專利名稱：一種電力載波遠程抄表方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種由三態(tài)脈沖位置進行調(diào)制/解調(diào) 的電力載波遠程抄表方法。
技術(shù)背景目前我國的供電部門還大量沿用傳統(tǒng)的手工抄表方式，這種抄表方式存 在諸多弊端(l)人工抄表效率低下，每人每月所能讀抄的電表數(shù)量相當有 限；(2)人為的讀、抄誤差時有發(fā)生，存在著人情電、關(guān)系電等現(xiàn)象，引發(fā)出較大矛盾和用電糾紛；(3)由于表計安裝地點分散，無法做到同時讀抄電表，所得數(shù)據(jù)不利于對用電情況進行科學的統(tǒng)計和分析。隨著一戶一表、集 中抄表、銀行聯(lián)網(wǎng)的不斷推廣，供電部門原來只須讀抄幾個總表的用戶，經(jīng) 過一戶一表改造后，可能要讀抄幾百甚至上千個獨立的電表，工作量大大增 加。按現(xiàn)有的定員及營收方式，供電部門難以承受。電力遠程自動抄表系統(tǒng)的實施，能夠克服上面提到的種種弊端和缺點。 它的全面實施不但滿足了群眾對一戶一表的要求，減少讀抄過程的誤差，而 且可以極大地提高抄表工作的效率，節(jié)約大量人力和物力，還可對大量實時 抄回的各種數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，提供指定時間段內(nèi)的用戶負荷曲線、負荷平 衡率、供電指標監(jiān)測等重要數(shù)據(jù)，為決策及管理者提供可靠依據(jù)，從而提高供電系統(tǒng)的運行水平和供電可靠性，能夠自動對設(shè)定的重點用戶實施24h連 續(xù)抄讀監(jiān)控，隨時掌握該用戶的用電情況，可以防止竊電與違約用電現(xiàn)象的發(fā)生，并能根據(jù)用戶需要，實現(xiàn)遠程拉、合閘控制，及時有效地解決用戶欠 費后執(zhí)行停電的問題，同時有利于配電系統(tǒng)用電負荷的監(jiān)控和調(diào)整，這是一 項比較理想的系統(tǒng)工程，受到供電部門廣泛關(guān)注?，F(xiàn)有的電力遠程自動抄表系統(tǒng)都采用雙級上報機制。第一級為電表至集中器，傳輸方式為RS485和220V電力載波。第二級為集中器到電力管理中 心。傳輸方式為有線市話網(wǎng)、寬帶城域網(wǎng)、GPRS、無線通信網(wǎng)和10kV電力 線載波網(wǎng)。其中除電力線載波外，其余傳輸方式都需租用外部信息傳輸網(wǎng)， 運營成本較高。只有10kV電力線載波為電力系統(tǒng)內(nèi)部資源，網(wǎng)絡(luò)資源豐富， 運營成本低廉，具有較好的獨立開發(fā)潛力。但存在的問題是電力線載波抗干 擾能力較差，傳輸距離有限，難以實現(xiàn)大范圍、遠程覆蓋。如何解決這一問 題成為該系統(tǒng)發(fā)展、普及的瓶頸。 發(fā)明內(nèi)容，本發(fā)明的目的是提供一種電力載波遠程抄表方法，解決了現(xiàn)有電力載波 遠程抄表系統(tǒng)通信距離短和易受電力負荷影響的問題。、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，電力載波遠程抄表方法，首先從用戶端的 電表上讀取用電量數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)通過異步串口通信協(xié)議送到集中器進行編 碼；將編碼后的信息，進行擴頻、三態(tài)200w脈沖位置調(diào)制和電流放大，經(jīng) 電力線耦合單元發(fā)送到遠程電表；遠程電表把接收到的信息通過電力線耦合 下來，經(jīng)預(yù)處理、三態(tài)200ps脈沖位置解調(diào)，根據(jù)解調(diào)信息對照碼書進行査 找，把解調(diào)的信息轉(zhuǎn)換成700進制數(shù)據(jù)，然后把700進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進制 數(shù)據(jù)，來讀取用電量，具體包括如下步驟a.