林胥登，袁 丹

（國(guó)網(wǎng)浙江寧波市鄞州區(qū)供電公司，浙江 寧波 315100）

1 背景介紹

建設(shè)自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，終端通信是最重要的組成部分。安裝終端時(shí)，總會(huì)遇到公網(wǎng)信號(hào)盲區(qū)，如小區(qū)地下室，會(huì)造成自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)法和終端相互通信[1]?？衫萌N傳統(tǒng)方案解決上述問(wèn)題。

（1）加長(zhǎng)終端天線，并把終端天線引伸到室外，室外的信號(hào)比較強(qiáng)。該方案的困難之處在于需要重新布局天線，且要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況確定是否能順利實(shí)施。該方案會(huì)受到建筑結(jié)構(gòu)、到目的地的距離及與住戶(hù)們的調(diào)節(jié)等方面的限制。施工過(guò)程較復(fù)雜，產(chǎn)生的成本也相對(duì)較高。

（2）利用信號(hào)放大器。該方案適合信號(hào)較弱的區(qū)域。如果是信號(hào)盲區(qū)，則不能使用信號(hào)放大器。

（3）利用載波轉(zhuǎn)GPRS設(shè)備。利用載波轉(zhuǎn)GPRS設(shè)備，再經(jīng)過(guò)高速載波透?jìng)鞯男问皆谛盘?hào)較好的區(qū)域安裝遠(yuǎn)程通信模塊，使遠(yuǎn)程通信模塊的信號(hào)變強(qiáng)，以提高集中器和主站之間的通信率和穩(wěn)定性[2]。這種設(shè)備把對(duì)電力線當(dāng)作通信介質(zhì)，可大大減少施工工作量；合理選擇載波通信的頻率，利用過(guò)零點(diǎn)傳輸?shù)姆绞?，保持遠(yuǎn)距離通信的穩(wěn)定；支持透明傳輸，可兼容不同相關(guān)協(xié)議的要求；主/從模塊和多頻點(diǎn)之間相互結(jié)合，既提高了通信效率，又滿(mǎn)足了相同臺(tái)區(qū)安裝多個(gè)設(shè)備的要求；輸入電壓設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足不同環(huán)境的用電需求；適應(yīng)串口速率，可兼容不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備，設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。但該方法只能實(shí)現(xiàn)一對(duì)一功能，一個(gè)集中器對(duì)應(yīng)一個(gè)載波轉(zhuǎn)GPRS設(shè)備，由于配電房往往存在多個(gè)集中器，因此容易造成載波信號(hào)相互干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷，同時(shí)該設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)地下室作業(yè)人員與后臺(tái)主站人員的通話(huà)功能[3]。

本文研制了基于低壓載波的用電信息采集中繼裝置，在載波轉(zhuǎn)GPRS模塊的基礎(chǔ)上，融入載波轉(zhuǎn)WiFi模塊，實(shí)現(xiàn)地下室信號(hào)盲區(qū)用電信息的采集及IP通話(huà)功能。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

2 裝置設(shè)計(jì)

該裝置由主機(jī)模塊、從機(jī)模塊、電力貓模塊、通信模塊及串口轉(zhuǎn)接模塊組成，可實(shí)現(xiàn)以下兩方面功能。第一，多個(gè)終端的數(shù)據(jù)同時(shí)采集。該功能的主要串口轉(zhuǎn)接模塊安裝在采集設(shè)備上，替換原GPRS通信模塊，通過(guò)網(wǎng)線把從機(jī)模塊和串口轉(zhuǎn)接模塊進(jìn)行連接，利用串口轉(zhuǎn)接模塊將串口數(shù)據(jù)以及端口的情況經(jīng)網(wǎng)線向從機(jī)模塊進(jìn)行傳輸；在相同臺(tái)區(qū)基站信號(hào)較強(qiáng)的地方安裝主機(jī)模塊，把集中器的GPRS模塊向通信模塊上安裝，通過(guò)網(wǎng)線把通信模塊和主機(jī)模塊進(jìn)行連接；主機(jī)模塊和從機(jī)模塊之間經(jīng)過(guò)電力線載實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，主模塊兼容GPRS、3G及4G等通信模塊，如圖2所示。

