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    通過電力線通信(PLC/AMR)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表

    [ 07-9-4 14:35 ]  太平洋汽車網(wǎng)  來源: pcauto 北極星    責(zé)任編輯: dongyousheng
      為滿足當(dāng)今AMR的通信需要,電力公司正在尋求電力線通信(PLC)技術(shù)。PLC是一種通過電力線傳輸數(shù)據(jù)(音頻、視頻、控制信號等)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法。由于PLC具有以下技術(shù)特點(diǎn),所以電力公司對其很感興趣:

        降低基礎(chǔ)設(shè)施成本。PLC系統(tǒng)依靠現(xiàn)有的電力線,不需要構(gòu)建新的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。 

        對邊遠(yuǎn)地區(qū)的覆蓋面比RF方案更廣。 

        可由管理中心實(shí)現(xiàn)全面控制,降低管理總成本。

        防止收入損失。PLC可遠(yuǎn)程監(jiān)控,并檢測電表篡改行為。這有助于控制損失(即防竊電),以及在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或崩潰時(shí)進(jìn)行維護(hù)。 

        可以集成各種不同服務(wù)和實(shí)現(xiàn)“智能”家電控制。 

        能遠(yuǎn)程監(jiān)視其它傳感器(火災(zāi)、溫度、入口、出口等)。 

        記錄每日的用電量,縮短“抄表到收費(fèi)”的時(shí)間,以改善財(cái)務(wù)收入狀況。

        預(yù)付費(fèi)和繳費(fèi)帳戶自動(dòng)管理。 

        實(shí)現(xiàn)按使用付費(fèi)方案。 

        Maxim的PLC/AMR參考設(shè)計(jì)

        Maxim公司提供自動(dòng)PLC/AMR方案,從應(yīng)用角度看,這是一種類似常見的以太網(wǎng)的組網(wǎng)方法。本參考設(shè)計(jì)基于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù),可實(shí)現(xiàn)高可靠性、最大傳輸速率為14Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。

        對于OFDM系統(tǒng)來說,電表監(jiān)視系統(tǒng)(AMR)的要求相對比較容易滿足。每月一次,必須傳輸幾十到幾百字節(jié)的AMR消息。其余大部分時(shí)間,通信通道都是閑置的。因此,數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)響應(yīng)時(shí)間都不是AMR系統(tǒng)中特別重要的因素。相反,可靠性和堅(jiān)固的網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要,事實(shí)證明,OFDM是克服AC線路固有噪聲大這一缺點(diǎn)的最佳方案。

        在Maxim參考設(shè)計(jì)中,MAXQ3120電量測量微控制器通過異步串行鏈路以1200bps的數(shù)據(jù)速率與MAX2986 PLC基帶芯片通信。對MAX2986的固件稍加改動(dòng),即可通過其內(nèi)部UART進(jìn)行通信,并識別符合DL/T645電表協(xié)議的幀格式。

        該參考設(shè)計(jì)必須解決的一個(gè)問題是MAC層地址和DL/T645網(wǎng)絡(luò)地址之間的關(guān)系問題。由于DL/T645不具有解析MAC層地址的機(jī)制(IP棧中ARP具有該功能),所以有兩種應(yīng)對方案:讓主機(jī)跟蹤網(wǎng)絡(luò)和每一個(gè)電表的MAC標(biāo)識,或者使MAC地址和網(wǎng)絡(luò)地址之間具有某種固定的關(guān)系。本參考設(shè)計(jì)采用后一種方法。

        在本設(shè)計(jì)中,網(wǎng)絡(luò)地址區(qū)域?yàn)榭瞻椎碾姳頃?huì)質(zhì)詢相關(guān)的PLC芯片組,要求為其分配地址。作為回應(yīng),PLC芯片組將MAC地址本身作為有效載荷,發(fā)送一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DL/T645地址設(shè)置消息。這樣,可保證每個(gè)電表都有唯一的網(wǎng)絡(luò)地址(只要MAC地址也唯一)。注意,這是電表芯片(MAXQ3120)唯一一次主動(dòng)發(fā)送消息。

        通信按下列步驟進(jìn)行: 

        主機(jī)PC產(chǎn)生一個(gè)請求,并將該請求發(fā)送至外部PLCModem。

     PLC Modem分析該請求,并將DL/T645消息頭中的電表地址轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)MAC。 

        附有新MAC的以太網(wǎng)信息包通過電力線被發(fā)送出去。 

        電表接收信息包,并確定消息是發(fā)給自己的。并存儲源MAC地址,以備在響應(yīng)包中使用。 

        PLC MAC提取有效載荷,并將它發(fā)送給MAXQ3120。 

        MAXQ3120響應(yīng)請求,將一個(gè)信息包送回PLC MAC芯片。 
      

        MAC控制器構(gòu)建并發(fā)送以太網(wǎng)信息包,用所存儲的請求包源地址作為響應(yīng)包的目的地址。 

        主機(jī)PLC Modem接收響應(yīng)包,提取有效載荷,然后將其發(fā)送給主機(jī)PC。 

        采用該方法,PLC/AMR電表整合了PLC協(xié)議和DL/T645協(xié)議。這種方案避免了必須在電表中同時(shí)建立網(wǎng)絡(luò)層地址和MAC地址的限制。

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