從接于用戶端的電表讀取用電量數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)通過異步串口通信 協(xié)議，送到集中器后，進行編碼擴頻、電流放大和三態(tài)200^is脈沖位置調(diào)制, 用超前200w、滯后20(^s和不調(diào)制三種方式組合表示不同的信息，根據(jù)代 表的不同信息與700進制一一對應(yīng)制成碼書；c. 調(diào)制后的信息經(jīng)電力線耦合單元，發(fā)送到遠程電表；d. 遠程電表把接收到的信息通過電力線耦合下來，經(jīng)三態(tài)20(^s脈沖 位置解調(diào)、預(yù)處理、解擴、解碼，査找與700進制一一對應(yīng)制成碼書相對應(yīng) 的二進制字符組，來讀取用電量。本發(fā)明的特點還在于，其中的三態(tài)200ps脈沖位置調(diào)制方法是，8個脈沖組成一幀，前2個脈 沖表示幀頭，不做調(diào)制，后六個脈沖進行三態(tài)調(diào)制，共出現(xiàn)729種不同的圖 樣，所述729種不同圖樣代表不同數(shù)據(jù)信息進行700進制轉(zhuǎn)換。其中的三態(tài)200(is脈沖位置解調(diào)方法是，輸入解調(diào)器的信息通過3個比 較器，分別和提前200^is的標準波形，落后200)is的標準波形以及標準波形 做比較，得到3個匹配系數(shù)；如果提前200^is標準波形算出的匹配系數(shù)最大， 就判決出+1，如果落后20(^s標準波形算出的匹配系數(shù)最大，就判決出-l， 如果標準波形算出的匹配系數(shù)最大，就判為O。本發(fā)明的電力載波遠程抄表方法，采用三態(tài)200)is脈沖位置進行調(diào)制、 解調(diào)，提高了電力載波遠程抄表的碼速率和傳輸距離，并能夠很好的克服電 力負荷對抄表系統(tǒng)的影響。


圖1是遠程電力載波抄表方法原理示意圖；圖2是645協(xié)議的格式表示示意圖；圖3是本發(fā)明的三態(tài)脈沖位移相位調(diào)制原理示意圖；圖4是本發(fā)明的三態(tài)脈沖位置調(diào)制幀格式原理示意圖； 圖5是本發(fā)明的碼字判決原理示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。參照圖l，本發(fā)明的遠程電力載波抄表方法，首先從用戶端的電表上讀 取用電量數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)通過異步串口通信協(xié)議送到集中器進行編碼；將編 碼后的信息，進行擴頻、三態(tài)200^lS脈沖位置調(diào)制和電流放大；經(jīng)電力線耦 合單元發(fā)送到遠程電表；遠程電表把接收到的信息通過電力線耦合下來，經(jīng) 預(yù)處理、三態(tài)200網(wǎng)脈沖位置解調(diào)、解擴、解碼，查找與700進制碼書一一 對應(yīng)的十進制字符組，來讀取用電量。以下以實施例來說明具體步驟采用上下兩層系統(tǒng)上層即用電管理中心與集中器之間數(shù)據(jù)的采集，采 用星型結(jié)構(gòu)；底層即集中器與電能表之間數(shù)據(jù)的采集，采用樹型結(jié)構(gòu)。設(shè)置 5個集中器，每個集中器下掛1000塊電表，電表每小時記錄一次用電量。1) 將每塊電表讀取的用電量數(shù)據(jù)通過異步串口通信協(xié)議送到集中器， 異步串口通信協(xié)議即645協(xié)議的格式如圖2所示。例如抄到用電量為2748度，經(jīng)過645協(xié)議裝幀后為 68 BB BB BB BB BB BB 68 81 06 10 90 00 00 OABC 1F 16，其中00 00 OABC 四個字節(jié)為用電量。2) 對裝幀后的數(shù)據(jù)進行編碼編碼可以采用常規(guī)的編碼方法，例如G(Dppa碼、Turbo碼、巻積碼和RS 碼等，本實施例采用RS編碼來說明。RS碼屬于BCH碼的一種，BCH碼是循環(huán)碼的一種，它具有糾正多個隨機錯誤的能力。本實例運用RS (78， 38)碼進行編碼，即最長可編38個 字節(jié)的數(shù)據(jù)，不足38個字節(jié)的前面補0。編碼方法分為兩步1)求生成多項式g"); 2)求碼多項式c")。用信息碼多項式^W +W"2X + — + ^升1"-"立后去除生成多項式 g")，所得余式"")為監(jiān)督多項式，將監(jiān)督多項式置于升^^位的信息多項式之后，就形成了RS碼。