配電綜合測控儀通信模塊的設計

0 引言

隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，眾多具有節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)監測設備來(lái)實(shí)現用電數據的管理和分析。而單個(gè)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度中心主站，供調度人員或調度軟件分析和處理，以進(jìn)行合理的電網(wǎng)調度和事故處理。但配電房地理位置的分散性使配電網(wǎng)數據傳輸網(wǎng)絡(luò )的建設和擴展非常困難。

　　傳統的解決方法是利用覆蓋面廣的電話(huà)線(xiàn)路進(jìn)行配電網(wǎng)數據的傳輸，但它有容量小、速度慢等缺點(diǎn)，隨著(zhù)用電設備和配電房數量的日益增長(cháng)，已經(jīng)滿(mǎn)足不了配電網(wǎng)調度自動(dòng)化系統的數據傳輸要求。近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)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據傳輸網(wǎng)絡(luò )等優(yōu)點(diǎn)更適合配電網(wǎng)的數據傳輸。本文就給出了這樣一種基于CDMA 1X網(wǎng)絡(luò )的配電綜合測控儀無(wú)線(xiàn)通信模塊設計方案。

　　1通信模塊工作過(guò)程

　　本配電綜合測控儀發(fā)送電網(wǎng)參數信息到調度中心的通信過(guò)程示意圖見(jiàn)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(shí)時(shí)操作系統結合的開(kāi)發(fā)平臺，來(lái)實(shí)現配電網(wǎng)數據采集功能、電網(wǎng)參數計算功能、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將要傳送給上位機的電網(wǎng)參數數據組裝成幀，通過(guò)串行口傳送到H7710DTU無(wú)線(xiàn)數據傳輸單元。對于H7710DTU而言，此幀即為用戶(hù)數據，它自動(dòng)將用戶(hù)數據組裝成符合IS-95A、IS-95BCDMA空中接口標準的數據幀，并通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送出去。接下來(lái)H7920 CDMA 1X路由器接收到與之建立無(wú)線(xiàn)連接的H7710DTU發(fā)送的數據幀后，按照IS-95A、IS-95B標準自動(dòng)將用戶(hù)數據從幀中取出，并通過(guò)RJ-45網(wǎng)口傳送給上位機做處理。系統中的H7710DTU和H7920 CDMA 1X路由器所構成的用于配電綜合測控儀和調度中心之間數據傳輸的透明通道，可以完成用戶(hù)數據的可靠交付。

　　圖1中只給出一個(gè)配電綜合測控儀與調度中心主機的連接，實(shí)際上可隨意擴展配電綜合測控儀的數量，只要多點(diǎn)同時(shí)傳輸的數據量不超過(guò)100 kB／s(CDMA 1X的實(shí)際應用帶寬)。

　　由圖1可以看出，本文設計的無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)路由器構成的無(wú)線(xiàn)數據通道部分、調度中心主機中的上位機軟件部分。其中無(wú)線(xiàn)數據通道部分是其它兩部分的通信基礎，用以完成網(wǎng)絡(luò )層、數據鏈路層和物理層功能，負責建立和維護一個(gè)(或多個(gè))下位機到上位機之間的數據通道，此部分一經(jīng)配置好即可自動(dòng)工作。上、下位機作為對等的通信實(shí)體，處于應用層，不需要考慮下層數據通道的具體工作過(guò)程，只須通過(guò)串口或網(wǎng)口輸入輸出用戶(hù)數據即可，下位機主要負責將電網(wǎng)參數數據按電力通信規約組織成幀進(jìn)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約提取幀中電網(wǎng)參數數據并通過(guò)發(fā)命令給下位機來(lái)控制相關(guān)設備的動(dòng)作。

　　2無(wú)線(xiàn)數據傳輸通道的配置

　　本文方案中的無(wú)線(xiàn)數據傳輸通道由深圳宏電技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司的H7710DTU無(wú)線(xiàn)數據傳輸單元和H7920無(wú)線(xiàn)路由器兩部分構成。其中的DTU是專(zhuān)門(mén)用于將串口數據通過(guò)GPRS或CDMA 1X網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳送的無(wú)線(xiàn)設備。而無(wú)線(xiàn)路由器則是一種基于GPRS／CDMA1X公用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )平臺通過(guò)無(wú)線(xiàn)接入Internet的網(wǎng)絡(luò )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，分別為：移動(dòng)服務(wù)中心設置、數據終端單元設置、數據服務(wù)中心設置(DSC)、用戶(hù)串口設置。

　　移動(dòng)服務(wù)中心用來(lái)保存移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)信息，第一類(lèi)是服務(wù)代碼，即為各移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商提供的公用統一接入號碼，聯(lián)通CDMA用戶(hù)設置為號碼“#777”；另一類(lèi)就是用戶(hù)名稱(chēng)和用戶(hù)密碼，用于在撥號過(guò)程中驗證身份，聯(lián)通CDMA用戶(hù)設置為“card”，密碼也為“card。

　　數據終端單元用來(lái)區分多個(gè)DTU，主要包括：a．DTU身份識別碼，給DTU終端取一個(gè)名稱(chēng)，以方便用戶(hù)在中心端識別。b．本地通訊端口，指DTU收發(fā)數據的本地通訊端口號。

　　數據服務(wù)中心用來(lái)指定DTU要建立連接的數據服務(wù)中心(DSC)信息，主要包括把DSC服務(wù)器接入Internet所獲得的公網(wǎng)IP地址和DSC服務(wù)器的通訊端口號。

　　用戶(hù)串口設置用來(lái)匹配用戶(hù)端串口的輸入方式，主要包括波特率、數據位、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(xiàn)，DTU就會(huì )自動(dòng)撥號并與H7920無(wú)線(xiàn)路由器建立數據連接通道。

　　2.2 H7920無(wú)線(xiàn)路由器的配置

　　H7920無(wú)線(xiàn)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(luò )參數設置和路由參數設置。

　　網(wǎng)絡(luò )參數設置用來(lái)指定無(wú)線(xiàn)路由器所連接的局域網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )信息，主要包括：a．局域網(wǎng)接口參數，可根據需要配置局域網(wǎng)絡(luò )IP地址。b．移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )參數，與H7710DTU的移動(dòng)服務(wù)中心設置相同。

　　路由參數設置是指通過(guò)路由表來(lái)確定IP數據包需要發(fā)往的物理接口地址。如果用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )有多個(gè)路由器和子網(wǎng)，就需要啟用路由表，以使數據包能走恰當的路徑，且使不同的子網(wǎng)間能互相通訊。

　　H7920無(wú)線(xiàn)移動(dòng)路由器在接通電源后，會(huì )立即檢測運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )，并在確定網(wǎng)絡(luò )信號正常的前提下，按所設定的號碼(中國聯(lián)通：#777)向運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器進(jìn)行撥號連接，然后在經(jīng)過(guò)一系列的協(xié)議認證，且用戶(hù)名／密碼驗證通過(guò)后，運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器會(huì )分配一個(gè)IP地址給移動(dòng)路由器，至此PPP撥號連接完成。