配電綜合測控儀通信模塊的設計

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，眾多具有節(jié)能意義的配電房擺脫了人工抄表的方式，并利用配電綜合測控儀等配電網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測設備來實現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的管理和分析。而單個配電綜合測控儀采集的配電房狀態(tài)信息，常常需要快速傳送到調(diào)度中心主站，供調(diào)度人員或調(diào)度軟件分析和處理，以進行合理的電網(wǎng)調(diào)度和事故處理。但配電房地理位置的分散性使配電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡的建設和擴展非常困難。

　　傳統(tǒng)的解決方法是利用覆蓋面廣的電話線路進行配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸，但它有容量小、速度慢等缺點，隨著用電設備和配電房數(shù)量的日益增長，已經(jīng)滿足不了配電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸要求。近年來，無線網(wǎng)絡傳輸技術以其傳輸容量大，且不需要為新增的配電綜合測控儀建設新的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡等優(yōu)點更適合配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。本文就給出了這樣一種基于CDMA 1X網(wǎng)絡的配電綜合測控儀無線通信模塊設計方案。

　　1通信模塊工作過程

　　本配電綜合測控儀發(fā)送電網(wǎng)參數(shù)信息到調(diào)度中心的通信過程示意圖見圖1所示。圖中的配電綜合測控儀作為下位機，首先采用ARM和μC／OS-II實時操作系統(tǒng)結(jié)合的開發(fā)平臺，來實現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集功能、電網(wǎng)參數(shù)計算功能、電容器投切控制功能和下位機通信功能。而后下位機通信程序?qū)⒁獋魉徒o上位機的電網(wǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)組裝成幀，通過串行口傳送到H7710DTU無線數(shù)據(jù)傳輸單元。對于H7710DTU而言，此幀即為用戶數(shù)據(jù)，它自動將用戶數(shù)據(jù)組裝成符合IS-95A、IS-95BCDMA空中接口標準的數(shù)據(jù)幀，并通過天線發(fā)送出去。接下來H7920 CDMA 1X路由器接收到與之建立無線連接的H7710DTU發(fā)送的數(shù)據(jù)幀后，按照IS-95A、IS-95B標準自動將用戶數(shù)據(jù)從幀中取出，并通過RJ-45網(wǎng)口傳送給上位機做處理。系統(tǒng)中的H7710DTU和H7920 CDMA 1X路由器所構成的用于配電綜合測控儀和調(diào)度中心之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该魍ǖ?，可以完成用戶?shù)據(jù)的可靠交付。

　　圖1中只給出一個配電綜合測控儀與調(diào)度中心主機的連接，實際上可隨意擴展配電綜合測控儀的數(shù)量，只要多點同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不超過100 kB／s(CDMA 1X的實際應用帶寬)。

　　由圖1可以看出，本文設計的無線通信模塊由三部分構成，即：配電綜合測控儀中的下位機通信程序部分、H7710DTU和H7920無線路由器構成的無線數(shù)據(jù)通道部分、調(diào)度中心主機中的上位機軟件部分。其中無線數(shù)據(jù)通道部分是其它兩部分的通信基礎，用以完成網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層功能，負責建立和維護一個(或多個)下位機到上位機之間的數(shù)據(jù)通道，此部分一經(jīng)配置好即可自動工作。上、下位機作為對等的通信實體，處于應用層，不需要考慮下層數(shù)據(jù)通道的具體工作過程，只須通過串口或網(wǎng)口輸入輸出用戶數(shù)據(jù)即可，下位機主要負責將電網(wǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)按電力通信規(guī)約組織成幀進行通信和響應上位機的命令，上位機主要負責按相同電力規(guī)約提取幀中電網(wǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)并通過發(fā)命令給下位機來控制相關設備的動作。

　　2無線數(shù)據(jù)傳輸通道的配置

　　本文方案中的無線數(shù)據(jù)傳輸通道由深圳宏電技術開發(fā)有限公司的H7710DTU無線數(shù)據(jù)傳輸單元和H7920無線路由器兩部分構成。其中的DTU是專門用于將串口數(shù)據(jù)通過GPRS或CDMA 1X網(wǎng)絡進行傳送的無線設備。而無線路由器則是一種基于GPRS／CDMA1X公用移動網(wǎng)絡平臺通過無線接入Internet的網(wǎng)絡設備。

　　2.1 H7710DTU的配置

　　H7710DTU需插入SIM卡才能使用，本方案中使用聯(lián)通的SIM卡，號碼是132********。配置工作主要包括四組參數(shù)，分別為：移動服務中心設置、數(shù)據(jù)終端單元設置、數(shù)據(jù)服務中心設置(DSC)、用戶串口設置。

　　移動服務中心用來保存移動網(wǎng)絡的服務信息，第一類是服務代碼，即為各移動網(wǎng)絡運營商提供的公用統(tǒng)一接入號碼，聯(lián)通CDMA用戶設置為號碼“#777”；另一類就是用戶名稱和用戶密碼，用于在撥號過程中驗證身份，聯(lián)通CDMA用戶設置為“card”，密碼也為“card。

　　數(shù)據(jù)終端單元用來區(qū)分多個DTU，主要包括：a．DTU身份識別碼，給DTU終端取一個名稱，以方便用戶在中心端識別。b．本地通訊端口，指DTU收發(fā)數(shù)據(jù)的本地通訊端口號。

　　數(shù)據(jù)服務中心用來指定DTU要建立連接的數(shù)據(jù)服務中心(DSC)信息，主要包括把DSC服務器接入Internet所獲得的公網(wǎng)IP地址和DSC服務器的通訊端口號。

　　用戶串口設置用來匹配用戶端串口的輸入方式，主要包括波特率、數(shù)據(jù)位、校驗位和停止。此設置應與配電綜合測控儀串口的設置一致。

　　配置好H7710DTU之后，只要加電運行且DSC在線，DTU就會自動撥號并與H7920無線路由器建立數(shù)據(jù)連接通道。

　　2.2 H7920無線路由器的配置

　　H7920無線路由器也需要插入SIM卡才能使用，本方案中使用聯(lián)通的SIM卡。配置工作主要包括網(wǎng)絡參數(shù)設置和路由參數(shù)設置。

　　網(wǎng)絡參數(shù)設置用來指定無線路由器所連接的局域網(wǎng)和移動網(wǎng)絡信息，主要包括：a．局域網(wǎng)接口參數(shù)，可根據(jù)需要配置局域網(wǎng)絡IP地址。b．移動網(wǎng)絡參數(shù)，與H7710DTU的移動服務中心設置相同。

　　路由參數(shù)設置是指通過路由表來確定IP數(shù)據(jù)包需要發(fā)往的物理接口地址。如果用戶網(wǎng)絡有多個路由器和子網(wǎng)，就需要啟用路由表，以使數(shù)據(jù)包能走恰當?shù)穆窂剑沂共煌淖泳W(wǎng)間能互相通訊。

　　H7920無線移動路由器在接通電源后，會立即檢測運營商網(wǎng)絡，并在確定網(wǎng)絡信號正常的前提下，按所設定的號碼(中國聯(lián)通：#777)向運營商的網(wǎng)絡服務器進行撥號連接，然后在經(jīng)過一系列的協(xié)議認證，且用戶名／密碼驗證通過后，運營商的網(wǎng)絡服務器會分配一個IP地址給移動路由器，至此PPP撥號連接完成。