糾v個符號錯誤的生成多項式為,=1 '=0 l"是有限域GF。"的元素。設(shè)輸入信息碼為—x)，編碼后的碼組為c")，則c(x) = x"w(" + x"w(x)modg(x)例如 一幀數(shù)據(jù)68 BB BB BB BB BB BB 68 81 06 10 90 00 00 OABC 1F 16先轉(zhuǎn)換成十進制為O,O,O，O,O，O,O，O，O,O，O，O，O，O，O,O，O，O，O，O， 104,187,187， 187， 187,187,187,104,129,6，16，144,0,0,10,188,31，22，由于不足38個，前面全部補 0。經(jīng)過編碼后的數(shù)據(jù)為0,0,0，0,0,0,0,0,0,0，0，0,0,0，0，0，0,0，0,0，104,187，187,187, 187,187，187，104，129，6，16，144，0,0，10，188，31,22,178，71,143,59，180,242，92,223，1 81，75，199,63,73，96,226,80,75,217，245，169，95,29,191,133，110,74,32,84,85,76,10 5 ，213 ，2,221 ， 112,45,60,120,77,213。3)編碼完成后進行擴頻、電流放大，然后把十進制的編碼數(shù)據(jù)與700 進制碼書對應(yīng)轉(zhuǎn)換成700進制的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)700進制的數(shù)據(jù)代表不同信 息一一對應(yīng)進行調(diào)制。本發(fā)明采用三態(tài)200(is脈沖位置調(diào)制方式，圖3顯示的是三態(tài)脈沖位移 相位調(diào)制原理示意圖。用超前200(is、滯后20(^s和不調(diào)制三種方式組合表示不同的信息，例如用下表來規(guī)定三態(tài)脈沖位置:三態(tài)脈沖位置調(diào)制表調(diào)制代碼脈沖狀態(tài)指示"00"準時脈沖00"01"滯后脈沖+200+"10"超前脈沖-200—圖4所示是三態(tài)脈沖位置調(diào)制的幀格式示意圖。一組8個脈沖組成一幀， 前2個脈沖表示幀頭，不做調(diào)制。對一個脈沖組中的六個脈沖進行三態(tài)調(diào)制， 一共可出現(xiàn)729種不同的圖樣，這729個不同的圖樣代表的不同數(shù)據(jù)信息進 行700進制轉(zhuǎn)換，根據(jù)代表的不同信息與700進制一一對應(yīng)制成碼書，在譯 碼時查找700進制碼書進行還原，提高了傳輸?shù)目煽啃?。例如a[i]=N[k]°/。3-l;N[k]=N[k]/3;其中N[k]為700進制的數(shù)，a[i]為調(diào)制的"0 + -"如N[k]=50jlJ a
=l,a[l]=0,a[2]=l， a[3]=0,a[4]=-l,a[2]=-l.SP "+ 0 + 0 --"例如編碼完的數(shù)據(jù)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通過700進制與三態(tài)位置調(diào)制——對應(yīng) 力，i '， i，一 'i ____i，_____'，______"______i'______ii______'i______i'______'i______'i一—____i'______"------"------"------"------"------"------"+0+-0誦"0++-+-''0++畫+-''0++誦+-"0++-+-''0++-+-"0++-+-"+0+-0-"-0+00畫"-+——"0+0—-"—0+0-"------''------"0-0—-"+++-+-''00-0-陽"00+-—"0+0-+畫"++0+—"++-+0隱"+0-+-畫"—+-+-"+++++-"+-0-0畫"0+-++-''0-+陽+-"-0++—"0-00+-"--0+--"0-++—"-+0-0-"0-0++-"++++—"-0++—"0—++-' '+—_0"0+--+-"+00-0-"+畫畫0—"+畫-0+畫"0++00匿"+—00-"+畫++匿-"+0畫0--"-0—0-"00—0畫' '00++—"陽++-0-"-++0+-"+——"+0-++-"00-00畫"—+0—"-+-+—"畫0000-"+0++—' '-++0+-'4) 調(diào)制完成后的信息通過耦合單元傳輸至遠程電表；5) 遠程電表把接收到的信息通過電力線耦合下來送入集中器，在集中器的數(shù)據(jù)處理器內(nèi)對接收到的數(shù)據(jù)進行三態(tài)20(^S脈沖位置解調(diào)；圖4所示是本發(fā)明的碼字判斷原理示意圖。