基于UART-TT 转换的高速宽频双通道通信接入终端的研究与应用

2019-12-25王子瑞

通信电源技术 2019年12期

王子瑞

（内蒙古电力公司呼和浩特供电局，内蒙古呼和浩特 010000）

0 引言

目前，内蒙古电力公司的本地信道主要采用窄带电力载波或者微功率无线进行数据采集。分析现场应用情况可知，电力线上的大功率用电设备等干扰源对载波信道有较大的干扰作用，而现场密集的建筑物群和铁质材料对无线信号影响也较大[1]。载波通信的数据采集率在90%左右，与“全采集，全预付费”的目标还存在一定的距离[2]。基于这些原因，本文提出微功率无线和电力载波双通道方案。利用无线载波双通道模块具备窄带电力线载波和微功率无线两种信道的通信能力，充分发挥两种通信方式各自的优点，构建双模通信系统装置，并在呼和浩特金桥分局进行了高速宽频双模试点测试。通过测试验证了无线载波双通道系统的通信可靠性与稳定性，可自动梳理台区电力线拓扑，自动生成台区下辖电表档案。

1 双模方案介绍

高速宽频双模方案是基于低压集中抄表系统本地通信的主流通信方式470 ～510 MHz 微功率无线与中心频率450 kHz 窄带载波两种不同的通信技术[3]，融合形成的全新的通信解决方案。

综合电力线载波和微功率无线的功率无线通信模块和窄带载波通信模块的通信原理，通过UART-TTL实现两者之间的通信匹配，载波通信处理器和UARTTTL 接口转换模式的信息交换，UART-TTL 接口转换模块与基准表或副本控制器交换信息，然后载波通信电路向模拟解调电路发送信息，模拟解调电路和电力线传输有用信息到数据采集系统（见图1）。第一个载波通信设备与数据集中器无线连接，以获得数据集中器的数据信息，并将数据信息耦合到电力载波通信系统；第二个载波通信设备用于在电力载波通信系统中耦合电力载波信号，并在数据处理后将其发送到获取服务器；由电力线载波通信机和电力线载波信道耦合器高度集成的载波通信设备，用于智能集中读取系统，从而使系统能够实现系统数据通信的功能。

图1 双模系统装置示意图

2 双模系统应用说明

电力线载波和无线自组织网融合为双模异构系统（见图2），两种通路互补使用，达到更高的采集成功率，满足各种环境应用的普适性。

图2 双模系统应用示意图

（1）微功率无线方案使用频段属于免申请微功率无线计量频段，功率不超过50 MW。

（2）无线采用GFSK 调制，支持10/50/200 kb/s三种速率自适应。

（3）载波核心频率450 kHz，采用FSK 扩频调制，支持100/400/800/1 600/3 200 b/s 五种速率自适应。

（4）速率选择算法依据接收机测量的场强、信噪比等参数综合衡量，选择能够稳定通信的最高速率。

（5）路由选择算法为速率优先、抄表体验优先。由于无线通信速率高、传播稳定性好，选择无线路由概率大于载波路由，抄表速度快。

3 试点台区召测情况介绍

2018 年8 月在呼和浩特供电局金桥分局所辖偏远台区进行了测试，台区名称为吉贤村，电表总数为210块，选择该台区主要原因如下。（1）抄通率大多为0，稳定性不好，负载变化大。（2）召测户均为平房，电表安装位置低。（3）树木、广告牌、金属遮阳棚等遮挡物较多，现场线路混乱、线路质量差。（4）户表较为分散，台区变压器距离较近，集中器之间距离较近，相互干扰严重。（5）供电半径大于500 m，用电环境复杂。

8 月29 日-9 月3 日对该台区进行了原采集设备召测记录后（见图3），9 月4 号拆换高速宽频双通道模块并进行了两天的后期调试，9 月7 号以后抄回成功数210 块，台区的日均采集成功率均为100%，图4 为召测调试截图。

从图3 和图4 可知，更换高频双通道模块后下发费控数据成功率100%。表1 汇总了测试结果。