用电信息采集载波增益终端

用电信息采集载波增益终端

吴磊汪军

（国网浙江杭州市富阳区供电有限公司浙江杭州311400）

摘要：本发明涉及用电信息采集、监控领域，尤其涉及一种集抄采集载波增益终端，包括可以发射470MHz～510MHz的电磁波发射单元、可以配置通信地址的通信单元、各串口和单片机，电磁波发射单元和通信单元相连，通信单元、各串口依次和单片机相连。通过载波数据增益终端远程中继网络上的微功率模块、同步跳频无线数据传输技术和同步与通道跳频多址通信技术，实现载波数据增益终端远程中继网络与本地网络同时独立运行且不互相干扰，能够保证终端无线远程中继，实现高效的通信传输。

关键词：载波增益；终端专利；技术材料

1.集抄采集载波增益终端

1.1技术领域

本发明涉及用电信息采集、监控领域，尤其涉及一种集抄采集载波增益终端。

1.2技术效果

本发明的有益效果是：

1）基于载波和无线双模方式的GPRS信号延展方法。用电信息采集具有严格的数据传输要求，面对各种复杂的恶劣环境，例如地下室、偏远的山区等，GPRS信号往往较弱或者没有，无法承载业务需求。该设备为有线数据通道提供无线信号中继，增加通信距离，降低因安装有线电缆带来的成本，同时解决了因延长馈线带来的信号衰减问题。

2）基于中继网络减少无线采集器安装数量的优化方案。对于GPRS+RS485的用电信息采集数据无线采集方式，由于现场RS485不具备接线条件，会增加无线采集器的安装数量。该设备属于免申请计量频段，无需额外授权费用或网络第三方支持，利用优化方案，可有效减少无线采集器的安装数量及SIM的卡的使用，提高单个无线采集器的带载比例，节约经济成本。

3）利用超级电容的高可靠性传输通讯方法。当载波信号不能有效可靠通讯时，采集器通过自动组网方式，切换到无线方式进行数据传输，实现数据可靠采集上报；内置超级电容，可在失电情况下正常工作，确保失电情况，能将事件传送。

2.载波增益终端路由器与上位机之间的通讯协议

2.1物理层

2.1RS485通讯

2.1.1电路接口

RS485接口电路与内部电路电气隔离，耐压4kV。

2.1.2通讯速率

通讯速率为1200bps、2400bps、4800bps、9600bps，可选择，默认为2400bps。

2.2红外通讯

2.2.1通讯距离大于5米，使用38kHz的PWM调制方式。

2.2.2通讯速率

通讯速率为1200bps、2400bps，默认为1200bps。

3.数据链路层

本协议为主-从式结构，半双工通讯方式。通讯过程中，掌上机或者PC机为主机，中继路由器为从设备，所有的通讯都由上位机发起。通讯过程中，从设备需要识别ID，符合自己的ID的通讯帧，从设备应答，否则从设备不予应答。每帧由帧起始符、从站地址域、控制码、数据长度、数据域、帧纵向校验码及其帧结束符7部分组成。每部分有若干字节组成。

3.1字节格式

每个字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位（0），一个奇偶校验位，一个结束

（1），共11位。传输时先传低位，后传高位。

3.2帧格式

3.2.1帧起始符55H

帧起始符，标志一帧的开始，55H=01010101B。

3.2.2地址域A0~A5

地址域有6个字节构成，每个字节两位十六进制码，地址长度可达12为十六进制数。每个中继路由器都有一个ID。当使用的地址不足12位时，高位用0补足。通讯地址EEEEEEEEEEEE为广播地址，广播命令，从站不应答。地址域传送时，低字节在前，高字节在后。