輸入的信息通過3個比較器， 分別和提前20(^s的標準波形，落后200|is的標準波形以及標準波形做比較， 得到3個匹配系數(shù)，如果提前200網(wǎng)標準波形算出的匹配系數(shù)最大，就判決 出+1，如果落后200p標準波形算出的匹配系數(shù)最大，就判決出-1，如果標 準波形算出的匹配系數(shù)最大，就判為O，這樣就完成了三態(tài)調(diào)制的脈沖位移 調(diào)制的解調(diào)。解調(diào)完后的碼元是類似"+ + 00--"的三態(tài)調(diào)制的碼字，可根據(jù)査找字 母表找到相對應(yīng)的十進制字符組，這樣就完成了碼字的轉(zhuǎn)換。 順=(a[5〗+l) *243+ (a[4]+l) *81+ (a[3]+l) *27+ (a[2]+l) *9+ (a[l]+l) *3+(a
+l);其中a[i]為接收到的調(diào)制信息，N[k]是與700進制對應(yīng)的數(shù)據(jù)。例如接收到的信息是'———"一一"———"———"一一"-…—"-…—"-——"-——-',____一—'，______ii______'i______'，______'，_____一一，'______"______"______'i______"______''+0+_0一''0++畫+一,'0++-+-"0++-+-"0++誦+-"0++-+-"0++-+-"+0+-0-"-0+00-"-+--—"0+0—畫"—0+0-''------"------"o畫o—-"+++-+-"00-0—"00+-匿畫"0+0畫+-"++0+—"++-+0-"+0-+—"—+-+-''+++++_"+_0-0-"0+-++畫"0-+畫+-"-0++—"0-00+畫"—0+--"0-++—"-+0-0-"0-0++-' '++++—"—0++—"0—++-"+—畫0"0+-畫+-"+00-0-"+—0--"+—0+-"0++00誦"+—00-''+—++—"+0-0—"-0—0-"00—0-"00++—"-++匿0-"-++0+層"+——"+0-++-"00-00-"—+0—' '_+_+—"_0000-"+0++—"-++0+-'，經(jīng)過査找碼書與700進制——對應(yīng)得到 O,O,O，O,O,O，O,O,O,O,O，O，O,O，O，O，O,O，O,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)對解調(diào)后的數(shù)據(jù)進行解擴，再經(jīng)RS譯碼；RS譯碼設(shè)發(fā)送的碼矢 C(x) = ^x)g(x)接收碼矢 i (x) = C(;f) + ￡(x)則由信道引起的錯誤圖樣為= 7 (x) - C(x) = e。 + ex H— —"-1為確定"i)，需要知道錯誤位置f及錯誤值e'。 ^個伴隨式元素是通過把"'代入接收多項式^")而得到的，如果&=()，認為接收無誤；若&^e，則找出錯誤圖樣&。= = e)x+…+ evxv S2 = i (a2) = e(x1 )2 +…+ ev (xv )2S2v = / ("2")=4卞+.'. + e (xv)2v 通過錢氏搜索法解方程，求出錯誤位置，然后利用foney算法求出錯誤 幅度，得到e(x)。在對應(yīng)的錯誤位置，加上相應(yīng)的錯誤值，即完成糾錯。例如接收至U的數(shù)據(jù)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經(jīng)過RS譯碼得至微據(jù)為O,O，O,O，O,O, O,O,O,O，O,O,O，O，O,O,O,O，O，O， 104， 187， 187,187， 187,187,187,104， 129，6， 16,144，0，0,10， 188,31,22。7) RS譯碼完后的數(shù)據(jù)根據(jù)645協(xié)議把用電量提取出來。 例如譯碼得至,數(shù)據(jù)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轉(zhuǎn)換為十六進制為68 BB BB BB BB BB BB 68 81 06 10 90 00 00 O^BC 1F 16，根據(jù)645協(xié)議提取用電量 信息為00 00 OABC即2748度。
