電力載波通信抄表集中器硬件設(shè)計(jì)外文翻譯.doc

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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 外 文 文 獻(xiàn) 譯 文 及 原 文 學(xué) 生： 劉媛霞 學(xué) 號： 200506010204 院 （系）：電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 劉文波 2009 年 6月20日 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)抄表系統(tǒng)的可靠性和可用性 電氣052班：劉媛霞 指導(dǎo)教師：劉文波 （陜西科技大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 陜西 西安 710021） 摘要：本文的結(jié)果顯示的是數(shù)據(jù)傳輸測量在自動(dòng)抄表中（ AMR ）的制度環(huán)境。目的是研究現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，并探索在數(shù)據(jù)傳輸中重要的質(zhì)量因素。另一部分的研究側(cè)重于不同的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的AMR系統(tǒng)的易用性和可靠性。測量利潤的數(shù)據(jù)通信調(diào)查結(jié)果表明，新技術(shù)參與抄表測量數(shù)據(jù)通信符合要求。此外，測量數(shù)據(jù)信息提供了一個(gè)重要的方式來測試消費(fèi)機(jī)和集中器之間的通信方式，也使人們有可能適應(yīng)不同類型的通信方法。 關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)傳輸，可靠性，可用性，計(jì)量，自動(dòng)抄表 Reliability and Usability in Data Transmission Networks of the AMR System: A Pilot Study ABSTRACT： This paper shows the results of the data transmission measurements in the automatic meter reading (AMR) system environment. The aim of the research was to examine the existing data transmission network and to explore significant quality factors in data transmission. Another part of the research focuses on usability and reliability of different data transmission networks for the AMR system. The results of the measurements show the profitability of data communication investigations at a time when new technologies are involved in meter reading requirements. Moreover, the measurement data analysis and information provide one essential way to test functionality of the communication alternatives between the consumption meter and the concentrator and also make it possible to adapt different types of communication methods. KEYWORDS： data transmission, reliability, usability, measurement, automatic meter reading 1簡介 AMR系統(tǒng)提供了串口和個(gè)人數(shù)據(jù)[ 1 ]。除了自動(dòng)抄表，AMR系統(tǒng)啟用負(fù)載平衡和分配、迅速查明故障的權(quán)力，以及遠(yuǎn)程服務(wù)激活或失活[ 2 ] 。使用AMR系統(tǒng)能源公司可以遠(yuǎn)程讀取水、電、天然氣和熱量表。消費(fèi)數(shù)據(jù)存儲在主機(jī)電腦。例如，在結(jié)算業(yè)務(wù)中。寬帶網(wǎng)絡(luò)提供了新的機(jī)會(huì)，以提高附加值的抄表和公司可以改善他們的實(shí)時(shí)結(jié)算業(yè)務(wù)，并實(shí)現(xiàn)成本效益的解決方案，在這一市場領(lǐng)域。 