为远程抄表系统建智能化电力载波通信网络.docx

为远程抄表系统构建智能化电力载波通信网络作者：于常涛 弥亚微产品应用工程师 项目经理前言：在电力远程抄表这一领域，电力线载波通信（PLC）经历了十多年的发展，到目前已取得了长足的进步，并逐步进入规模实用阶段。特别是最近电力远程抄表(AMR)系统在黑龙江、湖南等地的成功规模化商用，标志着PLC技术、芯片组及其网络系统已日渐成熟，市场有望步入快速增长乃至井喷阶段。电力线网络作为一种通信媒介，是世界上分布范围最广的、最现成的通信资源。把这种无所不在的通信资源加以利用，构建成为技术过硬，架构简洁，成本低廉的AMR系统，将是电力线载波通信技术具有的最大优势。然而，我国的低压电网具有网上用户众多，网络拓扑非常复杂，负荷设备特性迥异，信道随机性很强等特点。非平稳的时变干扰，以及动态低线路阻抗所引起的信号衰减，对于构???一个稳定可靠的PLC通信网络来说是一个富于挑战性的课题。目前，行业内芯片设计者主要着眼于物理层通信性能的提升，尤其是在抑制噪声、提高PLC通信的抗干扰能力等方面；而对网络阻抗严重不匹配造成的信号衰减，乃至载波陷阱等则显得无能为力。正因如此，近年来中继技术，自动路由技术渐成为克服线路衰减，提高通信信噪比的又一主要手段。但行业内对这一技术手段的研究仍处于刚刚起步阶段，不仅可靠性得不到保证，而且不论在系统网络初期构建还是后期维护均需要大量的人工手动参与，从而使产品大规模产业化面临极大的挑战。弥亚微电子历经两年时间的研究开发，将于近期向市场推出基于智能网络构建技术的电力载波通信系统解决方案——MASTERTMA100电力载波通信平台。该电力载波通信平台将为用户提供从物理层、链路层、网络层以及应用层接口等各项协议功能的的系统解决方案，以实现高可靠的电力载波通信和智能化网络构建与维护，以解决目前大面积推广远程抄表系统的瓶颈。下文将从用户关心的若干角度系统的阐述MASTERTMA100电力载波通信平台基本特性。一、物理层可靠的通信能力是构建通信网络的基础MASTERTMA100平台基于弥亚微电子高性能电力载波通信芯片Mi200E来构建底层载波通信系统。Mi200E凭借准确的低压载波信道模型设计、准确的市电检测算法、专有技术的调制解调算法，可以完全应对电网的恶劣环境。Mi200E利用了电力线信道周期性平稳这一特性，有效地避开了重负载时区，深度挖掘了物理层的通信潜力。比如在Mi200E芯片的设计中充分考虑了电网环境中的电子日光灯镇流器、开关电源、家用电器、电动机等各类干扰与信号衰减。Mi200E采用了独特的数字功放技术，能以极高的效率对输出信号进行线性放大，提高了有效输出功率，并将输出信号的带外控制在-40dB以下。并且内置数字功放和模拟数字转换电路的存在，不需要额外模拟前端电路，应用简洁，大幅度降低了载波表的成本。 同时Mi200E 的各项物理指标均满足EN50065-1 以及IEC61000-3-8 的标准要求。图1： Mi200E 系统结构图图2： Mi200E EMI特性检测图Mi200E拥有1600bps、800bps、400bps和200bps四种通信速率可选。通过 MASTERTMA100平台可以经主站对整个系统的通信速率进行自适应调整。通过网络速率的调整，可以实现网络性能的最优化，在信道质量比较好的情况下，可以选用高的通讯速率，提高效率，而在信道质量相对较差的情况下，则可以选用较低的通讯速率，以保证数据有效的传输。二、高效智能化网络协议实现系统“自动组网、自动维护”MASTERTMA100平台内置的弥亚微先进的网络协议MPP（Miartech Powerline Protocal）。该协议遵循OSI分层体系架构，提供简单易用API函数，拥有自动路由、自动中继功能，能智能化的实现高效自动组网功能。同时为了有效电力线网络中的衰减，MPP提供的中继深度高达16级，在实际应用中采用8级即可满足一般网络需求。网络自动构建MASTERTMA100平台通过MPP可以实现自动获取台区下所有电表的信息，智能地完成网络构建。现今，业内若干的载波通讯系统并不具备智能组网的功能，以一个小区抄表系统的构建为例，常规的方法为，一个台区下的众多载波表全部安装完毕后，集中器无法获知网络中电表的信息，需要靠人力对台区下所有电表档案进行整理，输入系统主站抄表软件中，然后告知集中器，集中器依据获取的电表信息来完成网络构建。很显然，如果档案归档错误，那么必然导致归档错误电表没有办法加入到网络中来，并且人力的档案输入是一项繁重的工作。与此完全不同的MASTERTMA100系统，会自动获取台区下所有电表的信息，智能地完成网络构建，并且会将电表信息传送至主站抄表软件，大大降低了人力的工作量，高效准确。组网效率，以200户住