CN100589141C - 一种电力载波远程抄表方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力载波远程抄表方法，首先将读取的用电量，进行编码；将编码后的信息，进行调制即扩频、电流放大，信息调制采用三态200μs脉冲位置调制，即用超前200μs、滞后200μs和不调制三种方式组合表示不同的信息；将调制后的信息经耦合单元发送到电力线上；然后在电力线的另一端，信息经耦合单元、三态200μs脉冲位置解调即预处理、解扩，解码来读取用电量。本发明方法提高了电力载波远程抄表的码速率和传输距离，并能够很好的克服电力负荷对抄表系统的影响。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种由三态脉冲位置进行调制/解调的电力载波远程抄表方法。
背景技术
目前我国的供电部门还大量沿用传统的手工抄表方式，这种抄表方式存在诸多弊端：(1)人工抄表效率低下，每人每月所能读抄的电表数量相当有限；(2)人为的读、抄误差时有发生，存在着人情电、关系电等现象，引发出较大矛盾和用电纠纷；(3)由于表计安装地点分散，无法做到同时读抄电表，所得数据不利于对用电情况进行科学的统计和分析。随着一户一表、集中抄表、银行联网的不断推广，供电部门原来只须读抄几个总表的用户，经过一户一表改造后，可能要读抄几百甚至上千个独立的电表，工作量大大增加。按现有的定员及营收方式，供电部门难以承受。
电力远程自动抄表系统的实施，能够克服上面提到的种种弊端和缺点。它的全面实施不但满足了群众对一户一表的要求，减少读抄过程的误差，而且可以极大地提高抄表工作的效率，节约大量人力和物力，还可对大量实时抄回的各种数据进行统计分析，提供指定时间段内的用户负荷曲线、负荷平衡率、供电指标监测等重要数据，为决策及管理者提供可靠依据，从而提高供电系统的运行水平和供电可靠性，能够自动对设定的重点用户实施24h连续抄读监控，随时掌握该用户的用电情况，可以防止窃电与违约用电现象的发生，并能根据用户需要，实现远程拉、合闸控制，及时有效地解决用户欠费后执行停电的问题，同时有利于配电系统用电负荷的监控和调整，这是一项比较理想的系统工程，受到供电部门广泛关注。
现有的电力远程自动抄表系统都采用双级上报机制。第一级为电表至集中器，传输方式为RS485和220V电力载波。第二级为集中器到电力管理中心。传输方式为有线市话网、宽带城域网、GPRS、无线通信网和10kV电力线载波网。其中除电力线载波外，其余传输方式都需租用外部信息传输网，运营成本较高。只有10kV电力线载波为电力系统内部资源，网络资源丰富，运营成本低廉，具有较好的独立开发潜力。但存在的问题是电力线载波抗干扰能力较差，传输距离有限，难以实现大范围、远程覆盖。如何解决这一问题成为该系统发展、普及的瓶颈。
发明内容
本发明的目的是提供一种电力载波远程抄表方法，解决了现有电力载波远程抄表系统通信距离短和易受电力负荷影响的问题。
本发明所采用的技术方案是，电力载波远程抄表方法，首先从用户端的电表上读取用电量数据，将该数据通过异步串口通信协议送到集中器进行编码；将编码后的信息，进行扩频、三态200μs脉冲位置调制和电流放大，经电力线耦合单元发送到远程电表；远程电表把接收到的信息通过电力线耦合下来，经预处理、三态200μs脉冲位置解调，根据解调信息对照码书进行查找，把解调的信息转换成700进制数据，然后把700进制数据转换成十进制数据，来读取用电量，具体包括如下步骤：
a.从接于用户端的电表读取用电量数据，将该数据通过异步串口通信协议，送到集中器后，进行编码；
b.将编码后的信息，进行扩频、电流放大和三态200μs脉冲位置调制，用超前200μs、滞后200μs和不调制三种方式组合表示不同的信息，根据代表的不同信息与700进制一一对应制成码书；
c.调制后的信息经电力线耦合单元，发送到远程电表；
d.远程电表把接收到的信息通过电力线耦合下来，经三态200μs脉冲位置解调、预处理、解扩、解码，查找与700进制一一对应制成码书相对应的二进制字符组，来读取用电量。
本发明的特点还在于，
其中的三态200μs脉冲位置调制方法是，8个脉冲组成一帧，前2个脉冲表示帧头，不做调制，后六个脉冲进行三态调制，共出现729种不同的图样，所述729种不同图样代表不同数据信息进行700进制转换。
其中的三态200μs脉冲位置解调方法是，输入解调器的信息通过3个比较器，分别和提前200μs的标准波形，落后200μs的标准波形以及标准波形做比较，得到3个匹配系数；如果提前200μs标准波形算出的匹配系数最大，就判决出+1，如果落后200μs标准波形算出的匹配系数最大，就判决出-1，如果标准波形算出的匹配系数最大，就判为0。
本发明的电力载波远程抄表方法，采用三态200μs脉冲位置进行调制、解调，提高了电力载波远程抄表的码速率和传输距离，并能够很好的克服电力负荷对抄表系统的影响。
附图说明
图1是远程电力载波抄表方法原理示意图；
图2是645协议的格式表示示意图；
图3是本发明的三态脉冲位移相位调制原理示意图；
图4是本发明的三态脉冲位置调制帧格式原理示意图；
图5是本发明的码字判决原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述。
参照图1，本发明的远程电力载波抄表方法，首先从用户端的电表上读取用电量数据，将该数据通过异步串口通信协议送到集中器进行编码；将编码后的信息，进行扩频、三态200μs脉冲位置调制和电流放大；经电力线耦合单元发送到远程电表；远程电表把接收到的信息通过电力线耦合下来，经预处理、三态200μs脉冲位置解调、解扩、解码，查找与700进制码书一一对应的十进制字符组，来读取用电量。
以下以实施例来说明具体步骤：