AMR遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過取代消費(fèi)機(jī)，并提供更準(zhǔn)確的客戶帳單。這是一個(gè)關(guān)鍵的信息源，有效地利用效率可以推動(dòng)公司在輸配電（噸＆ D ）的業(yè)務(wù)，資產(chǎn)管理，客戶服務(wù)和能源效率[ 3 ] 。然而，極少數(shù)的能源公司設(shè)計(jì)的AMR系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施研究有關(guān)的任何數(shù)據(jù)傳輸或其具體細(xì)節(jié)。這是接近測量方面研究的一個(gè)重要因素，尤其是當(dāng)公司開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)。 AMR系統(tǒng)的投資已證明是一個(gè)非常經(jīng)濟(jì)的決定。系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，投資償還期為八年。當(dāng)添加費(fèi)用消費(fèi)機(jī)更換這些計(jì)算，盈利跌幅本質(zhì)和償還期增加約十年[ 4 ] 。 如前所述，該公司不僅使收購有利可圖，它有幾個(gè)其他的好處：增加客戶服務(wù)滿意度，更切合實(shí)際的現(xiàn)金流和減少含糊不清的結(jié)算業(yè)務(wù)。風(fēng)險(xiǎn)中包括投資計(jì)算。這些主要組成部分盈利最顯著的屬性是總投資太高和利率改變[ 3 ] [ 4 ] 。 圖1介紹AMR系統(tǒng)架構(gòu)在試點(diǎn)項(xiàng)目中的應(yīng)用。消費(fèi)機(jī)和集中器之間通信的第二步很可能是采用電力線通信（ PLC ）、射頻（ RF ）、 TCP / IP協(xié)議或M - BUS總線通信（見圖1 ） 。這些是最適合本研究的通信方式。在建設(shè)環(huán)境中對功能和適宜的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行了研究。對輸電線路變化的數(shù)據(jù)傳輸和服務(wù)質(zhì)量（ QOS ）特性也進(jìn)行了檢查。 圖1 AMR系統(tǒng)架構(gòu) 如圖1所示，在住宅區(qū)有兩個(gè)現(xiàn)有的通訊線路，包括無線局域網(wǎng)和雙絞線線。雙絞線電纜線當(dāng)前執(zhí)行區(qū)熱控制和自動(dòng)報(bào)警的任務(wù)。所有的消費(fèi)機(jī)位于公寓內(nèi)，集中器位于公寓大樓的電力控制室。無線局域網(wǎng)將兩個(gè)供熱廠和建設(shè)的基站（基站）設(shè)備聯(lián)系在一起。 AMR系統(tǒng)今后的目標(biāo)是確定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它可以實(shí)施每一個(gè)公司的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施且符合公司和其它客戶的要求?；镜腁MR系統(tǒng)自動(dòng)抄表系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)的數(shù)據(jù)都保存在各種數(shù)據(jù)庫，通常在客戶信息系統(tǒng)（ CIS ）數(shù)據(jù)庫（見圖1的設(shè)計(jì)模型，通信步驟1 ） 。通常過去24小時(shí)抄表數(shù)據(jù)均儲存在集中器中。可根據(jù)需要每天一次或每月一次閱讀數(shù)據(jù)。 本研究共分四節(jié)：首先，我們提出一個(gè)AMR系統(tǒng)試點(diǎn)項(xiàng)目，計(jì)劃及其執(zhí)行情況，因?yàn)樗ǔＳ脽o線技術(shù)，這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是AMR系統(tǒng)的WLAN （無線局域網(wǎng)絡(luò)）的溝通。其余本文安排如下。第2節(jié)中說明所采取的測量設(shè)置。測量結(jié)果和它們的討論在后 續(xù)第3節(jié)中。最后，在第4節(jié)給出了有關(guān)結(jié)論。 2測量設(shè)置 測量方面的連接量實(shí)現(xiàn)了測量量的文件傳輸?shù)腇TP連接。在本研究中的參數(shù)為傳輸速度，平均延遲，抖動(dòng)和轉(zhuǎn)播。轉(zhuǎn)播百分比需要額外的軟件計(jì)算。首先，我們必須找到使用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分析儀的傳播軟件包的序列號。在此之后，該序列號被移交給轉(zhuǎn)播的電子表格程序和計(jì)算的數(shù)額比較發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)包。