藍(lán)牙技術(shù)在電表計費(fèi)中的應(yīng)用
1 引言
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201809/389002.htm現(xiàn)有的人力手工抄表方式,工作量大,準(zhǔn)確度差,且只能一月左右反映一次用電情況,其信息反饋速度相對于電力調(diào)度的瞬間操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后,因而無法實(shí)現(xiàn)高低峰的電價應(yīng)有所不同的要求,使人工抄表方式亟待改革。而目前提出的一些自動抄表方案是將數(shù)字電表的用電量信息利用紅外傳輸方式,通過電話線或局域網(wǎng)傳輸?shù)浇邮斩?如:物業(yè)公司或電業(yè)管理部門)。此類方案問題有三:(1)家庭中的紅外控制信號過多(如:有多種家電遙控器)會干擾數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,(2)使用電話線傳輸不可能作到實(shí)時,而且接收端所需的Modem池等費(fèi)用過高,(3)使用局域網(wǎng)傳輸則限于要重新安裝千家萬戶的入戶線和數(shù)字信號的遠(yuǎn)距離傳輸問題。
解決上述問題的關(guān)鍵是找到一種無線或有線的傳輸方式,并且及時準(zhǔn)確地將用電量信息傳輸?shù)浇邮斩恕Mㄟ^多種方式的比較,用藍(lán)牙技術(shù) (BlueTooth)和有線電視(CATV)設(shè)備相結(jié)合是一種即能避免出現(xiàn)上述問題又能較好的實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制的方法。即利用藍(lán)牙技術(shù)的無線傳輸、傳輸距離短(10m之內(nèi))和抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn),先將計費(fèi)電表的直流信號通過加載的BlueTooth芯片無線傳輸?shù)紺ATV線路中的上行信道,通過遍布城鄉(xiāng)的 CATV網(wǎng)絡(luò),直接傳輸?shù)轿飿I(yè)公司或電業(yè)管理的調(diào)度部門后,再重新解調(diào)出數(shù)字信號,便可輸入到計算機(jī)中完成網(wǎng)上任一用戶的電費(fèi)自動查詢,當(dāng)然,也可以與現(xiàn)有的電費(fèi)收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連接,以及與電網(wǎng)的調(diào)度指揮中心相連接成一個完整的用電管理網(wǎng)絡(luò)。
2 BlueTooth的抗干擾特點(diǎn)
藍(lán)牙芯片僅為9mm×9mm,目前價格為50元左右,可以直接嵌入數(shù)字電表中。其工作采用2400~2483.5MHz的ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué))頻段,這是因?yàn)樵擃l段內(nèi)沒有其它系統(tǒng)的固定信號干擾,同時頻段向公眾開放,頻段在全球范圍內(nèi)有效。但同時ISM頻段作為開放頻段,使用其中的任何頻段都會遇到不可預(yù)測的隨機(jī)干擾源(如某些家用電器、無繩電話和汽車開門器等)[1]。因此,對外部和其它藍(lán)牙用戶的干擾源用不同的技術(shù)加以處理。
如:采用跳頻技術(shù),抗信號衰落;采用快跳頻和短分組技術(shù),減少同頻干擾,保證傳輸?shù)目煽啃?采用前向糾錯(FEC)編碼技術(shù),減少遠(yuǎn)距離傳輸時的隨機(jī)噪聲影響;采用FM調(diào)制方式,降低設(shè)備的復(fù)雜性等。目前藍(lán)牙技術(shù)的傳輸速率設(shè)計為1MHz,以時分方式進(jìn)行全雙工通信,其基帶協(xié)議是電路交換和分組交換的組合,完全滿足電表收費(fèi)中的實(shí)時性的要求。一個跳頻頻率發(fā)送一個同步分組,每個分組占用一個時隙,也可擴(kuò)展到5個時隙。藍(lán)牙技術(shù)還支持一個異步數(shù)據(jù)通道,或3個并發(fā)的同步話音通道,或一個同時傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音的通道。異步通道支持最大速率72kbps、反向應(yīng)答速率為57.6kbps的非對稱連接,或者是432.6kbps的對稱連接,這樣,可根據(jù)干擾源情況靈活加以選擇。
藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的無連接工作,提供了接入數(shù)據(jù)網(wǎng)的功能,并且具有外圍設(shè)備接口,可以組成一個特定的小網(wǎng)(piconet),又稱為微微網(wǎng)。藍(lán)牙系統(tǒng)采用基于包的傳輸:將信息流分片(組)打包,在每一時隙內(nèi)只發(fā)送一個數(shù)據(jù)包。所有數(shù)據(jù)包格式均相同,開始為一接入碼,接下來是包頭,最后是負(fù)載。
接入碼具有偽隨機(jī)性質(zhì),在某些接入操作中,可使用直接序列編碼。接入碼包括微微網(wǎng)主單元標(biāo)志,在該信道上,所有包交換都使用該主單元標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)識,只有接入碼與接入微微網(wǎng)主單元的接入碼相匹配時,才能被接收,從而防止一個微微網(wǎng)的數(shù)據(jù)包被恰好加載到相同跳頻載波的另一微微網(wǎng)單元所接收,這樣,使樓群間不同用戶的信號很容易區(qū)別。
3 BlueTooth與CATV間的傳輸
CATV作為遍布城鄉(xiāng)的寬帶網(wǎng)絡(luò),其上行信道有5~65M的豐富的頻帶資源可用,我們采用34.45MHz作為載頻。利用安裝在用戶入線端的藍(lán)牙接口,直接用藍(lán)牙核心協(xié)議所定義并提供安全的RF方式發(fā)送到物業(yè)公司或電業(yè)管理的調(diào)度部門的接收機(jī),再調(diào)制為數(shù)字信號至相應(yīng)計算機(jī)中即可。如圖所示。
藍(lán)牙技術(shù)在電表計費(fèi)中的應(yīng)用
CATV的無連接特點(diǎn)可以將實(shí)時數(shù)據(jù)在網(wǎng)上隨時傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的接收端,這是利用PSTN和LAN網(wǎng)方案所不具有的優(yōu)勢。對于在接收端如何區(qū)別來自不同用戶的數(shù)據(jù)信號的問題,我們利用每個主單元標(biāo)志唯一的特點(diǎn),雖然網(wǎng)絡(luò)上的個用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d頻相同,但在CATV傳輸時將主單元標(biāo)志作為識別碼來解決。
接收端的解調(diào),可用現(xiàn)有的電纜調(diào)制解調(diào)器完成,但成本較大,這可以通過改造專用的可尋址調(diào)制解調(diào)器來實(shí)現(xiàn),即改變其相應(yīng)的晶振和接收電路即可[2]。
解調(diào)后的數(shù)字信號送入基于Windows平臺的Oracle數(shù)據(jù)庫中,可以完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)查詢、檢索、統(tǒng)計匯總,直接供電力調(diào)度部門作為決策依據(jù),以實(shí)現(xiàn)真正的計劃用電,分時電價的要求。
4 展望
如果再進(jìn)一步推廣到其他的數(shù)字計量設(shè)備中,還可將其連接成水費(fèi)自動查詢系統(tǒng)、煤氣費(fèi)自動查詢系統(tǒng)、采暖費(fèi)自動查詢系統(tǒng)、家庭安全報警系統(tǒng)……。利用藍(lán)牙技術(shù)和CATV結(jié)合與紅外控制方式相比的最大優(yōu)勢就在于其可形成雙向傳輸,因?yàn)镃ATV也是雙向網(wǎng)絡(luò),如:用于采暖控制中,若用戶暫時無人居住可隨時報停,只需在接收端發(fā)送指令到指定的藍(lán)牙芯片即可,當(dāng)然,每戶的供暖閥門須改造為可控。
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