基于低壓載波的用電信息采集中繼裝置的研究

林胥登，袁 丹

（國網浙江寧波市鄞州區(qū)供電公司，浙江 寧波 315100）

1 背景介紹

建設自動化系統(tǒng)時，終端通信是最重要的組成部分。安裝終端時，總會遇到公網信號盲區(qū)，如小區(qū)地下室，會造成自動化系統(tǒng)無法和終端相互通信[1]?？衫萌N傳統(tǒng)方案解決上述問題。

（1）加長終端天線，并把終端天線引伸到室外，室外的信號比較強。該方案的困難之處在于需要重新布局天線，且要根據(jù)現(xiàn)場狀況確定是否能順利實施。該方案會受到建筑結構、到目的地的距離及與住戶們的調節(jié)等方面的限制。施工過程較復雜，產生的成本也相對較高。

（2）利用信號放大器。該方案適合信號較弱的區(qū)域。如果是信號盲區(qū)，則不能使用信號放大器。

（3）利用載波轉GPRS設備。利用載波轉GPRS設備，再經過高速載波透傳的形式在信號較好的區(qū)域安裝遠程通信模塊，使遠程通信模塊的信號變強，以提高集中器和主站之間的通信率和穩(wěn)定性[2]。這種設備把對電力線當作通信介質，可大大減少施工工作量；合理選擇載波通信的頻率，利用過零點傳輸?shù)姆绞?，保持遠距離通信的穩(wěn)定；支持透明傳輸，可兼容不同相關協(xié)議的要求；主/從模塊和多頻點之間相互結合，既提高了通信效率，又滿足了相同臺區(qū)安裝多個設備的要求；輸入電壓設計，以滿足不同環(huán)境的用電需求；適應串口速率，可兼容不同廠家生產的設備，設備結構如圖1所示。但該方法只能實現(xiàn)一對一功能，一個集中器對應一個載波轉GPRS設備，由于配電房往往存在多個集中器，因此容易造成載波信號相互干擾，導致數(shù)據(jù)傳輸中斷，同時該設備無法實現(xiàn)地下室作業(yè)人員與后臺主站人員的通話功能[3]。

本文研制了基于低壓載波的用電信息采集中繼裝置，在載波轉GPRS模塊的基礎上，融入載波轉WiFi模塊，實現(xiàn)地下室信號盲區(qū)用電信息的采集及IP通話功能。

圖1 設備結構圖

2 裝置設計

該裝置由主機模塊、從機模塊、電力貓模塊、通信模塊及串口轉接模塊組成，可實現(xiàn)以下兩方面功能。第一，多個終端的數(shù)據(jù)同時采集。該功能的主要串口轉接模塊安裝在采集設備上，替換原GPRS通信模塊，通過網線把從機模塊和串口轉接模塊進行連接，利用串口轉接模塊將串口數(shù)據(jù)以及端口的情況經網線向從機模塊進行傳輸；在相同臺區(qū)基站信號較強的地方安裝主機模塊，把集中器的GPRS模塊向通信模塊上安裝，通過網線把通信模塊和主機模塊進行連接；主機模塊和從機模塊之間經過電力線載實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸，主模塊兼容GPRS、3G及4G等通信模塊，如圖2所示。

第二，載波轉WiFi，如圖3所示。通過4G路由器接收無線信號，再通過網線連接主機模塊中的電力貓模塊，電力貓模塊通過電力線將WiFi信號傳輸至地下室信號盲區(qū)，再由從機釋放WiFi信號，最終實現(xiàn)地下室的WiFi信號覆蓋，作業(yè)人員通過連接WiFi，使用IP電話實現(xiàn)與后臺主站人員的實時通話。

將兩個功能綜合在一起，形成基于低壓載波的用電信息采集中繼裝置，結構如圖4所示。

圖2 多終端數(shù)據(jù)采集功能設計圖

圖3 載波轉WiFi功能設計圖

圖4 基于低壓載波的用電信息采集中繼裝置整體結構圖

3 裝置應用

具體實施中，首先把GPRS遠程通信模塊從集中器上取下，然后把串口轉接模塊安裝在原GPRS遠程通信模塊的位置上，如圖5所示。把取下的天線和GPRS遠程通信模塊留著備用。

圖5 中繼裝置的多終端數(shù)據(jù)采集載波模塊

串口轉接模塊在集中器上安裝后，電源指示燈就會亮起。每當集中器的數(shù)據(jù)進行收、發(fā)相交時，指示燈就會出現(xiàn)交替閃爍的情況。通過從機模塊向集中器最近的位置進行安裝，串口轉接模塊的連接頭在從機模塊的左端進行連接，通過集中器的末端或者接線盒來實現(xiàn)取電功能。

機模塊在通電后，電源指示燈亮起，載波再傳導指示燈開始閃爍，閃爍的頻率大概為每秒兩次。當從機模塊與串口轉接模塊的數(shù)據(jù)進行收、發(fā)相交時，串口接受信息后，傳導指示燈就會交替閃爍。當從機模塊與主機模塊通過載波數(shù)據(jù)進行收、發(fā)相交時，載波接收信息后，傳導指示燈就會交替閃爍。

在GPRS、CDMA信號較強的表箱上安裝主機模塊。主機模塊通過表箱的末尾和接線盒等電源處進行取電，安裝時，從機模塊和主機模塊必須確保在相同臺區(qū)。主機模塊通電后，電源指示燈亮起，接收到載波信號后，傳導指示燈閃爍，閃爍頻率和主機保持相同。假如沒有接受到載波信號，主模塊的電源燈、載波接收燈及載波發(fā)送燈都會亮起。

當主機模塊與GPRS遠程模塊進行收、發(fā)相交時，串口接受信息后，傳導指示燈就會交替閃爍。當主機模塊和從機模塊通過載波數(shù)據(jù)進行收、發(fā)相交時，載波接收信息后，傳導指示燈就會交替閃爍。

采取現(xiàn)有的載波轉WiFi產品，如華為電力貓，利用電力載波將WiFi信號引入地下室，最后通過WiFi信號，使用手機撥打IP電話實現(xiàn)與后臺的通話及對接。中繼裝置的IP通話載波模塊如圖6所示。

圖6 中繼裝置的IP通話載波模塊

4 結 論

本文在載波轉GPRS模塊的基礎上，融入載波轉WiFi模塊，實現(xiàn)地下室信號盲區(qū)用電信息的采集及IP通話功能，實現(xiàn)多對多功能，且減少了載波信號相互干擾。