【摘要】：在我國能源行業(yè),對指標(biāo)數(shù)據(jù)的測量和管理當(dāng)前基本上都是人工來完成,即由測量人員到現(xiàn)場抄讀計量設(shè)備的讀數(shù)。這種抄表和測量方式效率低下,耗費人力物力較大,數(shù)據(jù)抄錄時間跨度長。隨著通信和計算機技術(shù)的發(fā)展,對于民用和工業(yè)控制領(lǐng)域的能源指標(biāo)進行傳統(tǒng)的本地人工測量,已經(jīng)不能滿足實際的需求。 近十年以來,能源行業(yè)的計量設(shè)備在技術(shù)上有了較大的提升,本文應(yīng)用背景在計量設(shè)備的內(nèi)核配上通信模塊,可以實時讀取用戶的能源消耗數(shù)據(jù)。通信模塊的使用和普及,使得計量方法逐步從人工方式轉(zhuǎn)向了遠程方式。這樣不但提升了測量效率,節(jié)約了人力開支,還能實時監(jiān)控各個用戶的消耗情況,有利于管理部門及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施進行處理。由于適應(yīng)于市場需求,遠程測量方法已經(jīng)成為了行業(yè)內(nèi)事實上的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)措施。就目前而言,遠程測量只是在部分地區(qū)進行了實驗性的應(yīng)用。究其原因,一方面是測量信號傳輸?shù)姆绞讲煌?沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)且各有缺點;更主要的原因在于沒有穩(wěn)定的技術(shù)框架從理論和實踐上都對實際系統(tǒng)作出指導(dǎo)。因此,本文所研究設(shè)計的高性能低成本的遠程測量方式和標(biāo)準(zhǔn),可以成為更好的推廣運用遠程測量。 遠程測量當(dāng)中,對水電指標(biāo)的遠程測量是最為核心的內(nèi)容。遠程水電測量面臨網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開發(fā)平臺各異以及目標(biāo)節(jié)點繁多等復(fù)雜環(huán)境,如何對之進行有效測量是一個極具應(yīng)用價值的研究課題。在現(xiàn)有遠程測量技術(shù)的基礎(chǔ)上,本文基于數(shù)理統(tǒng)計方法提出一種數(shù)據(jù)分析模型,將數(shù)據(jù)分析模型與低壓電力線載波技術(shù)、中間件技術(shù)、實時嵌入式LINUX操作系統(tǒng)等技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計了一種具有一定通用性的遠程數(shù)據(jù)測量技術(shù)框架。在技術(shù)框架的基礎(chǔ)之上,提出一個可以用于自動化遠程測量能源指標(biāo)數(shù)據(jù)的商用化系統(tǒng),該系統(tǒng)是一種多用戶系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)上多個用戶可對該系統(tǒng)進行操作處理,且不受時間和地域的限制,提高了現(xiàn)場設(shè)備的利用率和測量的效率。 本文首先對將要提出的技術(shù)框架進行解析說明,然后對構(gòu)成該框架的各項高端技術(shù)一一進行了詳細的論證分析,例如低壓電力線載波技術(shù)、中間件技術(shù)、采用了嵌入式Linux的集中式設(shè)備技術(shù)等,接著,研究了數(shù)據(jù)分析模型是怎樣把計量設(shè)備的原始數(shù)據(jù)進行一系列復(fù)雜的轉(zhuǎn)換、從而得到系統(tǒng)所需要的指標(biāo)數(shù)據(jù)的。同時基于理論的研究,結(jié)合某大型國有能源公司應(yīng)用案例,本文利用所提出的框架和技術(shù),設(shè)計出了一個遠程測量實用商業(yè)系統(tǒng),實現(xiàn)水、電、燃氣等計量數(shù)據(jù)的遠程精準(zhǔn)測量,并對該系統(tǒng)在某能源企業(yè)現(xiàn)場使用前后的測量效果進行了比較,對該系統(tǒng)的安裝和運行情況也進行了解析。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP274;TP368.1
【圖文】：

圖 2.1 遠程水電測量技術(shù)框架壓電力線載波技術(shù)壓電力線載波技術(shù)簡介電力線載波通信（PLC）是電力系統(tǒng)特有的、基本的通信方式解調(diào)器對信號進行調(diào)制，把信號加載到現(xiàn)有電力線，通過載波信號進行高速傳輸[18]。PLC 可以高速傳輸數(shù)據(jù)、語音、圖像等主要采用擴頻（SSC）技術(shù)和 OFDM 技術(shù)，具有信號干擾強、阻抗特性復(fù)雜的特點。與其他通信方式相比，低壓電力線載波輸載體，具有數(shù)據(jù)傳輸可靠、投資少、施工期短、無需再鋪設(shè)來越被廣泛的應(yīng)用于測量領(lǐng)域。電力線傳輸具有較高穩(wěn)定性，一個辦公室內(nèi)數(shù)臺計算機連接成一個小型局域網(wǎng)，也可實現(xiàn)若可靠通信功能。低壓電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)理想的拓撲結(jié)構(gòu)是單結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示。載波芯片內(nèi)部集成化了載波通信所需的直

2.2 低壓電力線載波技術(shù)2.2.1 低壓電力線載波技術(shù)簡介低壓電力線載波通信（PLC）是電力系統(tǒng)特有的、基本的通信方式，它利用專用調(diào)制解調(diào)器對信號進行調(diào)制，把信號加載到現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進行高速傳輸[18]。PLC 可以高速傳輸數(shù)據(jù)、語音、圖像等多媒體業(yè)務(wù)信號，主要采用擴頻（SSC）技術(shù)和 OFDM 技術(shù)，具有信號干擾強、信號衰減大、輸入阻抗特性復(fù)雜的特點。與其他通信方式相比，低壓電力線載波通信以電力線為傳輸載體，具有數(shù)據(jù)傳輸可靠、投資少、施工期短、無需再鋪設(shè)信號線等優(yōu)點，越來越被廣泛的應(yīng)用于測量領(lǐng)域。電力線傳輸具有較高穩(wěn)定性，通過電力線即可將一個辦公室內(nèi)數(shù)臺計算機連接成一個小型局域網(wǎng)，也可實現(xiàn)若干間辦公室之間的可靠通信功能。低壓電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)理想的拓撲結(jié)構(gòu)是單總線，其通信原理結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示。載波芯片內(nèi)部集成化了載波通信所需的直序擴頻調(diào)制電路，外圍配置電路包括功率放大電路、接收電路、濾波整形電路等等，載波通信的距離與外圍電路的設(shè)計、功率大小有所相關(guān)。

據(jù)信息進行偽隨機編碼調(diào)制，使其占有遠遠超過傳送信息所需的最小帶端則采用相同的編碼進行解調(diào)及相關(guān)處理，然后恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。與相反，擴頻通信先擴展頻譜，再進行寬帶通信，解調(diào)數(shù)據(jù)是在相關(guān)處理帶之后。因此，擴頻通信具有偽隨機編碼調(diào)制和信號相關(guān)處理兩大特點于這兩大特點，擴頻通信具有許多優(yōu)點，如抗干擾、抗噪聲、抗多徑衰址復(fù)用和任意選址、高精度測量等[19]。它作為新型的通信方式，得到了和廣泛利用。擴頻通信的原理如圖 2.3 和圖 2.4 所示。

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