载波转GPRS模块的研究和应用

(广东电网有限责任公司潮州供电局 广东 潮州 521000)

一、概述

在用电信息采集通信系统中，集中器、配变终端通常采用移动无线公网作为上行通信方式，但有些终端安装的地方，例如地下室以及山区等存在移动通信基站信号未覆盖或者信号较差的情况，造成终端无法正常上报主站采集终端数据。

针对上述问题，载波转GPRS模块采用成熟的高速载波通信方案，将终端设备需要上报数据通过电力线传输给信号较好的地主模块上报主站，再通过移动网络上报到主站，降低现场施工的工作量。

二、适用范围

载波转GPRS模块适用于接口定义、结构符合国网规范Q/GDW 375.2-2009和Q/GDW 1375.2-2013《电力用户用电信息采集系统型式规范 第二部分：集中器型式规范》的专变终端、集中器等高供高计、高供低计、低供低计设备。

载波转GPRS模块的主、从机通过电力线载波信号进行通信，只要主、从机安装到同一供电线路上就可正常工作，目前设备支持正常工作电压AC90V～286V。

需要注意的是，主、从机之间载波信号通信线路不能经过变压器、互感器等，载波信号经过这些设备会造成信号极大衰减，造成通信不稳定、设备不上线问题。

三、载波转GPRS模块的功能特点和技术优势

(一)功能特点。(1)实现无信号配变台区低压用户集中抄表数据上报；(2)具有与主站实时通信功能；(3)支持停电上报；(4)本地信道采用低压电力线高速载波通信技术；(5)远程信道可采用GPRS、CDMA、3G、4G等通信模块，接口定义、结构满足Q/GDW 375.2-2009和Q/GDW 1375.2-2013《电力用户用电信息采集系统型式规范 第二部分：集中器型式规范》。

(二)技术优势。(1)使用电力线作为通信介质，降低施工安装工作量；(2)合理的选择载波通信频率，保证通信稳定可靠；(3)支持透明传输，能够兼容不同规约协议要求；(4)多频点和主/从机相位识别相结合，提高通信效率同时满足同一台区安装多套设备需求；(5)宽输入电压设计，满足不同用电环境需求。

四、性能指标

(一)工作电压。工作电压：AC90V～286V；电压频率：(50±2.5)Hz。

(二)外形尺寸。主机：150mm(长)×120mm(宽)×54mm(高)；从机：150mm(长)×120mm(宽)×54mm(高)；13规范GPRS模块：75mm(长)×69mm(宽)×36.5mm(高)。

(三)工作环境。工作温度：-40℃～+85℃；工作湿度：≤95%。

(四)技术参数。通信规约：透明传输；载波接收灵敏度：≤1mV；调制方式：BFSK；功耗：从机：3W(静态)、8W(动态)；主机：3W(静态)、9W(动态)；使用寿命：≥10年。

五、产品系统连接图

六、接口规范

(一)从机与终端网络接口定义。网络接口定义满足Q/GDW 375.2-2009和Q/GDW 1375.2-2013《电力用户用电信息采集系统型式规范：集中器型式规范》中关于网络接口定义要求。

(二)GPRS通信模块和主机接口定义。载波转GPRS模块和主机接口定义满足Q/GDW 375.2-2009和Q/GDW 1375.2-2013《电力用户用电信息采集系统型式规范：集中器型式规范》中关于远程通信模块接口管脚定义表的引脚定义要求，可以安装满足此要求的远程通信模块。

七、安装方法

(一)网口转换模块安装。网口转接模块安装到从机上，通过网线连接到集中器、专变终端等设备的网口，原集中器GPRS通信模块和天线不动。

网口转接模块安装到从机上后，转接模块电源指示灯亮。模块和集中器有数据交互时，转接模块收、发指示灯闪烁。

(二)从机安装。从机靠近集中器位置安装，通过网口和终端通信，从机供电从集中器表尾端子或接线盒处取电。

从机通电后，电源指示灯亮(左边-红色)，载波发送指示灯闪烁(闪烁频率：2次/秒左右)。从机和串口转接模块有数据交互，串口接收、发送指示灯闪烁。从机和主机有载波数据交互时，载波接收、发送指示灯闪烁。

(三)主机安装。主机安装在GPRS、CDMA、3G、4G信号较好的位置(可通过手机判定基站信号情况，手机信号显示3-4格表示信号良好)，主机从电表箱空开、接线盒等有220V交流电地方取电，安装时要确保主、从机在同一台区同一相。

打开主机下部透明盖板，把包装盒配套的GPRS模块安装在对应的插针上。主机通电后，电源指示灯亮(左边-红色)，当收到载波信号时载波发送指示灯闪烁(闪烁频率与主机相同)，如果没有载波信号，主机左边3个灯常亮(电源灯、载波接收灯、载波发送灯)。当主机和GPRS通信模块有数据交互时，串口接收、发送指示灯闪烁。当主机和从机有载波数据交互时，载波接收、发送指示灯闪烁，GPRS模块电源指示灯亮，当主机或主站与GPRS通信模块有数据交互时，GPRS通信模块串口接收、发送指示灯闪烁。

八、状态指示

(一)主机状态指示

图2 主机状态指示

电源——主机上电指示灯，红色。灯亮时，表示模块上电；灯灭时，表示模块失电。载波收——主机载波数据通信指示灯，绿色。绿灯闪烁时，表示模块载波接收数据。载波发——主机载波数据通信指示灯，红色。红灯闪烁时，表示模块载波发送数据。信号强——主机移动信号强度指示灯，绿灯亮，表示移动信号很好，可以正常通信。信号弱——主机移动信号强度指示灯，红灯亮，表示移动信号弱，移动通信不稳定。