轉(zhuǎn)播百分比描述了在這些測量數(shù)據(jù)通信的可靠性。 延遲和抖動(dòng)的計(jì)算方法是使用ping程序和傳輸速度的使用電子表格程序。這些參數(shù)確定的主要方面的數(shù)據(jù)通信的可用性和QOS的要求。所有數(shù)據(jù)均采取了試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)的環(huán)境包括四個(gè)測量情況如下： 情景1 無線通信無基站設(shè)備 情景2 無線通信，包括PLC的以太網(wǎng)橋，基站設(shè)備，以及客戶天線 情景3 測量程序與WLAN的溝通，從濃縮的能源公司房地 情景4 雙絞線測量 案例1介紹了沒有任何無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以外的測量設(shè)備測量程序。通信鏈路唯一的問題在測量這里。沒有其他通信基站之間發(fā)生同時(shí)測量。通信聯(lián)系中任何額外的通信量可能會(huì)造成干擾或噪音， 可能導(dǎo)致誤導(dǎo)測量。無線局域網(wǎng)使用視線技術(shù)，兩基站之間的距離是345米。關(guān)于測量必須指出，指未作任何修改的基站和天線設(shè)置。這些經(jīng)常保持天線極化和方向。測試安排在假設(shè)1中，如圖2所示。 圖2 情景1 在第一種情況，我們構(gòu)建一個(gè)環(huán)境，以支持派遣某些數(shù)據(jù)包的鏈接。大小是50 MB的數(shù)據(jù)包包括一個(gè)混合文件捆綁。我們使用WS_FTP軟件傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。實(shí)施傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包是首先向下行方向，然后在向上行方向。因此，作為一臺電腦操作的FTP客戶端和其他PC機(jī)作為該FTP服務(wù)器（見圖2 ）。其主要目的是執(zhí)行參考價(jià)值測量，如圖2所示。 情景2 ，一個(gè)PLC的以太網(wǎng)橋，基站設(shè)備，以及客戶天線被分配到不同的測量情況。PLC以太網(wǎng)橋取代以太網(wǎng)布線如圖2所示。 PLC的以太網(wǎng)橋通信測試見表1 ，因?yàn)楦蓴_可能會(huì)造成以太網(wǎng)通信的 問題。 圖3 情景2 為了避免過度的電力負(fù)荷上的PCMCIA卡，我們已經(jīng)使用了10分貝衰減器的天線連接。電力超載會(huì)產(chǎn)生失真的問題，這是不可避免的。發(fā)現(xiàn)在測量程序沒有失真。 一天中的時(shí)間通常會(huì)影響交通的數(shù)據(jù)傳輸率。這就是為什么測量采取三種不同的時(shí)段。結(jié)果表明，一天中的時(shí)間并不明顯影響測量網(wǎng)絡(luò)。 情景3列出整個(gè)輸電線路組成的網(wǎng)絡(luò)能源公司電力控制室。傳輸線包括無線通訊，光纖和雙絞線傳輸線類型。 圖4 情景3 圖5 情景4 圖4顯示，所有消費(fèi)計(jì)量信息存儲在數(shù)據(jù)庫。換言之，真正的消費(fèi)數(shù)據(jù)也進(jìn)行測量。目前現(xiàn)有的輸電線路對應(yīng)密切最后試驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施。測試結(jié)果作為參考，以便分析程序，集中器進(jìn)行所有測量任務(wù)。數(shù)據(jù)庫管理員收集所有消費(fèi)表讀數(shù)的集中器。 案例4包括雙絞線測量程序。數(shù)據(jù)傳輸線包括光纖和銅作為傳輸線，這種傳輸線的長度與情況3類似的。從住宅區(qū)到能源公司的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是幾公里長。在同一時(shí)間采取有正常的測量儀表中的數(shù)據(jù)傳輸線。這樣，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是可比的試點(diǎn)項(xiàng)目，系統(tǒng)架構(gòu)的未來AMR系統(tǒng)環(huán)境。 3結(jié)果與討論 結(jié)果顯然最符合更改或干擾時(shí)，用PLC 。電子設(shè)備可能造成電力網(wǎng)中的干擾。什么是不能夠確定，還不夠?qū)ΨQ和不足絕緣電線水管的一般原因的EMC （電磁遵約）和傳輸介質(zhì)的問題。電纜是專為50/60赫茲設(shè)計(jì)的，而不是為了高頻率的應(yīng)用，因此它們具有高的PLC損失頻率范圍。 然而，這些困難是能夠確定的測量結(jié)果。表1顯示不同的傳輸速率（ Mbps ）的不同情景。 正如表1 所示，設(shè)想2包括四個(gè)測量步驟。第一階段是基于圖3設(shè)置和設(shè)想值的可被用作參考文件進(jìn)一步測量。