CN101982954A - 一种发电厂多载波多电量变送器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发电厂多载波多电量变送器，该系统由天线、蓝牙模块、核心单片机、键盘、液晶显示、报警设备、载波模块、载波通道组成；蓝牙模块与核心单片机的I/O口相连，天线接收移动设备所发送信息。通过键盘向核心单片机输入信息，通过液晶显示器显示出来，当超过设定量值时报警设备报警。核心单片机输出信号为串行输出信号通过载波模块中把高速率的信源信息变成低速率的N路并行数据流，然后用N个相互正交的载波进行调制，将N路调制信号相加即得发射信号，转变为多载波后经载波信道传入集中控制室。本发明的有益效果是：本发明成本较低、抗干扰性强、保密性能高且不需频率申请而便于大范围普及的短距离、不受障碍物影响的发电厂电量变送器。
Description
技术领域
本发明属电量测量与计算机应用领域，涉及发电厂的正交频分复用通信技术，能够利用多载波通信技术有效的解决发电厂多电量测量数据的一种发电厂多载波多电量变送器。
背景技术
当前的发电厂信息传输系统主要是为某一种应用设计的，如检测信号、控制信号、语音通信、移动电话和局域网上的高速传输等，发电厂通信系统存在内外的干扰、通信系统信道多径效应、多种调制方式兼容性、衰落等不利因素。
发电厂信息处理设备的种类和制式繁多，包括数字式，模拟式以及开关式等等，需要相互实现转换；通常各设备厂家系统之间很少考虑兼容的问题，没有统一的标准；单独运行时，在同一工作区域，系统内部在信息处理及传送过程中不易互相转换；我国发电厂通信按信号传播方式分为有线通信和无线通信，按信号的内容分为语音通信和图像监控通信两种。
发电厂监控系统是具备对发电厂的环境参数及有关生产环节的机电设备运行状态进行检测，用计算机对采集的数据进行分析处理，对设备、局部生产环节或过程进行控制的一种系统。
我国发电厂监控系统从安全监控出发，已经发展到有几十个型号的系统，其测量的范围涵盖广泛，其测量的电参数包括电压、电流、功率等，按参量取值方式可将传输的信号分为开关量信号、模拟量信号和数字量信号。
发电厂监控系统和传感器及执行器虽是分散布置的，然而各信息量在集控室内又必须是集中的，为此，需要采用一种合理的方式把分布在各工作面的测量、控制设备变成网络节点，借助通信技术及设备，相互协调使整个系统连成一体，共同完成任务，这就要求我们的变送器的通信技术能够容纳各种从开关量到模拟量及数字量的各种通信参量。
蓝牙技术是一种无线通信技术，其协议实质是建立通用无线接口及其控制软件的标准，使移动通信与网络之间能实现无缝连接，由此，为不同厂家生产的便携式设备提供了近距离范围内的互操作通道。具有功耗低的优点，同时成本低。蓝牙设备的通信距离为10米到100米，在此范围内，多个接口可以实现多址通信。蓝牙支持点对点和一点对多点的通信。最基本的网络是微网，通过主设备单元与7个从设备单元通信， 并且有256个待命设备与主设备时钟保持同步，而且可以快速激活，在微网中通信。蓝牙技术工作频段是2.4GHz，在规定的工业、科学频段，可以省去申请专用许可证的麻烦。蓝牙技术调制方式为调频，设备简单可靠。蓝牙技术既支持异步数据通道，也支持同步语音通道，数据最高有效传输速率为700kbps。
正交频分复用（OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种多载波通信技术，其最大的特点是传输速率高，对码间干扰和信道衰落具有很强的抵御能力，其基本思想是把高速率的信源信息变成低速率的N路并行数据流，然后用N个相互正交的载波进行调制，将N路调制信号相加即得发射信号，而且每一路可以采用不同的调制方式，包括OFDM、扩频、FSK、PSK等；接收端经过解耦、接收滤波器转换后，利用载波之间的正交特性，采用相应的解调方式解调出低速数据，然后经并/串转换合成原始数据流。
发明内容
本发明目的是提供一种成本较低、抗干扰性强、保密性能高且不需频率申请而便于大范围普及的短距离、不受障碍物影响的基于多载波通信技术的发电厂多电量变送器。
本发明的技术方案是：一种发电厂多载波多电量变送器，该变送器包括信号输入系统、核心单片机和信号输出系统；其中，所述信号输入系统包括用于接收移动设备所发送信息的天线和将蓝牙模块，所述蓝牙模块通过的I/O口与所述核心单片机相连，所述核心单片机设置有输出系统模块和载波信道，所述输出系统模块把高速率的信源信息变成低速率的并行数据流，通过相互正交的载波进行调制后，经载波信道输出。
进一步，所述输出系统模块由光耦、多路开关、译码器、保持器和通信模块组成；
所述多路开关用以控制信号的发出；
所述通信模块用以控制信道选择及输出信息；
所述光耦用以提高抗干扰能力和增强共模抑制能力；
所述译码器用以将信号通过所述保持器发送信号；
所述保持器用以将信号存储起来，保持一段时间，等候发出。
进一步，所述核心单片机还包括键盘和液晶显示器,所述键盘用以输入信息；液晶显示器用以显示数据及系统状态。
进一步，该变送器还包括报警设备，用以当超过设定量值时报警。
发明的有益效果如下：