采用上下两层系统：上层即用电管理中心与集中器之间数据的采集，采用星型结构；底层即集中器与电能表之间数据的采集，采用树型结构。设置5个集中器，每个集中器下挂1000块电表，电表每小时记录一次用电量。
1)将每块电表读取的用电量数据通过异步串口通信协议送到集中器，异步串口通信协议即645协议的格式如图2所示。
例如：抄到用电量为2748度，经过645协议装帧后为：68BB BB BB BB BB BB 68 81 06 10 90 00 00 0A BC 1F 16，其中00 00 0A BC四个字节为用电量。
2)对装帧后的数据进行编码
编码可以采用常规的编码方法，例如Goppa码、Turbo码、卷积码和RS码等，本实施例采用RS编码来说明。
RS码属于BCH码的一种，BCH码是循环码的一种，它具有纠正多个随机错误的能力。本实例运用RS(78，38)码进行编码，即最长可编38个字节的数据，不足38个字节的前面补0。
编码方法分为两步：1)求生成多项式g(x)；2)求码多项式c(x)。
用信息码多项式mk-1xk-1+mk-2xk-2+...+m0升xn-k位后去除生成多项式g(x)，所得余式r(x)为监督多项式，将监督多项式置于升xn-k位的信息多项式之后，就形成了RS码。纠v个符号错误的生成多项式为
a是有限域GF(2m)的元素。设输入信息码为m(x)，编码后的码组为c(x)，则
c(x)＝xn-km(x)+xn-km(x)modg(x)
例如：一帧数据68BB BB BB BB BB BB 68 81 06 10 90 00 00 0A BC 1F16先转换成十进制为：0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，104，187，187，187，187，187，187，104，129，6，16，144，0，0，10，188，31，22，由于不足38个，前面全部补0。经过编码后的数据为0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，104，187，187，187，187，187，187，104，129，6，16，144，0，0，10，188，31，22，178，71，143，59，180，242，92，223，181，75，199，63，73，96，226，80，75，217，245，169，95，29，191，133，110，74，32，84，85，76，105，213，2，221，112，45，60，120，77，213。
3)编码完成后进行扩频、电流放大，然后把十进制的编码数据与700进制码书对应转换成700进制的数据，然后根据700进制的数据代表不同信息一一对应进行调制。
本发明采用三态200μs脉冲位置调制方式，图3显示的是三态脉冲位移相位调制原理示意图。用超前200μs、滞后200μs和不调制三种方式组合表示不同的信息，例如用下表来规定三态脉冲位置：
三态脉冲位置调制表
| 调制代码 | 脉冲状态 | 指示 |
| “00” | 准时脉冲0 | 0 |
| “01” | 滞后脉冲+200 | + |
| “10” | 超前脉冲-200 | - |
图4所示是三态脉冲位置调制的帧格式示意图。一组8个脉冲组成一帧，前2个脉冲表示帧头，不做调制。对一个脉冲组中的六个脉冲进行三态调制，一共可出现729种不同的图样，这729个不同的图样代表的不同数据信息进行700进制转换，根据代表的不同信息与700进制一一对应制成码书，在译码时查找700进制码书进行还原，提高了传输的可靠性。
例如：
a[i]＝N[k]％3-1；N[k]＝N[k]/3；其中N[k]为700进制的数，a[i]为调制的“0+-”如N[k]＝50，则a[0]＝1，a[1]＝0，a[2]＝1，a[3]＝0，a[4]＝-1，a[2]＝-1.即“+0+0--”
例如：编码完的数据是0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，104，187，187，187，187，187，187，104，129，6，16，144，0，0，10，188，31，22，178，71，143，59，180，242，92，223，181，75，199，63，73，96，226，80，75，217，245，169，95，29，191，133，110，74，32，84，85，76，105，213，2，221，112，45，60，120，77，213通过700进制与三态位置调制一一对应为：′------″------″------″------″------″------″------″------″------″------″------″------″------′′------″------″------″------″------″------″------″+0+-0-″0++-+-″0++-+-″0++-+-″0++-+-′′0++-+-″0++-+-″+0+-0-″-0+00-″-+----″0+0---″--0+0-″------″------″0-0---″+++-+-′′00-0--″00+---″0+0-+-″++0+--″++-+0-″+0-+--″--+-+-″+++++-″+-0-0-″0+-++-′′0-+-+-″-0++--″0-00+-″--0+--″0-++--″-+0-0-″0-0++-″++++--″-0++--″0--++-′′+----0″0+--+-″+00-0-″+--0--″+--0+-″0++00-″+--00-″+-++--″+0-0--″-0--0-″00--0-′′00++--″-++-0-″-++0+-″+-----″+0-++-″00-00-″--+0--″-+-+--″-0000-″+0++--′′-++0+-′
