還應(yīng)具有將各種數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的載波模塊。 （ 8）數(shù)據(jù)域的重要成員：數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí) 數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)用四個(gè)字節(jié) DI3DI2DI1DI0 區(qū)分不同數(shù)據(jù)項(xiàng)目，協(xié)議中規(guī)定了各種數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)碼對(duì)應(yīng)的電表操作功能，終端通過(guò)下發(fā)不同數(shù)據(jù)表示的幀來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電表的不同操作。 表 214 SEQ 定義 D7 D6 D5 D4 D3D0 TpV FIR FIN CON PSEQ∕ RSEQ 多功能電能表與終端通信的協(xié)議為 DL/4507 規(guī)約。在無(wú)效的地址中， A3 的定位還會(huì)出現(xiàn)一些偏差。 ACD 主要還設(shè)有 “ 1”和置“ 0” 的狀態(tài)： —— 在上次的報(bào)文中，新的重要事件是比較重要的一個(gè)形式，其位置為 1； —— 在這些主站請(qǐng)求過(guò) 程中，還要針對(duì)報(bào)文來(lái)進(jìn)行執(zhí)行。 FCB 主要是防止信息運(yùn)輸?shù)闹饕獱顩r和重復(fù)情況。 (2)鏈路層 1)長(zhǎng)度 L 長(zhǎng)度 L 包括協(xié)議 .標(biāo)識(shí)和用戶數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，由 2 字節(jié)組成，如表 27： 表 27 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 長(zhǎng)度的定義 在這些協(xié)議標(biāo)識(shí)中， D0~D1 兩位編碼 都是有自身定義的： 這種形式主要為禁用狀態(tài)； 主要是為電力負(fù)荷的系統(tǒng)數(shù)據(jù)； —— 在本協(xié)議的使用過(guò)程中； 14 14 —— D0= D1=1， 主要為保留狀態(tài)。 表 25 不帶基站的無(wú)線通訊技術(shù) 12 12 序號(hào) 通訊技術(shù) 覆蓋范圍 聯(lián)網(wǎng)能力 典型應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 1 紅外技術(shù) (IR) 視距以內(nèi) ，中間無(wú)障礙物 無(wú) 遙控器 成本 通訊距離 2 433M RF 自由空間200m 無(wú) 汽車門鎖 對(duì)講 成本 聯(lián)網(wǎng)能力 公共頻段，易受干擾 3 藍(lán)牙 10 到 100 米間 非網(wǎng)狀 耳機(jī) 快速 覆蓋距離 4 WiFi 困難 無(wú)線上網(wǎng) 極高數(shù)據(jù)率 功耗 覆蓋距離 比較昂貴 5 UWB 小于 10 米 無(wú) 視頻和高速數(shù)據(jù) (USB)解決方案 速度極高 覆蓋距離 6 Zigbee 戶外最大覆蓋距離為400 米 ,室內(nèi)最大覆蓋距離在 30 米 。 帶基站的技術(shù)的好處一定是功率大，穿透能力強(qiáng)，通訊穩(wěn)定。 通過(guò)以下圖表 23 對(duì)照，我們可以了解到：成本較高，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完善的載波抄表技術(shù)，實(shí)時(shí)通訊的抄收成功率會(huì)好一些，通訊速率也更快速。 從使用的帶寬角度來(lái)說(shuō)，電力線載波通信分為寬帶電力線載波通信和窄帶電力線載波通信。本文中首先對(duì)集中器的各功能模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，然后對(duì)載波模塊和無(wú)線通信模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后對(duì)模塊的工作流程進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。抄表方式多樣化：?jiǎn)伪?、多表。作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，智能抄表技術(shù)的研究工作已經(jīng)取得了很大的成果。 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................ 