(二)从机状态指示

图3 从机状态指示

电源灯——从机上电指示灯，红色。灯亮时，表示模块上电；灯灭时，表示模块失电。载波接收灯——从机载波数据通信指示灯，红色。红灯闪烁时，表示模块载波接收数据。载波发送灯——从机载波数据通信指示灯，绿色。绿灯闪烁时，表示模块载波发送数据。串口接收灯——从机载波数据通信指示灯，红色。红灯闪烁时，表示模块串口接收数据。串口发送灯——从机载波数据通信指示灯，绿色。绿灯闪烁时，表示模块串口发送数据。

从机上电后，载波发送灯一直闪烁；从机上电后收到主机的信号后载波接收灯一直闪烁，这说明载波信号很好，能够正常进行数据传输，如果从机载波接收灯不闪烁说明不能同主机正常通讯。

九、参数设置

(一)串口方案载波转GPRS模块设置。串口方案目前有三个硬件版本，V1.00.01和V1.00.02使用时需要配置串口波特率，从机默认波特率为115200。如果是V1.00.03版本及以后的版本，波特率为自适应，不需要设置。因为有不同频点设备，相互之间不能响应，所以主、从机地址也不需要做修改。

(二)网口方案载波转GPRS模块设置(2016年10月份之前)。网口方案载波转GPRS主要解决09规范专变终端GPRS模块大小不兼容的问题，只要是有网络接口的终端都可以使用此方案。该方案包含网口转接板、主机、从机、专用通信模块(GPRS模块和CDMA模块使用时提前确认)。网口转接板：安装在载波从机上，通过网线和终端的网口相连。专用GPRS模块：安装到主机上。载波主机和载波从机通过电力线载波通信，选择合适位置进行安装。

(三)网口方案载波转GPRS模块设置(2016年10月份之后)。2016年10月份及之后网络方案的主从机载波程序进行修改，改动点为载波主从机检测到设备上线之后载波不再持续进行通讯，只有终端和主站之间有数据通讯时载波收发灯会亮。拨号程序和参数配置改到主机内部，所有主站IP、端口号、APN等参数需要配置到主机中。

和之前版本区分标准有：载波主机、从机、转接板外壳顶部会贴有“网络”字样的纸贴；网口转接板软件版本为2016年9月28，主从机软件版本为2016年10月19；工厂发货之前已经配置过主机的会在主机上贴主站IP、端口号、APN等参数。

(四)设备上线判断标准。(1)终端界面上出现大写“L”、“E”标志终端上线，13规范终端液晶屏右边的运行灯会闪；(2)主机上的GPRS模块NET灯闪烁；(3)载波从机和载波主机上的载波灯不亮，数据传输时才亮；(4)载波从机上的网口转接板NET灯亮，表示终端参数配置正确；(5)载波从机的网口转接板NET灯不亮，终端参数配置不对或不支持网络通信；(6)尽量保证主机上铭牌信号强的指示灯亮。

十、现场问题及应对办法

(一)台区串扰问题。如果现场出现一台变压器下需要安装多套模块，以及相邻台区安装多套模块的问题，会出现不同设备之间载波信号相互干扰，导致不同设备的不能正常载波通信、上线。针对相同台区或相邻台区安装多套设备问题，需要跟产品公司申请不同载波频率的设备，目前共有5个频点设备。不同频率的设备，在硬件和软件方面都不相同。

(二)主、从机不上电。主、从机上电后，电源指示灯会常亮。如果该灯不亮说明模块没有电源供电或者供电电路问题。出现的原因可能是电源线接触不好。这就首先要查看接线端子是否扭紧安装牢靠，再查看防水段子卡扣是否扣紧；查看压线端是否虚接，由于电源另一端铜丝较细，会存在压线不紧问题。

(三)主、从机不能正常通信。主、从机上电后，载波发送灯一直闪烁；主机上电后收到从机的信号后载波接收灯一直闪烁，这说明载波信号很好，能够正常进行数据传输，如果主机载波接收灯不闪烁表明不能与主模块正常通讯。

问题出现的原因主要有以下3个：(1)主从机不在同一台区，如果一个楼宇等有两台变压器等特殊情况，需要查看主机安装位置和从机在不在一个台区。如果不在同一台区，需要调整为同一台区。(2)主从机不在同一相，如果是不在同一相位，需要两个人配合使用目前掌机和抄控器，分别在主、从机相线上加一个抄控器，其中一端使用掌机发抄表命令，另一端使用电脑上位机监控，查看收到的载波信号是跨相抄读还是在同一相，不在同一相调整到同一相线上。(3)主从机地址不匹配，需要使用上位机软件和设置线设置成匹配地址，设置方法见6.3主从机地址设置。

(四)主、从机能正常通信，但设备不能上线。问题出现的原因主要有：(1)GPRS模块没有安装好，查看主机模块仓内GPRS模块插针是否有松动安装不到位问题。我司主机下部插座有两种规格型号，如果是矮插座，安装南网09、13规范GPRS模块会出现接触不良问题，就需要更换对应的主机。(2)主机安装位置基站信号不好，需要查看主机安装位置基站信号是否良好。可以使用手机查看，一般手机信号3格左右即可。

(五)串口方案和网口方案选择

所有终端优先使用网口方案，网口不能使用的设备使用串口方案。