4)调制完成后的信息通过耦合单元传输至远程电表；
5)远程电表把接收到的信息通过电力线耦合下来送入集中器，在集中器的数据处理器内对接收到的数据进行三态200μs脉冲位置解调；
图4所示是本发明的码字判断原理示意图。输入的信息通过3个比较器，分别和提前200μs的标准波形，落后200μs的标准波形以及标准波形做比较，得到3个匹配系数，如果提前200μs标准波形算出的匹配系数最大，就判决出+1，如果落后200μs标准波形算出的匹配系数最大，就判决出-1，如果标准波形算出的匹配系数最大，就判为0，这样就完成了三态调制的脉冲位移调制的解调。
解调完后的码元是类似“++00--”的三态调制的码字，可根据查找字母表找到相对应的十进制字符组，这样就完成了码字的转换。N[k]＝(a[5]+1)*243+(a[4]+1)*81+(a[3]+1)*27+(a[2]+1)*9+(a[1]+1)*3+(a[0]+1)；其中a[i]为接收到的调制信息，N[k]是与700进制对应的数据。例如：接收到的信息是′------″------″------″------″------″------″------″------″------′′------″------″------″------″------″------″------″------″------″------″------″+0+-0-″0++-+-′′0++-+-″0++-+-″0++-+-″0++-+-″0++-+-″+0+-0-″-0+00-″-+----″0+0---″--0+0-′------″------″0-0---″+++-+-″00-0--″00+---″0+0-+-″++0+--″++-+0-″+0-+--″--+-+-′′+++++-″+-0-0-″0+-++-″0-+-+-″-0++--″0-00+-″--0+--″0-++--″-+0-0-″0-0++-′′++++--″-0++--″0--++-″+--0″0+--+-″+00-0-″+--0--″+--0+-″0++00″+00-′′+-++--″+0-0--″-0--0-″00--0-″00++--″-++-0-″-++0+-″+-----″+0-++-″00-00-″--+0--′′-+-+--″-0000-″+0++--″-++0+-′，经过查找码书与700进制一一对应得到0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，104，187，187，187，187，187，187，104，129，6，16，144，0，0，10，188，31，22，178，71，143，59，180，242，92，223，181，75，199，63，73，96，226，80，75，217，245，169，95，29，191，133，110，74，32，84，85，76，105，213，2，221，112，45，60，120，77，213。
6)对解调后的数据进行解扩，再经RS译码；
RS译码：
设发送的码矢：C(x)＝q(x)g(x)
接收码矢： R(x)＝C(x)+E(x)
则由信道引起的错误图样为：
e(x)＝R(x)-C(x)＝e0+e1x+…en-1xn-1
为确定e(x)，需要知道错误位置xi及错误值ei。2v个伴随式元素是通过把α′代入接收多项式R(x)而得到的，如果Sk＝0，认为接收无误；若Sk≠0，则找出错误图样Sk。
通过钱氏搜索法解方程，求出错误位置，然后利用foney算法求出错误幅度，得到e(x)。在对应的错误位置，加上相应的错误值，即完成纠错。
例如：接收到的数据是0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，104，187，187，187，187，187，187，104，129，6，16，144，0，0，10，188，31，22，178，71，143，59，180，242，92，223，181，75，199，63，73，96，226，80，75，217，245，169，95，29，191，133，110，74，32，84，85，76，105，213，2，221，112，45，60，120，77，213经过RS译码得到数据为0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，104，187，187，187，187，187，187，104，129，6，16，144，0，0，10，188，31，22。
7)RS译码完后的数据根据645协议把用电量提取出来。例如：译码得到的数据是0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，104，187，187，187，187，187，187，104，129，6，16，144，0，0，10，188，31，22转换为十六进制为68BB BBBB BB BB BB 68 81 06 10 90 00 00 0A BC 1F 16，根据645协议提取用电量信息为00 00 0A BC即2748度。
Claims (3)
1.一种电力载波远程抄表方法，首先从用户端的电表上读取用电量数据，将该数据通过异步串口通信协议送到集中器进行编码；将编码后的信息，进行扩频、三态200μs脉冲位置调制和电流放大，经电力线耦合单元发送到远程电表；远程电表把接收到的信息通过电力线耦合下来，经预处理、三态200μs脉冲位置解调，根据解调信息对照码书进行查找，把解调的信息转换成700进制数据，然后把700进制数据转换成十进制数据，来读取用电量，其特征在于，具体包括如下步骤：
