"Новости Электротехники N4(28)"AMR в России Нестандартный подход к сбору данных

	< Предыдущая ] [ Следующая >	Журнал №4(28) 2004


	AMR в России Нестандартный подход к сбору данных Николай Батраков, руководитель направления, ООО «Фирма Инкотекс» AMR (Automatic meter reading) – система автоматического считывания показаний счетчиков – так в мировой практике обозначают АСКУЭ для бытовых потребителей. При их разработке соблюдаются два базовых принципа: система должна быть окупаемой и функционировать с повышенной надежностью. Инфраструктура российской проводной связи развита слабо, поэтому электрические распределительные сети напряжения ~220 В/ 50 Гц вызывают к себе повышенный интерес как среда передачи данных. Распределительные сети низкого напряжения в России отличаются от типичных европейских и американских сетей намного большей протяженностью и разветвленностью, более высоким уровнем шумов и высокой скоростью затухания высокочастотных сигналов. Совокупность этих факторов – серьезный вызов разработчикам AMR систем. В настоящее время системы сбора данных типа «Меркурий PLC» успешно проходят испытания в Москве и Московской области. Компания «Инкотекс» в третьем квартале 2004 г. развернула массовое производство недорогих однофазных и трехфазных многотарифных счетчиков типа «Меркурий-200» и «Меркурий-230» на микроконтроллерах MSP430FE425 со встроенными модемами и концентраторов «Меркурий-225». Широкополосные сигналы – ключ к высокой помехоустойчивости Специалисты по AMR признают, что только широкополосные сигналы и способы модуляции в состоянии обеспечить приемлемые помехоустойчивость и дальнодействие при передаче данных без дополнительных ступеней ретрансляции в такой «суровой» среде как распределительные электросети низкого напряжения. Однако до сих пор массовому применению сигналов этого класса в задачах AMR препятствовали сравнительно высокие стоимость и энергопотребление универсальных и специализированных цифровых сигнальных процессоров, способных обработать в реальном масштабе времени сигнал с шириной полосы порядка десятков килогерц. Несимметричное сигнальное множество – ключ к низкой стоимости Уже год компания «Инкотекс» работает над решением проблемы использования широкополосных сигналов в AMR. В составе системы сбора данных «Меркурий PLC» (как и многих других систем аналогичного назначения): один концентратор и до 1000 счетчиков электроэнергии со встроенными модемами. Основная роль концентратора – центрального узла системы – в обеспечении временной синхронизации передатчиков подчиненных узлов, необходимой для разнесения во времени их сигналов. Все данные в системе передаются строго периодически пакетами по 64 бита, и в случае сильных помех концентратор может накапливать сигнал для повышения рабочего соотношения сигнал/шум. Чувствительность системы по соотношению сигнал/шум составляет около 20 dB, а по затуханию – около 60 dB, что позволяет сигналам модемов легко преодолевать 20 этажей современного жилого здания. Обмен данными между счетчиками и концентратором в системе происходит с помощью широкополосных сигналов с различной модуляцией. Сигнал концентратора использует модуляцию вида PSK с расширением спектра за счет скачков частоты, а сигналы встроенных модемов используют модуляцию вида OFDM. Такое несимметричное решение позволило реализовать цифровой приемопередатчик встроенного в счетчик модема на недорогом универсальном микромощном контроллере MSP430F1232 от Texas Instruments. При работе на излучение микроконтроллер не занимается синтезом сложного OFDM-сигнала «на лету», что ему не по силам, а просто-напросто «проигрывает» одну из двух заранее записанных в его память сигнальных таблиц. В режиме приема микроконтроллер реализует алгоритм простого узкополосного цифрового PSK-приемника с программным переключением частоты приема. В концентраторе используется DSP TMS320VC5409 с частотой ядра 64 МГц. В системе полоса частот в обоих направлениях – 20-95 кГц (CENELEC-A), амплитуды сигналов – около 1 В. Для упрощения процедур битовой синхронизации в качестве меток системного времени используются моменты пересечения нуля сетевым напряжением. Сверхмедленная передача данных – ключ к значительной экономичности На практике в большинстве случаев счетчик электроэнергии можно рассматривать как крайне низкоскоростной источник информации, порождающий всего несколько байт данных в месяц. В системе «Меркурий PLC» это обстоятельство используется для предельного занижения скорости передачи данных на стороне встроенного модема, которая в большинстве случаев составляет доли бита в секунду. Фактически, передатчик модема работает в режиме излучения коротких (3,2 мс) шумоподобных «вспышек» с большими интервалами (порядка 5 с) между ними. Это обстоятельство позволяет запитать мощный (250 мА в импульсе) выходной драйвер встроенного модема от накопительных конденсаторов, энергия в которых медленно возобновляется в промежутках между «вспышками» излучения. При этом ток потребления встроенного модема почти полностью определяется током потребления цифрового приемника, который составляет около 8 мА при напряжении питания 3,6 В. Это в свою очередь позволяет запитать модем от недорогого сетевого источника с балластным конденсатором. Встроенный модем выполняется в виде дочерней платы для установки в счетчик. Вместе с сетевым блоком питания её габариты составляют 70x50x16 мм. Счетчик может работать как сам по себе, так и с установленным в него модемом. ООО «Фирма Инкотекс» 105484, Москва, 16-я Парковая ул., 26 Тел./ факс: (095) 780-77-42, 780-77-38 www.incotex.ru firma@incotex.ru