1.在发电厂内只需一台多载波多电量变送器就可以和7个从设备单元通信. 并且有256个待命设备与主设备时钟保持同步，而且可以快速激活，在微网中通信； 2 、移动性强，使数据采集端的位置可以在一定范围内变化，为应用提供了方便； 3 、可以接收多种电量信号，将它们转变为多载波信号之后传送出去。
4、传输速率高，抗干扰能力强。
附图说明
图1 是本发明一种发电厂多载波多电量变送器的结构框图。
图2 是本发明电压、电流信号输入原理图。
图3 是本发明一种发电厂多载波多电量变送器的信息输出系统模块的结构框图。
图中：
| 1.天线 | 5.液晶显示 |
| 2.蓝牙模块 | 6.报警设备 |
| 3.核心单片机 | 7.输出系统模块 |
| 4.键盘 | 8.载波通道 |
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。
如图1所示，本发明一种发电厂多载波多电量变送器由天线1、 蓝牙模块2、核心单片机3、键盘4、液晶显示5、报警设备6、输出系统模块7、载波通道8所组成；蓝牙模块2与核心单片机3的I/O口相连，同时通过天线1接收移动设备所发送信息。通过键盘4向核心单片机3输入信息，测量数据包括开关信号、数字信号、模拟信号经过采样和滤波输入核心单片机3。有关数据可以通过液晶显示器5显示出来，当超过设定量值时报警设备6报警。核心单片机3输出信号为串行输出信号，送往输出系统模块7。在输出系统模块7中把高速率的信源信息变成低速率的N路并行数据流，然后用N个相互正交的载波进行调制，将N路调制信号相加即得发射信号，而且每一路可以采用不同的调制方式，包括扩频、FSK、PSK等，转变为多载波后经载波信道8传入集中控制室。集中控制室接收端经过解耦、接收滤波器转换后，利用载波之间的正交特性，采用相应的解调方式解调出低速数据，然后经并/串转换合成原始数据流。
如图3所示，一种发电厂多载波多电量变送器的信息输出系统模块的结构框图，输出系统模块由光耦、多路开关、译码器、保持器和通信模块组成；
控制信号通过多路开关发出，经过光耦提高控制信号的抗干扰能力和增强共模抑制能力，控制信号通过通信模块选择信道，保持器将信号存储起来，保持一段时间，译码器将信号通过保持器发出。
本发明工作原理：
本发明输入系统输入的信号包括蓝牙模块输入的无线信号、经由采样、滤波之后的有线传输的遥测、遥信信号。模拟信号经模/数转换之后采样、滤波，开关信号和数字信号直接进行采样、滤波。变送器的作用就是将发电厂二次系统的信息经过转换，达到远动装置采集信号接口特性要求。电压、电流信息输入系统中包括整流电路、滤波电路和电压/电流转换电路三部分。当输入电流信号时，来自电流互感器二次侧输出信号并入分流电阻R。输入电压信号时，来自电压互感器二次侧输出信号不接分流电阻R。
下面介绍核心单片机的数据处理原理。
任一周期电流I的有效值为：
电压的有效值计算公式如下：
有功功率采用平均功率计算得到，计算公式如下：
公式中I、U、P均为有效值，i、u、p为瞬时采样值,且p=ui。
输出系统模块由光耦、多路开关、译码器、保持器和通信模块组成。通信模块的选择根据其后所使用信道进行选择，可以选择有线或无线信道。通信模块中包含调制功能芯片、解调功能芯片、OFDM芯片等，使用载波数量根据信道进行选择。如信道环境较好、干扰小而且少时，可选用子载波数较多的传输方式，提高效率；如信道环境恶劣、干扰大而且频繁时，可选用子载波数较少的传输方式，加强抵抗噪声的能力，以提高信号传输的准确性。由于输出信号较多，为了共用一个通信模块，使用多个保持器，通过译码器选择，每一瞬时选择一个保持器输出信息。译码器的控制信号由核心单片机发出。光耦是以光为媒介来传输电信号的器件，当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，利用输出和输入之间绝缘、单向传输信号的优点提高抗干扰能力和共模抑制能力。
Claims (4)
1.一种发电厂多载波多电量变送器，其特征在于，该变送器包括信号输入系统、核心单片机（3）和信号输出系统；其中，所述信号输入系统包括用于接收移动设备所发送信息的天线（1）和将蓝牙模块（2），所述蓝牙模块（2）通过的I/O口与所述核心单片机（3）相连，所述核心单片机（3）设置有输出系统模块（7）和载波信道（8），所述输出系统模块（7）把高速率的信源信息变成低速率的并行数据流，通过相互正交的载波进行调制后，经载波信道（8）输出。
2.根据权利要求书1所述的发电厂多载波多电量变送器，其特征在于，所述核心单片机（3）还包括键盘（4）和液晶显示器（5）,所述键盘（4）用以输入信息；液晶显示器（5）用以显示数据及设备状态。
3.根据权利要求书1所述的发电厂多载波多电量变送器，其特征在于，该变送器还包括报警设备（6），用以当超过设定量值时报警。
4.根据权利要求书1所述的发电厂多载波多电量变送器，其特征在于，所述输出系统模块由光耦、多路开关、译码器、保持器和通信模块组成；
所述多路开关用以控制信号的发出；
所述通信模块用以控制信道选择及输出信息；
所述光耦用以提高抗干扰能力和增强共模抑制能力；
所述译码器用以将信号通过所述保持器发送信号；
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