a.从接于用户端的电表读取用电量数据，将该数据通过异步串口通信协议，送到集中器后，进行编码；
b.将编码后的信息，进行扩频、电流放大和三态200μs脉冲位置调制，用超前200μs、滞后200μs和不调制三种方式组合表示不同的信息，根据代表的不同信息与700进制一一对应制成码书；
c.调制后的信息经电力线耦合单元，发送到远程电表；
d.远程电表把接收到的信息通过电力线耦合下来，经三态200μs脉冲位置解调、预处理、解扩、解码，查找与700进制一一对应制成码书相对应的十进制字符组，来读取用电量。
2.根据权利要求1所述的电力载波远程抄表方法，其特征在于，所述的三态200μs脉冲位置调制方法是，8个脉冲组成一帧，前2个脉冲表示帧头，不做调制，后六个脉冲进行三态调制，共出现729种不同的图样，所述729种不同图样代表不同数据信息进行700进制转换。
3.根据权利要求1所述的电力载波远程抄表方法，其特征在于，所述三态200μs脉冲位置解调方法是，输入解调器的信息通过3个比较器，分别和提前200μs的标准波形，落后200μs的标准波形以及标准波形做比较，得到3个匹配系数；如果提前200μs标准波形算出的匹配系数最大，就判决出+1，如果落后200μs标准波形算出的匹配系数最大，就判决出-1，如果标准波形算出的匹配系数最大，就判为0。
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 710048 NO. 5, JINHUA SOUTH ROAD, XI AN CITY, SHAANXI PROVINCE TO: 518057 5-6/F, SED TECHNOLOGY INDUSTRIAL BUILDING, SCIENCE AND TECHNOLOGY PARK, NANSHAN DISTRICT, SHENZHEN CITY, GUANGDONG PROVINCE |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20110426 Address after: 518057 Nanshan District science and Technology Park, Guangdong SED science and technology Arts crafts emporium,, building 5, 6 Patentee after: Shenzhen Sed-Ipd International Electronic Device Co., Ltd. Address before: 710048 Shaanxi city of Xi'an Province Jinhua Road No. 5 Patentee before: Xi'an University of Technology |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Shenzhen Sed-Ipd International Electronic Device Co., Ltd. Assignor: Xi'an University of Technology Contract record no.: 2011440020120 Denomination of invention: Electric power carrier wave remote meter reading method Granted publication date: 20100210 License type: Exclusive License Open date: 20080903 Record date: 20110420 |
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| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: SHENZHEN SED INTERNATIONAL POWER TECHNOLOGY CO., L Free format text: FORMER NAME: SHENZHEN SED INTERNATIONAL ELECTRONIC DEVICE CO., LTD. |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 518000 Nanshan District science and Technology Park, Guangdong, SED, Arts crafts emporium, 5, 6, Shenzhen Patentee after: Shenzhen SED International Power Technology Co., Ltd. Address before: 518057 Nanshan District science and Technology Park, Guangdong SED science and technology Arts crafts emporium,, building 5, 6 Patentee before: Shenzhen Sed-Ipd International Electronic Device Co., Ltd. |
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| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100210 Termination date: 20140313 |