57 5 5 第 1 章 緒論 課題的提出和意義 隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)和 智能電網(wǎng)的建設(shè)，傳統(tǒng)的抄表收費(fèi)方式已經(jīng)不能滿足供電企業(yè)信息化的要求，主要表現(xiàn)在一下幾方面： 智能表的推廣和高樓層的建設(shè)，使得抄表員的勞動(dòng)強(qiáng)度大幅提高。 本文首先分析了遠(yuǎn)程用電采集系統(tǒng)的通信方式；重點(diǎn)討論了無(wú)線通信和載波通信的應(yīng)用；深入研究了 ARM(Acorn RISC Machine)微處理器各模塊以及載波模塊和無(wú)線通信模塊的設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上， 采用 ARM 微處理器和載波模塊 實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程用電采集系統(tǒng)中集中器與終端載波智能表之間可靠的數(shù)據(jù)傳輸，而無(wú)線通訊模塊則保證了主站與集中器之間的雙向通訊。 抄表工作中，人為干預(yù)的因素明顯，存在估抄、漏抄和錯(cuò)抄現(xiàn)象，供電企業(yè)不能了解用戶用電的實(shí)際情況，給供電企業(yè)的電費(fèi)核算和用電稽查增加困難。以 色列尤尼克（ Unique）技術(shù)公司開發(fā)了 collector集中抄表系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的電網(wǎng)和電表，以電力線作為信息傳遞媒介，建立數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，通過(guò)線載波技術(shù)將信息遠(yuǎn)距離傳送。系統(tǒng)功能逐步完善，除抄表外，還具有線損統(tǒng)計(jì)、用電考核、遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)收費(fèi)并與銀行聯(lián)網(wǎng)等。 第 2 章 用電采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 7 7 用電采集系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 用電采集系統(tǒng)是一個(gè)集抄表、傳輸以及通訊監(jiān)測(cè)等功能的完整的控制體系，最上層的大腦即主站，由各種服務(wù)器組成，配備管理軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取、用電情況的統(tǒng)計(jì)等功能。所謂電力線寬帶 （ Broadband over Power Line， BPL）通信技術(shù)就是指帶寬限定在 2～ 30MHz 之間、通信速率通常在 1Mbit／ s 以上的電力線載波通信技術(shù)，它多采用各種擴(kuò)頻通信技術(shù)，是目前研究“四網(wǎng)（寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)、電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)） 融合”的關(guān)鍵技術(shù)之一。 10 10 表 23 載波抄表技術(shù)比較 廠家 1 廠家 2 廠家 3 廠家 4 廠家 5 載波方式 PSK 相位調(diào)制技術(shù)加直序擴(kuò)頻 PSK相位調(diào)制技術(shù)加直序擴(kuò)頻 FSK 頻率調(diào)制技術(shù)加直序擴(kuò)頻 BPSK 加智能跳頻技術(shù) MCM 多 載波技術(shù)，每個(gè)碼元四個(gè)頻點(diǎn) 頻點(diǎn) 270Khz 120Khz 150KHZ 6090khz 110140khz 15khz150khz 載波速率 300BPS 500BPS 600/1200BPS 5400BPS 2400BPS 自動(dòng)上報(bào)功能 無(wú) 無(wú) 無(wú) 有 有 抗干同頻干擾性 一般 一般 一般 較好 好 路由技術(shù) 簡(jiǎn)單 簡(jiǎn)單 簡(jiǎn)單 完善 簡(jiǎn)單 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 支持網(wǎng)絡(luò)通訊 3 層協(xié)議 支持網(wǎng)絡(luò)通訊 3層協(xié)議 支持網(wǎng)絡(luò)通訊 3 層協(xié)議 支持網(wǎng)絡(luò)通訊 7層協(xié)議 支持網(wǎng)絡(luò)通訊 3層協(xié)議 推廣 度 大 大 大 國(guó)外多 歐洲采用 成本 低 低 中 高 高 優(yōu)點(diǎn) 成本 成本 成本 實(shí)時(shí)性 抗干擾 缺點(diǎn) 速度，抗干擾能力 成本 通訊效果 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重的情況下很難抄回，每天一次的抄到率尚可。 