3.2.3数据长度L

L为数据域长度，读数据时L不大于200，写数据时，L不大于50。当L=0时，表示没有数据。

3.2.4数据域DATA

数据域包括数据标识、密码、操作代码、数据、帧序号等。其结构随控制码的功能改变而改变，传输时，发送方加66处理，接收方减66处理。

3.2.5检验码CS

从第一个帧起始符开始，到校验码之前的所有字节摸256的和，即各字节的累加和，不计超过256溢出部分。

3.2.5帧结束符0xEE

标识一帧的结束，0xEE=11101110B。

3.3传输

3.3.1传输顺序

所有传输均先传输低字节，后传输高字节。

3.3.2传输响应

每次通讯都是由主站按信息帧地址域选择的从站地址发出请求帧命令开始，被请求的从站接到命令做出响应。

收到命令后的响应延时Td：在20~500ms之间做出响应，字节之间的停顿小于500ms。

3.3.3差错控制

字节校验位偶校验，帧校验为纵向信息校验和，接收方无论接收到偶校验出错或者纵向信息校验出错，均放弃该信息帧，不予响应。

3.具体实施方式

一种集抄采集载波增益终端，包括电磁波变频模块、单片机、通信模块、接线端子和指示灯，其中电磁波变频模块、通信模块、接线端子和指示灯依次和单片机连接。所述的通信模块包括RS485通讯模块及其接口和载波红外通讯模块及其接口。载波数据增益终端根据所配置的通信地址，自动确定其通信信道，上行载波数据增益终端在组网信道发送数据，下行载波数据增益终端收到并应答时会根据上行载波数据增益终端广播的通信地址自动分配工作信道，并完成组网，完成组网的载波数据增益终端将在工作信道收发数据。无线自组网是一种多跳频率的临时性自治系统且无基础设施的移动网络，它由一簇带有无线射频收发装置的移动终端节点组成，是一个多跳的临时性无中心网络，可以在任何时刻、任何地点快速组建的一个通信网络。

网络中每个终端可以自由移动且地位平等。其中无线网络是具有自组织和自愈功能的一种无线网络结构，这一网络中大多数节点基本静止不动，不以电池作为电源，拓扑变化较小，是适合在居民小区内允许多个网络共存、自动区分不同网络、拓扑动态结构可变和动态路由的一种无线抄表自组织网络。通过这种自适应的机制，就能够保证载波数据增益终端无线本地网络和载波数据增益终端无线远程中继网络能够同时实现高效的通信传输。

4.载波数据增益终端的功能介绍

4.1.模块的信道选择

载波数据增益终端根据所配置的通信地址，自动确定其通信信道，上行载波数据增益终端在组网信道发送数据，下行载波数据增益终端收到并应答时会根据上行载波数据增益终端广播的通信地址自动分配工作信道，并完成组网，完成组网的载波数据增益终端将在工作信道收发数据。

4.2.模块的端口通信

4.2.1.RS485通讯

1）支持DL/T645—2007和DL/T645—1997；

2）载波数据增益终端与所连接设备采用串行异步方式；

3）字符格式：1起始位，8数据位，1偶校验位，1停止位；

4）端口速率：在（1200，2400）范围内，载波数据增益终端默认值是：2400bps。

4.2.2.红外通讯

1）支持DL/T645—2007和376.2通信模块接口协议；

2）用于载波数据增益终端参数的读设和数据的读取；

3）字符格式：1起始位，8数据位，1偶校验位，1停止位；

4）端口速率：1200bps；

结束语：

综上所述，只有切实解决现在用电信息载波采集系统中载波信号不稳定数据抄收失败的问题，才能够切实提升现场采集通信稳定可靠性、实现在同一个台区的用电信息全部集抄集收成功的难题。不仅可以降低应用于中继的电子电路元件的成本，而且使得现场的应用更加方便。

参考文献：

[1]张飞，边东明，张更新，李洪钧.非均匀信道增益控制的多载波卫星容量分析[J].宇航学报，2013，34（08）：1122-1129.

[2]阳志明，曹志刚.数字信道化多载波卫星通信系统链路可支持性[J].清华大学学报（自然科学版），2010，50（05）：789-792