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1、基于载波通信的公寓用电智能监控系统92TECHNOLOGY技术应用基于载波通信的公寓用电智能监控系统周文举王立志(鲁东大学实验室与设备管理处山东烟台264025)摘要:利用具有我国自主知识产权的载波抄表专用芯片PL3201,研究开发了公寓用电智能监控系统.该系统能够对各用电单元的瞬时功率进行监控，并将用电量数据传送，显示，保存，查询，刷新，可以利用保存的历史数据进行统计，绘制用电曲线,评选节能先进等操作，还可以对每个用电单元设置不同级别的用电权限，对越限用电单元进行报警并断电保护.本文给出了系统的工作原
2、理，硬件设计图以及部分关键软件流程图.关键词:载波通信;PL3201滥控系统;用电管理0前言高校学生宿舍公寓化后,随着人们的生活水平的提高，电脑，手机及各种电器的普及，宿舍内的各种电器增多，特别是一些大功率电器的使用,给人群集中的宿舍狭小空间带來了隐患，也给宿舍用电管理带來了难度•我们利用我国具有知识产权的,专用于载波抄表的SOC(SystemOnChip)芯片PL3201,研究开发了具有抄表和瞬时功率监控功能的用电管理系统，该系统能够对各用电单元的用电量数据进行接收，显示，保存，查询，刷新，可以利用保
3、存的历史数据进行统计，绘制用电曲线，评选节能先进等操作,可以对每个用电单元设置不同级别的用电权限，对越限用电进行越限报警，并对越限单元电源断电保护.本文就基于PL3201载波通信的学生公寓房间单元用电管理职能监控系统的设计与实现做一介绍.1系统工作原理1.1系统结构与数据传输流程在本监控系统分为管理主控单元和房间电能计量单元,分布结构如图1所示.管理主控机是一台PC机组成，在其屮装入管理主控软件，其功能是将房间电能计量控制单元上传的各种数据存人数据库,并完成对数据的查询，管理，分析，图1宿舍电能监控系统
4、结构图打印输出及对房间用电的控制操作，管理主控机单元通过PC机串行口与载波转换单元通信:载波转换单元主要由PL3201实现,它的作用是将管理主控机传送來的RS232信号转换成载波信号发送到电力线上，并接受电力线上的载波信号，将载波信号转换成RS232串行信号送给主控机，它与房间计量控制单元之间采用载波通信,通信方式为一对多的形式;房间电能计量控制单元也是rhPL3201组成，它们负责将用户用电量数据信息通过载波转换单元上传到管理主控机单元，并执行主控机单元传来的各种控制指令，例如超负荷断电,晚间定时定点
5、断电及定时送电等操作.该系统采用主从式通信协议，管理主控机单元为主机，房间电能计量控制单元为从机.主机与从机通信时，主机先呼叫某从机地址，唤醒被叫从机后，主，从两机之间进行数据交换，而未被呼叫的从机则继续处于等待状态•主机发送的信息可以传到多个从机或指定的从机,各从机发送的信息只能被主机接收•…管理主控机通过扫描各房间计量控制单元,实现对学生宿舍不同房间的用电状况进行监控.具体的工作流程如图1中的标号所示：①管理主控机通过PC机串行口向载波转换单元发送RS232串行指令：②载波转换单元接收指令后将指令载
6、波调制后传送给各个房间计量控制单元，该指令包含用户地址码：③各房间计量控制单元接受地址指令后与自己的固定地址码比较,只有接收的地址码与自己的固定地址码相同的房间计量控制单元才被唤醒，开始接受操作指令，其他房间计量控制单元由于接收到的地址码与自己的固定地址码不同,仍处于接收地址状态，对各种操作指令没有反应；④相应房间计量控制单元接收到操作指令后，进行相应的操作，向载波转换单元回送房间用电量数据，并对违章，欠费房间实施警告和断电控制等操作：⑤载波转换单元接收到数据后,将数据转换成RS232串行信号发送到管理
7、主控机，管理主控机将接收到房间数据存入房间用电量数据库.对不同的房间逐一发送不同的地址码,将完成所有房间的用电量数据的采集.启间电能讣量监控单元作为从机时刻监控启间的用电负荷安全，一旦有超负荷发生，及时发出警报并切断供电保证安全，在主机扫描查询时向主机冋传过载信号.1.2扩频载波通信的原理该系统载波通信釆用直接序列扩频(DireCtSequenceSpreadSpectrum,DSSS)7j式.直接序列扩频是直接利用具冇高码率的扩展频谱码序列，采用各种调制方式在发送端扩展信号的频谱，而在接收端,用相同的
8、扩频码序进行解码，把扩展宽的扩频信TECHNOLOGY技术应用93号还原成原始的信息.扩频通信的理论依据是仙农(Shannon)公式I:C=〃log2(l+尸/)上式中,C是信道容量;W是信号频带宽度;P是信号功率;N是白噪声功率.上式表明，在给定的信道容量C不变的条件下，频带宽度W与信噪比P/N按相反方向变化•即可通过增加频带宽度W的方法，换取在较低的信噪比P/N情况下传输信息，提高通信的抗干扰能力.直接序列扩频通信的原理如图2所示，其屮
