基于低压载波的用电信息采集中继装置的研究

林胥登，袁 丹

（国网浙江宁波市鄞州区供电公司，浙江 宁波 315100）

1 背景介绍

建设自动化系统时，终端通信是最重要的组成部分。安装终端时，总会遇到公网信号盲区，如小区地下室，会造成自动化系统无法和终端相互通信[1]。可利用三种传统方案解决上述问题。

（1）加长终端天线，并把终端天线引伸到室外，室外的信号比较强。该方案的困难之处在于需要重新布局天线，且要根据现场状况确定是否能顺利实施。该方案会受到建筑结构、到目的地的距离及与住户们的调节等方面的限制。施工过程较复杂，产生的成本也相对较高。

（2）利用信号放大器。该方案适合信号较弱的区域。如果是信号盲区，则不能使用信号放大器。

（3）利用载波转GPRS设备。利用载波转GPRS设备，再经过高速载波透传的形式在信号较好的区域安装远程通信模块，使远程通信模块的信号变强，以提高集中器和主站之间的通信率和稳定性[2]。这种设备把对电力线当作通信介质，可大大减少施工工作量；合理选择载波通信的频率，利用过零点传输的方式，保持远距离通信的稳定；支持透明传输，可兼容不同相关协议的要求；主/从模块和多频点之间相互结合，既提高了通信效率，又满足了相同台区安装多个设备的要求；输入电压设计，以满足不同环境的用电需求；适应串口速率，可兼容不同厂家生产的设备，设备结构如图1所示。但该方法只能实现一对一功能，一个集中器对应一个载波转GPRS设备，由于配电房往往存在多个集中器，因此容易造成载波信号相互干扰，导致数据传输中断，同时该设备无法实现地下室作业人员与后台主站人员的通话功能[3]。

本文研制了基于低压载波的用电信息采集中继装置，在载波转GPRS模块的基础上，融入载波转WiFi模块，实现地下室信号盲区用电信息的采集及IP通话功能。

图1 设备结构图

2 装置设计

该装置由主机模块、从机模块、电力猫模块、通信模块及串口转接模块组成，可实现以下两方面功能。第一，多个终端的数据同时采集。该功能的主要串口转接模块安装在采集设备上，替换原GPRS通信模块，通过网线把从机模块和串口转接模块进行连接，利用串口转接模块将串口数据以及端口的情况经网线向从机模块进行传输；在相同台区基站信号较强的地方安装主机模块，把集中器的GPRS模块向通信模块上安装，通过网线把通信模块和主机模块进行连接；主机模块和从机模块之间经过电力线载实现远程数据传输，主模块兼容GPRS、3G及4G等通信模块，如图2所示。

第二，载波转WiFi，如图3所示。通过4G路由器接收无线信号，再通过网线连接主机模块中的电力猫模块，电力猫模块通过电力线将WiFi信号传输至地下室信号盲区，再由从机释放WiFi信号，最终实现地下室的WiFi信号覆盖，作业人员通过连接WiFi，使用IP电话实现与后台主站人员的实时通话。

将两个功能综合在一起，形成基于低压载波的用电信息采集中继装置，结构如图4所示。

图2 多终端数据采集功能设计图

图3 载波转WiFi功能设计图

图4 基于低压载波的用电信息采集中继装置整体结构图

3 装置应用

具体实施中，首先把GPRS远程通信模块从集中器上取下，然后把串口转接模块安装在原GPRS远程通信模块的位置上，如图5所示。把取下的天线和GPRS远程通信模块留着备用。

图5 中继装置的多终端数据采集载波模块

串口转接模块在集中器上安装后，电源指示灯就会亮起。每当集中器的数据进行收、发相交时，指示灯就会出现交替闪烁的情况。通过从机模块向集中器最近的位置进行安装，串口转接模块的连接头在从机模块的左端进行连接，通过集中器的末端或者接线盒来实现取电功能。

机模块在通电后，电源指示灯亮起，载波再传导指示灯开始闪烁，闪烁的频率大概为每秒两次。当从机模块与串口转接模块的数据进行收、发相交时，串口接受信息后，传导指示灯就会交替闪烁。当从机模块与主机模块通过载波数据进行收、发相交时，载波接收信息后，传导指示灯就会交替闪烁。

在GPRS、CDMA信号较强的表箱上安装主机模块。主机模块通过表箱的末尾和接线盒等电源处进行取电，安装时，从机模块和主机模块必须确保在相同台区。主机模块通电后，电源指示灯亮起，接收到载波信号后，传导指示灯闪烁，闪烁频率和主机保持相同。假如没有接受到载波信号，主模块的电源灯、载波接收灯及载波发送灯都会亮起。

当主机模块与GPRS远程模块进行收、发相交时，串口接受信息后，传导指示灯就会交替闪烁。当主机模块和从机模块通过载波数据进行收、发相交时，载波接收信息后，传导指示灯就会交替闪烁。

采取现有的载波转WiFi产品，如华为电力猫，利用电力载波将WiFi信号引入地下室，最后通过WiFi信号，使用手机拨打IP电话实现与后台的通话及对接。中继装置的IP通话载波模块如图6所示。

图6 中继装置的IP通话载波模块

4 结 论

本文在载波转GPRS模块的基础上，融入载波转WiFi模块，实现地下室信号盲区用电信息的采集及IP通话功能，实现多对多功能，且减少了载波信号相互干扰。