第二階段是一個(gè)測試測量無PLC通信。第3階段的價(jià)值觀包括客戶為基礎(chǔ)的交通和它們連接的客戶端的WLAN網(wǎng)絡(luò)。我們也產(chǎn)生了來自PC的外部數(shù)據(jù)流量。同樣的測量程序，進(jìn)行了3倍，并在不同時(shí)間的一天。潛伏期值如表2提供的平均潛伏期值在所有情景。 表一 傳輸速度在四個(gè)不同的情景 表二 時(shí)延，抖動(dòng)和損失情況1-4 無線局域網(wǎng)配置和設(shè)置是一個(gè)有趣的關(guān)注點(diǎn)。 Linux系統(tǒng)使用IP技術(shù)使得無線通信相當(dāng)復(fù)雜。我們做出改變，以正常的IP配置來連接我們的測量設(shè)備和軟件。為此，我們確定固定IP地址的私人電腦。這些地址必須在不同的子網(wǎng)和靜態(tài)路由中，必須在Linux電腦（指路由器在這種情況下） 。 分析后的結(jié)果我們可以得出結(jié)論如下： ?無線局域網(wǎng)連接除了發(fā)送測量數(shù)據(jù)還可以接收其他數(shù)據(jù)，這意味著約44 ％的衰減能力價(jià)值。 ?阻尼使得相反的基站無法接收數(shù)據(jù)包。在實(shí)踐中，這不會(huì)影響數(shù)據(jù)閱讀，因?yàn)殚喿x率和數(shù)據(jù)包的大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這些測量 。 ?在轉(zhuǎn)讓高速下行方向比較結(jié)果的情況下外部客戶端的數(shù)據(jù)流量造成大約30 ％的降幅。數(shù)據(jù)流的變化是值得注意的，因?yàn)橐郧暗臏y量值，主要是非常均勻。 ?每個(gè)客戶在基站保留相同的能力，這并不取決于是否有任何其他客戶端連接到該站 。 ?潛伏期非常統(tǒng)一，在雙絞線測量中總額為5900，在WLAN測量中數(shù)據(jù)總額為3900 。 ?比較無線下行方向與有線的下行方向，我們看到，前者的傳輸速度約是后者的5-7倍。在上行方向，速度是無線下行方向的兩倍。分析這些結(jié)果清楚地表明，輸電線路并不限制AMR系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。 通信的可靠性是一個(gè)非常重要的因素考慮，尤其是在通信速率是緩慢的情況下。能源公司為這項(xiàng)研究提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，探討是否可以遙控和自動(dòng)監(jiān)測水、電、天然氣和區(qū)熱量表的抄收。為了滿足這一目的，該系統(tǒng)要求它是可用和可靠的。結(jié)果表明， AMR系統(tǒng)在技術(shù)上是可行的。 數(shù)據(jù)傳輸速率并不被視為運(yùn)作的AMR系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。系統(tǒng)開發(fā)的重點(diǎn)是提供傳輸設(shè)備，以及可以接受的可靠性?？磥?，低速傳輸?shù)囊粋€(gè)頻率能夠滿足系統(tǒng)的用戶，表的讀數(shù)只有發(fā)生每月一次。 項(xiàng)研究證實(shí)了大多數(shù)的結(jié)果。數(shù)據(jù)傳輸速率的差異似乎主要是在傳輸網(wǎng)絡(luò)的配置，尤其是在與無線通信相結(jié)合的通信線路。此外，網(wǎng)絡(luò)方面通常足夠大，這樣的能力很少限制了數(shù)據(jù)傳輸?shù)某?。顯然，運(yùn)輸媒介是未來研究的一個(gè)重要方面。 4 結(jié)論 本文介紹四種情況，探討數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的可用性和可靠性的AMR系統(tǒng)環(huán)境。這些測量證明，輸電線路是精心設(shè)計(jì)的，沒有任何數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃苑矫娴耐{。因?yàn)橛谐渥愕哪芰?，控制和?bào)警數(shù)據(jù)也可以轉(zhuǎn)移效應(yīng)的傳輸。結(jié)果顯示良好的可用性測量在不同的網(wǎng)絡(luò)配置。此外，這使公司能夠提高他們的AMR系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)更可靠的輸電線路基礎(chǔ)設(shè)施。 本研究調(diào)查的數(shù)據(jù)傳輸從公寓大樓的能源公司。更多的研究，以便確定具體細(xì)節(jié)的溝通選擇從消費(fèi)平方米的選礦廠。今后的研究工作也應(yīng)審查抄表的可靠性和監(jiān)測。從這些分析結(jié)果可用于選擇最優(yōu)抄表，選擇人口稀少地區(qū)或人口密集地區(qū)的城鎮(zhèn)和城市。 參考文獻(xiàn)： [1] Y. 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