權(quán)利要求
1.一種電力載波遠程抄表方法，首先從用戶端的電表上讀取用電量數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)通過異步串口通信協(xié)議送到集中器進行編碼；將編碼后的信息，進行擴頻、三態(tài)200μs脈沖位置調(diào)制和電流放大，經(jīng)電力線耦合單元發(fā)送到遠程電表遠程電表把接收到的信息通過電力線耦合下來，經(jīng)預(yù)處理、三態(tài)200μs脈沖位置解調(diào)，根據(jù)解調(diào)信息對照碼書進行查找，把解調(diào)的信息轉(zhuǎn)換成700進制數(shù)據(jù)，然后把700進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)據(jù)，來讀取用電量，其特征在于，具體包括如下步驟a.從接于用戶端的電表讀取用電量數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)通過異步串口通信協(xié)議，送到集中器后，進行編碼；b.將編碼后的信息，進行擴頻、電流放大和三態(tài)200μs脈沖位置調(diào)制，用超前200μs、滯后200μs和不調(diào)制三種方式組合表示不同的信息，根據(jù)代表的不同信息與700進制一一對應(yīng)制成碼書；c.調(diào)制后的信息經(jīng)電力線耦合單元，發(fā)送到遠程電表；d.遠程電表把接收到的信息通過電力線耦合下來，經(jīng)三態(tài)200μs脈沖位置解調(diào)、預(yù)處理、解擴、解碼，查找與700進制一一對應(yīng)制成碼書相對應(yīng)的二進制字符組，來讀取用電量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力載波遠程抄表方法，其特征在于，所述 的三態(tài)200ps脈沖位置調(diào)制方法是，8個脈沖組成一幀，前2個脈沖表示幀 頭，不做調(diào)制，后六個脈沖進行三態(tài)調(diào)制，共出現(xiàn)729種不同的圖樣，所述 729種不同圖樣代表不同數(shù)據(jù)信息進行700進制轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力載波遠程抄表方法，其特征在于，所述 三態(tài)20(^s脈沖位置解調(diào)方法是，輸入解調(diào)器的信息通過3個比較器，分別和提前200|is的標準波形，落后200^is的標準波形以及標準波形做比較，得 到3個匹配系數(shù)；如果提前200ias標準波形算出的匹配系數(shù)最大，就判決出 + 1，如果落后200^is標準波形算出的匹配系數(shù)最大，就判決出-1，如果標準 波形算出的匹配系數(shù)最大，就判為O。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力載波遠程抄表方法，首先將讀取的用電量，進行編碼；將編碼后的信息，進行調(diào)制即擴頻、電流放大，信息調(diào)制采用三態(tài)200μs脈沖位置調(diào)制，即用超前200μs、滯后200μs和不調(diào)制三種方式組合表示不同的信息；將調(diào)制后的信息經(jīng)耦合單元發(fā)送到電力線上；然后在電力線的另一端，信息經(jīng)耦合單元、三態(tài)200μs脈沖位置解調(diào)即預(yù)處理、解擴，解碼來讀取用電量。本發(fā)明方法提高了電力載波遠程抄表的碼速率和傳輸距離，并能夠很好的克服電力負荷對抄表系統(tǒng)的影響。
文檔編號G08C19/28GK101256711SQ20081001769
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者柯熙政 申請人:西安理工大學