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通過電力線通信(PLC/AMR)實現自動抄表

[ 07-9-4 14:35 ]  太平洋汽車網  來源: pcauto 北極星    責任編輯: dongyousheng
  為滿足當今AMR的通信需要,電力公司正在尋求電力線通信(PLC)技術。PLC是一種通過電力線傳輸數據(音頻、視頻、控制信號等)的工業標準方法。由于PLC具有以下技術特點,所以電力公司對其很感興趣:

    降低基礎設施成本。PLC系統依靠現有的電力線,不需要構建新的網絡基礎設施。 

    對邊遠地區的覆蓋面比RF方案更廣。 

    可由管理中心實現全面控制,降低管理總成本。

    防止收入損失。PLC可遠程監控,并檢測電表篡改行為。這有助于控制損失(即防竊電),以及在系統出現故障或崩潰時進行維護。 

    可以集成各種不同服務和實現“智能”家電控制。 

    能遠程監視其它傳感器(火災、溫度、入口、出口等)。 

    記錄每日的用電量,縮短“抄表到收費”的時間,以改善財務收入狀況。

    預付費和繳費帳戶自動管理。 

    實現按使用付費方案。 

    Maxim的PLC/AMR參考設計

    Maxim公司提供自動PLC/AMR方案,從應用角度看,這是一種類似常見的以太網的組網方法。本參考設計基于正交頻分復用(OFDM)技術,可實現高可靠性、最大傳輸速率為14Mbps的數據傳輸。

    對于OFDM系統來說,電表監視系統(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的AMR消息。其余大部分時間,通信通道都是閑置的。因此,數據速率和數據響應時間都不是AMR系統中特別重要的因素。相反,可靠性和堅固的網絡至關重要,事實證明,OFDM是克服AC線路固有噪聲大這一缺點的最佳方案。

    在Maxim參考設計中,MAXQ3120電量測量微控制器通過異步串行鏈路以1200bps的數據速率與MAX2986 PLC基帶芯片通信。對MAX2986的固件稍加改動,即可通過其內部UART進行通信,并識別符合DL/T645電表協議的幀格式。

    該參考設計必須解決的一個問題是MAC層地址和DL/T645網絡地址之間的關系問題。由于DL/T645不具有解析MAC層地址的機制(IP棧中ARP具有該功能),所以有兩種應對方案:讓主機跟蹤網絡和每一個電表的MAC標識,或者使MAC地址和網絡地址之間具有某種固定的關系。本參考設計采用后一種方法。

    在本設計中,網絡地址區域為空白的電表會質詢相關的PLC芯片組,要求為其分配地址。作為回應,PLC芯片組將MAC地址本身作為有效載荷,發送一個標準的DL/T645地址設置消息。這樣,可保證每個電表都有唯一的網絡地址(只要MAC地址也唯一)。注意,這是電表芯片(MAXQ3120)唯一一次主動發送消息。

    通信按下列步驟進行: 

    主機PC產生一個請求,并將該請求發送至外部PLCModem。

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

    附有新MAC的以太網信息包通過電力線被發送出去。 

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

    PLC MAC提取有效載荷,并將它發送給MAXQ3120。 

    MAXQ3120響應請求,將一個信息包送回PLC MAC芯片。 
  

    MAC控制器構建并發送以太網信息包,用所存儲的請求包源地址作為響應包的目的地址。 

    主機PLC Modem接收響應包,提取有效載荷,然后將其發送給主機PC。 

    采用該方法,PLC/AMR電表整合了PLC協議和DL/T645協議。這種方案避免了必須在電表中同時建立網絡層地址和MAC地址的限制。

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