哪种自动抄表通讯介质最适用?

  Brad ·  2011-12-22 18:36  ·  6775 次点击
自动抄表技术是一种把多个分散单元信息(电表)准确传送到一个基站(数据处理中心)的通讯技术。用户在建立自动抄表系统之前,必须先选择采用哪种通讯介质能更好满足自己的需求。本文探讨了电力线载波通讯、卫星通讯、电话线通讯。以后将陆续探讨无线电、光纤和蜂窝通讯。
一、UNB电力载波通讯
电力线载波抄表已经使用了较长时间,其间也经历了一些反复。高频载波在高压输电线上对继电控制信号和声音信息传送方面的应用十分成功。高压输电线输送距离长、系统结构简单、被很好的维护,所以高频载波在其上应用效果非常好。
然而,电力载波系统在配电线上的传输可能会遇到诸多困难。由于支线和分接头、线路从高架到地下的过渡、电容箱、甚至负荷自身大小等都将或多或少改变网络阻抗,从而引起高频波的偏离。所有上述偏离在一些地方有增强的倾向,而另一些地方会抵消,这都使高频电力载波在经常变化的配电线上非常难以预料和控制。
为了解决这一问题,配电线上的电力载波系统逐渐向低频方向发展,频率已从100kHz范围降到10kHz范围。100Hz范围的纹波控制系统已经被极好地普及,曾经成功地应用在大负荷管理方面许多年。这都曾使电力载波技术的应用更容易,但一个一直未被解决的问题就是输送距离还不够长。
随着频率的降低,发送设备尺寸就要变大,导致成本上升。相应地纹波控制技术通常也被限定使用在消息的单方向传输方式上,需在变电所安装一个较大的发送设备,同时沿线设置若干个成本较低的接收设备。这适合电能管理,但不适宜抄表。
顺序波形失真就是纹波(完全不考虑频率的载波)的改变。在一定时间范围内由变电站通过改变电压正弦波形状沿电力线传送消息,沿线上的收发设备对上述消息做出响应,产生一个较大的电流尖峰信号,并可被变电所作为上行信号检出。中心设备便可通过这种方式访问电表。
1.有明显优势的新方式
超窄带(UNB)电力载波是一种相对较新的方式,比其它载波系统有明显的优势。在UNB系统中,信号传输距离远,尤其在传送系统中的低频信号时可靠性高,并且UNB系统的发送设备造价低,还可以被设计的足够小,很容易安装在普通电度表中。
因为每个发送设备都可以随时发送信息,所以不需被动等待访问(点名)。每个单元都以各自单独的频率(就象无线电台和电视台)传送信息,数千台发送设备可同时向电力线传送信号。
所有这些通过电力线从用户方传来的连续信号,对电力输送公司有非常重要的用途,它们提供充足的可利用的现场数据来帮助公司维护电力系统。电力系统任何微小变化会引起接收信号的改变;如果用户掉电,代表这个用户的抄表单元信号就会消失;电力公司的维修部门利用这些信息查找地线故障、电弧、停电、漏电、干扰等等。因为工程技术人员知道传输信号的相线,所以他们能保证各相的平衡和系统纪录更新。更多优势来自以下事实,这对工程技术人员观察电力运行趋势及使用情况有很大帮助。电表读数可按日报告,电力部门还可以利用这些信息解决很多付费纠纷。当用户搬动后,抄表系统可取消某些特殊的计费。另外,当抄表数据包括电量波峰和波峰周期信息时,工程技术人员可以了解变压器容量状况,从而减少线损和变压器故障。
2.秘密在于传送速度慢
UNB技术有如此多的优点是因为它的传送速度慢。在通讯理论里,从噪声中得到你需要的信息是一个关键的问题。当传送数据非常慢时,可以使用窄带技术,它能象箭一样穿越噪声。
随着技术的不断进步,以上原理可以最大限度地被利用。例如,用不可思议的缓慢速率0.0005波特传送数据,是现在流行的一种UNB载波技术方式。每天传送一组读数,这是足够快的;然而通过兆瓦级噪声源,让一个小型发送机在电力线上传送信号几千公里,这又显得太慢。
低带宽也允许载波系统以非常低的频率运作,这种方式可以经过变压器和电容器传送数据到电力能到达的每个地方。这种方式结构简单,花费少,容易安装,并且不必考虑距离问题,是一个完善的电力控制系统,在偏远地区很有吸引力。
UNB系统真正有吸引力的地方是接收单元。接收单元安装在电力线上,而不是电表上。通常在一个变电所里,接收单元监控在线电流。它包括一个称作数字信号处理器(DSP)的计算机机房(一个专门用来追踪实际通讯过程的计算机系统)。
在一个抄表系统里,DSP同步地追踪3000个调频无线电波,每个电波接收一个来自不同电表的信号。没有DSP的作用,3000个信号同时接收是不可能的。
3.什么是带宽技术
对于通信工程技术人员,带宽技术就象不动地产,其中一些是有价值的,而另一些仍是荒漠。如果你要使用其中的一部分,你必须和主观意识作斗争,并始终给予整理,保持适用性,来实现你的目的。而且你必须和其它同样要使用它的人竞争。
