基于工業(yè)無(wú)線傳輸?shù)闹悄茈姳磉h(yuǎn)程電量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案

1、編號(hào)：QZ100517基于工業(yè)無(wú)線傳輸?shù)闹悄茈姳磉h(yuǎn)程電量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案編寫(xiě) 王 宇 審核 陳孟鋼 批準(zhǔn) 石亞偉 二O一O年五月目 錄一、系統(tǒng)概述1二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)1三、系統(tǒng)的組成設(shè)計(jì)13.1 系統(tǒng)示意圖23.2 系統(tǒng)主要部件簡(jiǎn)介2四、后臺(tái)中心軟件系統(tǒng)34.1 軟件系統(tǒng)架構(gòu)34.2 后臺(tái)中心軟件系統(tǒng)的實(shí)施重點(diǎn)4一、系統(tǒng)概述傳統(tǒng)的電力抄表通常是由抄表員對(duì)每家每戶的電表讀數(shù)按照固定時(shí)間進(jìn)行人工抄表，這樣的抄表方式首先是加大了電力系統(tǒng)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，其次因?yàn)殡姳硗ǔ６及惭b在房間內(nèi)部，如果房間主人因?yàn)槠渌驔](méi)有在家，那么抄表人員只能預(yù)估一個(gè)讀數(shù)，這樣就不能做到電力使用度數(shù)的準(zhǔn)確記錄。隨著現(xiàn)代無(wú)線

2、通信技術(shù)的發(fā)展和智能電表的應(yīng)用的普及，無(wú)線智能抄表方案已經(jīng)越來(lái)越被電力用戶所接受。本方案就是基于無(wú)線遠(yuǎn)程數(shù)傳模塊和智能電表提出的一套完善易用的電力自動(dòng)無(wú)線抄表系統(tǒng)方案。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)為將一定區(qū)域內(nèi)的各個(gè)用戶智能電表所記錄的用電量數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通訊模塊傳輸?shù)叫^(qū)電力信息匯聚中心，小區(qū)電力信息匯聚中心可以自動(dòng)或者手動(dòng)的方式獲取當(dāng)前各個(gè)用戶單元的用電量數(shù)據(jù)。匯聚中心可以將采集到的用電量數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS等遠(yuǎn)距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降?、市、省?jí)的集中匯聚中心。三、系統(tǒng)的組成設(shè)計(jì)本系統(tǒng)由智能電表、433MHz無(wú)線傳輸單元（IDTU）、GPRS DTU模塊、后臺(tái)中心軟件系統(tǒng)構(gòu)成。3.1 系統(tǒng)示意圖

3、圖1 系統(tǒng)示意圖數(shù)據(jù)匯集服務(wù)器通過(guò)433無(wú)線傳輸模塊將查詢當(dāng)前電量指令發(fā)送給各個(gè)智能電表相連的433無(wú)線傳輸模塊。各個(gè)433傳輸模塊收到無(wú)線數(shù)據(jù)后會(huì)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS485信號(hào)傳輸給智能電表，智能電表在接收到查詢當(dāng)前電量指令后將結(jié)果通無(wú)線傳輸給數(shù)據(jù)匯集服務(wù)器，數(shù)據(jù)匯集服務(wù)器將接收的數(shù)據(jù)通過(guò)服務(wù)器上運(yùn)行的軟件系統(tǒng)進(jìn)行處理。如果需要向上級(jí)數(shù)據(jù)匯集服務(wù)器傳輸數(shù)據(jù)，則通過(guò)GPRS DTU或者其他方式連接入Internet進(jìn)行傳輸。3.2 系統(tǒng)主要部件簡(jiǎn)介A）智能電表智能電表采用單相電表，支持電力645協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，支持RS485通訊。B）QZ-1020L 433MHz工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸模塊l 微發(fā)射功率500mW

4、的發(fā)射功率,高接收靈敏度-123dbm(1200bps);-118dbm(9600bps)，小體積53mm×38mm×10mm (不包括天線接頭 )。l ISM 頻段工作頻率，無(wú)需申請(qǐng)頻點(diǎn)載頻頻率433，也可提供450/470/868/915MHz等載頻 。l 高抗干擾能力和低誤碼率基于FSK/GFSK的調(diào)制方式，采用高效通信協(xié)議，在信道誤碼率為10-2時(shí)，可得到實(shí)際誤碼率10-510-6。l 傳輸距離遠(yuǎn)2Km (BER=10-59600bps,標(biāo)配10cm天線，空曠地，天線高度1.5m)；3Km (BER=10-51200bps,標(biāo)配10cm天線，空曠地，天線高度1.5m

5、)；l 透明的數(shù)據(jù)傳輸。透明的數(shù)據(jù)接口，能適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議。自動(dòng)過(guò)濾掉空中產(chǎn)生的噪音信號(hào)及假數(shù)據(jù)（所發(fā)即所收）。 收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)間：<10ms。l 多信道，多速率。QZ01-1020L型模塊標(biāo)準(zhǔn)配置提供8個(gè)信道，滿足用戶多種通信組合方式的需求。QZ01-1020L型模塊可提供1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps等多種通信波特率，并且無(wú)線傳輸速率與接口波特率成正比，以滿足客戶設(shè)備對(duì)多種波特率的需要。l 高速無(wú)線通訊和大的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)?？罩兴俾蚀笥诖谒俾蕰r(shí)可連續(xù)傳輸無(wú)限大的數(shù)據(jù)，空中速率小于或等于串口速率時(shí)，一幀可傳輸2

6、55字節(jié)的數(shù)據(jù)。l 智能數(shù)據(jù)控制，用戶無(wú)需編制多余的程序.即使是半雙工通信，用戶也無(wú)需編制多余的程序，只要從接口收/發(fā)數(shù)據(jù)即可，其它如空中收/發(fā)轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)連接，控制等操作，模塊能夠自動(dòng)完成。l 低功耗,三種休眠模式。接收電流<25mA，發(fā)射電流<300mA，休眠時(shí)電流<20uA。三種休眠模式：硬件喚醒,串口喚醒,空中喚醒。l 高可靠性，體積小、重量輕。采用高性能、低功耗單片機(jī),外圍電路少，可靠性高，故障率低。四、后臺(tái)中心軟件系統(tǒng)4.1 軟件系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)中心軟件系統(tǒng)采用分層多線程結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)的主架構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)如下圖：l 通訊管理層：負(fù)責(zé)管理無(wú)線數(shù)據(jù)的收發(fā)和驗(yàn)證。l 邏輯控制層：負(fù)責(zé)管理整個(gè)軟件系統(tǒng)的邏輯流程，控制通訊管理層對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼，控制儲(chǔ)存控制層和業(yè)務(wù)控制層的操作并處理這兩層提出的功能請(qǐng)求。l 存儲(chǔ)控制層：接收邏輯控制層的存儲(chǔ)需求，并管理數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。l 業(yè)務(wù)控制層：接收邏輯控制層的操作需求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示及各種操作。4.2 各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集方式l 數(shù)據(jù)匯集服務(wù)器與前端各個(gè)智能電表之間的通訊方式采用類ModbusRTU方式，采用輪詢方式采集數(shù)據(jù)。該方式的好處是能夠大大加強(qiáng)數(shù)據(jù)的采集的穩(wěn)定性和提高數(shù)據(jù)的正確率。同時(shí)當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題引起通訊中斷的時(shí)候，也能夠準(zhǔn)確的判斷故障點(diǎn)位置。l 數(shù)據(jù)匯集服務(wù)器采集數(shù)據(jù)可以