计量自动化现场微功率无线通信检测方法及应用研究

发布时间：2020-04-06 23:18

【摘要】：计量自动化系统是发展智能电网的关键技术,而微功率无线通信是计量自动化系统的常用通信方式之一。微功率无线通信具有无需布线、低功耗、低复杂度、通信速率快等优点。但受恶劣工作环境(山区、地下室等)的影响,微功率无线通信信道受到的干扰增大,计量自动化终端出现掉线、采集完整率低等问题。因此,研究适合计量自动化系统现场的微功率无线通信检测方法,对解决上述问题具有非常重要的理论和实际意义。本文研究计量自动化现场微功率无线通信检测方法及其应用,主要研究内容包括以下几点:第一,介绍计量自动化系统组成部分和技术特点,综述国内外微功率无线通信检测方法研究现状,对比分析计量自动化系统中常用通信方式。从微功率无线通信的优点、硬件架构图、自组网方式和通信环境等方面介绍微功率无线通信在计量自动化系统中应用。第二,提出计量自动化现场微功率无线通信检测方法。分析无线信道的分类及特征,研究自由空间传输模型和对数路径损耗模型,设计针对通信协议一致性、射频性能、互操作性能的检测方法。利用仿真实验对微功率无线通信的自由空间传输模型和对数路径损耗模型进行对比分析。结果表明:对数路径损耗模型可用于城区楼宇间的信道建模。第三,设计微功率无线通信检测系统研究。根据计量自动化现场微功率无线通信检测的技术要求,设计微功率无线通信检测系统的硬件电路,详细给出多功能电磁波小室、侦听装置和智能衰减单元等关键单元的硬件设计原理,给出了微功率无线通信检测系统的软件设计。最后,构建计量自动化现场通信测试环境,根据相关标准和协议对计量自动化现场通信协议一致性、射频性能和互操作性进行实际测试。实际测试结果表明,所开发的微功率无线通信检测装置可实现电能表与集中器通信报文的侦听,上位机软件可完成计量自动化现场微功率无线通信报文的解析和通信协议一致性、射频性能和互操作性分析。
【图文】：

微功率,无线通信,系统结构图,基本原理

计量自动化系统主要由主站、通信信道、现场终端和电力用户四部分组成，逡逑能够通过多种通信方式将现场终端采集的电力用户用电数据实时传送到主站，集逡逑中管理并监测电能表数据。计量自动化系统整体结构组成如图２．１所示。逡逑主站主要由营销业务应用和前置采集平台组成。电力营销是电力行业管理的逡逑一项重要工作，是电力企业提供优质客户服务的基础。在营销业务中应用计算机逡逑技术和通信网络技术，将使电力营销得到更好的开展。前置采集平台中加装的内逡逑外网强隔离装置是基于信息安全的保护，可以隔离与其他应用系统的通信，也对逡逑公网信道进行了保护。逦ｂ逡逑通信信道包括上行通信信道和下行通信信道。上行通信信道是集中器和主站逡逑之间的通信，采用光纤专网、ＧＰＲＳ／ＣＭＤＡ无线公网、２３０ＭＨｚ无线公网和中压逡逑电力线载波专网等通信方式。下行通信信道是智能电表终端与集中器之间的通信，逡逑采用了邋ＰＬＣ、ＲＳ－４８５总线、微功率无线等通信方式。计量自动化系统中采用多种逡逑通信方式是为了满足不同的应用环境，使电能数据能够准确快速的传送给主站。逡逑现场终端包括下行通信信道中的通信设备。一块集中器可以抄集一个台区共逡逑１０２４块电能表。若电能表比较分散，可以加装采集器，采集器采集电能表数据，，逡逑再传送给集中器。逡逑电力用户就是指一般家庭用户、低压的工商业用户

结构图,微蜂窝,结构示意图

图２．５微功率无线自组网协议栈结构图逡逑功率无线自组织网络协议栈结构由一组被称作层的模块组成。每行一组特定的服务：数据实体提供了数据传输服务，管理实体提务。逡逑个服务实体通过一个服务接入点（Ｓｅｒｖｉｃｅ邋Ａｃｃｅｓｓ邋Ｐｏｉｎｔ，邋ＳＡＰ）为接口，每个ＳＡＰ支持多种服务源语来实现要求的功能。逡逑理层定义了以下内容：逡逑１）射频通信所需要的频率资源、输出功率限制、调制方式、调制速率；逡逑１１逡逑
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN92

【参考文献】