第二，載波轉(zhuǎn)WiFi，如圖3所示。通過(guò)4G路由器接收無(wú)線信號(hào)，再通過(guò)網(wǎng)線連接主機(jī)模塊中的電力貓模塊，電力貓模塊通過(guò)電力線將WiFi信號(hào)傳輸至地下室信號(hào)盲區(qū)，再由從機(jī)釋放WiFi信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)地下室的WiFi信號(hào)覆蓋，作業(yè)人員通過(guò)連接WiFi，使用IP電話(huà)實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)主站人員的實(shí)時(shí)通話(huà)。

將兩個(gè)功能綜合在一起，形成基于低壓載波的用電信息采集中繼裝置，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖2 多終端數(shù)據(jù)采集功能設(shè)計(jì)圖

圖3 載波轉(zhuǎn)WiFi功能設(shè)計(jì)圖

圖4 基于低壓載波的用電信息采集中繼裝置整體結(jié)構(gòu)圖

3 裝置應(yīng)用

具體實(shí)施中，首先把GPRS遠(yuǎn)程通信模塊從集中器上取下，然后把串口轉(zhuǎn)接模塊安裝在原GPRS遠(yuǎn)程通信模塊的位置上，如圖5所示。把取下的天線和GPRS遠(yuǎn)程通信模塊留著備用。

圖5 中繼裝置的多終端數(shù)據(jù)采集載波模塊

串口轉(zhuǎn)接模塊在集中器上安裝后，電源指示燈就會(huì)亮起。每當(dāng)集中器的數(shù)據(jù)進(jìn)行收、發(fā)相交時(shí)，指示燈就會(huì)出現(xiàn)交替閃爍的情況。通過(guò)從機(jī)模塊向集中器最近的位置進(jìn)行安裝，串口轉(zhuǎn)接模塊的連接頭在從機(jī)模塊的左端進(jìn)行連接，通過(guò)集中器的末端或者接線盒來(lái)實(shí)現(xiàn)取電功能。

機(jī)模塊在通電后，電源指示燈亮起，載波再傳導(dǎo)指示燈開(kāi)始閃爍，閃爍的頻率大概為每秒兩次。當(dāng)從機(jī)模塊與串口轉(zhuǎn)接模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行收、發(fā)相交時(shí)，串口接受信息后，傳導(dǎo)指示燈就會(huì)交替閃爍。當(dāng)從機(jī)模塊與主機(jī)模塊通過(guò)載波數(shù)據(jù)進(jìn)行收、發(fā)相交時(shí)，載波接收信息后，傳導(dǎo)指示燈就會(huì)交替閃爍。

在GPRS、CDMA信號(hào)較強(qiáng)的表箱上安裝主機(jī)模塊。主機(jī)模塊通過(guò)表箱的末尾和接線盒等電源處進(jìn)行取電，安裝時(shí)，從機(jī)模塊和主機(jī)模塊必須確保在相同臺(tái)區(qū)。主機(jī)模塊通電后，電源指示燈亮起，接收到載波信號(hào)后，傳導(dǎo)指示燈閃爍，閃爍頻率和主機(jī)保持相同。假如沒(méi)有接受到載波信號(hào)，主模塊的電源燈、載波接收燈及載波發(fā)送燈都會(huì)亮起。

當(dāng)主機(jī)模塊與GPRS遠(yuǎn)程模塊進(jìn)行收、發(fā)相交時(shí)，串口接受信息后，傳導(dǎo)指示燈就會(huì)交替閃爍。當(dāng)主機(jī)模塊和從機(jī)模塊通過(guò)載波數(shù)據(jù)進(jìn)行收、發(fā)相交時(shí)，載波接收信息后，傳導(dǎo)指示燈就會(huì)交替閃爍。

采取現(xiàn)有的載波轉(zhuǎn)WiFi產(chǎn)品，如華為電力貓，利用電力載波將WiFi信號(hào)引入地下室，最后通過(guò)WiFi信號(hào)，使用手機(jī)撥打IP電話(huà)實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)的通話(huà)及對(duì)接。中繼裝置的IP通話(huà)載波模塊如圖6所示。

圖6 中繼裝置的IP通話(huà)載波模塊

4 結(jié) 論

本文在載波轉(zhuǎn)GPRS模塊的基礎(chǔ)上，融入載波轉(zhuǎn)WiFi模塊，實(shí)現(xiàn)地下室信號(hào)盲區(qū)用電信息的采集及IP通話(huà)功能，實(shí)現(xiàn)多對(duì)多功能，且減少了載波信號(hào)相互干擾。