一个UNB信号如此微小,以至它仅利用了预先认为毫无价值的不动产的很小部分,甚至在有价值的很拥挤的领域内也不会引起注意。它的微小也使它对大自然损害也非常微弱,也可以较便宜地产生它。一个形象的比喻,如果一个调幅广播信号1英里宽,一个调频广播信号大约20英里宽,一个标准电视信道600英里宽,那么UNB信号只有一个人的头发那么宽。它传送信号消耗的能量非常少,因此更加不受噪声影响,
4.UNB抄表技术的发展令人充满信心
UNB技术是在把不利变为有利的思路中发展起来,当人人要使通讯变得越来越快的时候,来看看把它变慢会得到什么。UNB抄表系统在一些应用中,以可靠性和性能价格比来评价时,其优势已逐渐体现出来。因UNB系统经济的长距离传送性能,偏远地区用户最先开始应用它。许多使用电力线载波技术的工业也通过该技术受益。随着这种新技术的不断研发,将为其揭开一个更加光明的未来。
二、卫星通讯
近地轨道(LEO)卫星可以用来提供对远方目标的监控信息、追踪和定位商业目标以及面向广大范围终端客户的互联网私人电子邮件通信,其中包括公用事业的客户,例如油、气、运输、重装备、海事和国防工业等等。
LEO卫星通信的不断发展和推广,使相互遥远的不同地区全球联网变得可行,费用上也承受得起。与对地静止轨道卫星(GEO)相比,LEO系统传送和接收信息消耗的能量很少。对于终端客户而言,低能耗意味着费用的降低。另外,一些系统采用了已被验证的、极易实现的VHF技术来实施它们的网络部署。
全世界的公用事业部门对LEO卫星通信的一些新的基本应用非常感兴趣,其中包括住宅抄表和全地区付费抄表,其次是变电站监控、停电通告以及电、气和水传输和配送的控制。
对于难于抄到的电表,在卫星制造商和通信及追踪系统提供商密切配合下,寻求到了一种方便客户的解决方案,那就是预约通讯系统(SC)。在卫星通信系统中,SC被用来作为低成本、高效的双向通信方式为客户进行自动操作和现场监控。
单个小型遥控单元包括整个预约通讯系统,带有电子部分、天线、必须的集成软件、封装以及从任意方式的现场表计或传感器传送和接收来的数据。已建好的应用系统允许预约通讯系统以几种方式操作:住宅、分时计费、负荷状况及需量测定。自动抄表应用系统也包括负荷控制、温变控制、供电中断监测、收费清单及顾客信息显示等等。
在美国,这种低成本、高效率的服务给客户提供了昼夜不间断的双向通讯、信息行程安排、信息处理以及通信装置状态信息。
一个结构简单、低成本高效率的基于个人计算机的操作终端不但能给客户提供自己使用范围内的单独信息,还能扩展其它有价值的附加服务。
三、电话线通讯
基于电话的自动抄表技术的应用已超过25年了。电表脉冲或编码信号通过安装在现场的遥测接口单元(TIU)采集。电话线允许双向通讯,用电数据可从现场到接收器及客户之间来回传送,因此在程序控制的访问时间里能够通过电话传送信号或先记录然后传送信号。当传送抄表数据时,可以提供新的访问时间表给TIU数据,传送次数可以在现场重新编程,也可以在远方重新编程。
因为电话线早已存在,电话拨入抄表系统(从电表端到目的地)是最经济的和使用面最广泛的。这意味着电话系统的运行和维护由当地的电话公司负责,因此安装费用和每月的服务费用可以节省下来,对于住宅、商业及工业客户,电话拨入通信是适宜的。
1.请求式电话抄表
有两种请求抄表方法,如果本地公共交换电话网(PSTN)已经使用了“无铃”(或UTS)技术,不需电话振铃,抄表请求电话能够直接与现场通信。如果没有使用UTS,则在预定振铃数响起的时候,要求客户不要拿起电话听筒,这个特定的振铃数即是向TIU发出开始传送抄表数据的信号。
(电话)拨出抄表系统(从数据接收器到电表端)限制了用途,并买断了电话专线。当大量信息在工作期间按要求被汇集时,这种技术是优选的。(电话)拨出抄表系统运行和客户电话使用没有冲突,并且与“非测试”及公用遥测中继(UTT)交换技术兼容。在这些情况下,都能良好运行。
2.一种无干扰的系统
基于电话的自动抄表系统通讯是相互无干扰的。即他们运行时,与客户使用电话没有冲突。使用电话检查器来识别电话是否占线或客户是否拿起电话听筒,如果系统传送数据时,客户电话占线,系统自动停止传送,稍后重新联系传送。一个合理安排的基于电话的自动抄表系统节省成本之处,可以通过许多方面说明,首先一点就是避免了无线电、光缆、电缆及其他系统的高成本大规模基本的建设,因为基于电话的系统使用了现存的通信网络。
基于电话的自动抄表系统诸多重要的优点之一是能在任意场所安装自动抄表装置,而不必在邻近现场安装。最初的系统通常都安装在周边地区还没有开发计划的商业或工业现场。基于电话的通讯系统还避免了为支撑大量电表群体的基础建设(一项造价昂贵的远程抄表方式)。

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