表 24 通訊技術(shù) 序號(hào) 通訊技術(shù) 頻點(diǎn) 覆蓋 范圍 典型應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 1 PHS 300500m 小靈通 沒有合適的頻段 終端成本和設(shè)備成本都較高 1km 2 Wifi 300m 無(wú)線上網(wǎng)卡 公用頻段 成本高 覆蓋范圍太少 500m 3 GSM 450M 900M 1800M 1900M 10km 移動(dòng) 通訊穩(wěn)定 設(shè)備供應(yīng)商眾多 頻點(diǎn)需要申請(qǐng) 4 CDMA 870M 10km 聯(lián)通 通訊效果沒有 GSM 好 5 SCDMA 1880M 20xxM 1030km 3G 通訊穩(wěn)定 成本高 450M 30km 大靈通 覆蓋范圍最寬 設(shè)備供應(yīng)商太少 通過(guò)上表 24 與下表 25 比較，我們可以發(fā)現(xiàn)，帶基站的通訊技術(shù)，特別是GPRS/CDMA 等成熟的通訊技術(shù)，可以完成實(shí)時(shí)通訊和遠(yuǎn)程控制，但是如果是自己建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，一次性的投入比較大。 網(wǎng)狀 家庭自動(dòng)化 成本低 低功耗 穿墻問(wèn)題，最多只能穿透一堵墻 通訊規(guī)約 電力載波居民集抄系統(tǒng)集中器上行通信規(guī)約 電力載波居民集抄系統(tǒng)集中器上行通信規(guī)約為 DLT/698 規(guī)約。 在這些數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度中，主要為 L1：這些主要由 D2~D15 來(lái)進(jìn)行組合，在采用 BIN 編碼的過(guò)程中，主要是對(duì)地址以及所用的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行對(duì)字節(jié)的劃分。 從一個(gè)從東站向另一個(gè)啟動(dòng)站輸送響應(yīng)時(shí)，將會(huì)使 FCB 取相反值。 e) 幀數(shù)的有效位還應(yīng)該在 FCV 中來(lái)實(shí)現(xiàn)。也可以用 1 來(lái)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。幀地址如圖所示，下面對(duì)該協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。 （ 9）數(shù)據(jù)類型分為七類：電能量、 最大需量及發(fā)生時(shí)間、變量、事件記錄、參變量、凍結(jié)量、負(fù)荷記錄。 (2)載波模塊 載波模塊實(shí)際上是智能表和數(shù)據(jù)集中器中間的一個(gè)橋梁，它的主要功能在于同時(shí)對(duì)多個(gè)用戶電能表的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，送到集中器上。 (2) 參數(shù)設(shè)置功能 可通過(guò)主戰(zhàn)對(duì)集中器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，包括小區(qū)所有電能表的端口號(hào)、波特率以及表地址等。集中器的組成結(jié)構(gòu)框圖如圖 31 所示。 S3C2410 是 Samsung 公司 最新推出的一個(gè)處理形式，其主要的特點(diǎn)就是有著較高的性價(jià)比以及獨(dú)特的設(shè)備運(yùn)用信息。這些數(shù)據(jù)的分析中還要由 8 個(gè)字長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行分析和了解，這樣的組成形式也是一種非常必要的組成形式。 （ 5） 4 通道中，還要接收一定的外部請(qǐng)求觀念，從而形成引腳端。 24 24 圖 32 ARM920T 內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖 圖 33 S3C2410A 內(nèi)部外圍接口方框圖 25 25 時(shí)鐘?？祀娐吩O(shè)計(jì) S3C2410 的 主時(shí)針將會(huì)對(duì)準(zhǔn)外部的一些時(shí)鐘鏈 接，另外還要選擇出 3 種信號(hào)來(lái)進(jìn)行對(duì) CPU 的使用，分別會(huì)利用 FCLK，這幾種管理上的分類也是一個(gè)重要的信息來(lái)源。 系統(tǒng)復(fù)位電路設(shè)計(jì)原理圖如圖 35 所示。 電源電路模塊設(shè)計(jì)