通信工程技術(shù)之PLC技術(shù)在智能電表中的應(yīng)用

  智能電表是人們多年來(lái)開(kāi)發(fā)用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程讀取電量以及電能的智能化儀器設(shè)備。它也是一個(gè)構(gòu)成遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的最基本、最重要的單元。而由智能電表組成的自動(dòng)抄表系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的一項(xiàng)重要的通信工程技術(shù)。

智能電表系統(tǒng)可以使電力供應(yīng)商在提高服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)降低管理成本，從而幫助公共事業(yè)服務(wù)提供者和政府降低電源損耗、優(yōu)化能源消耗、管理對(duì)寶貴能源的需求，并讓用戶(hù)有機(jī)會(huì)充分利用各種用電計(jì)劃（如分時(shí)電價(jià)）來(lái)節(jié)省開(kāi)支和享受多種便利。完善的智能電表系統(tǒng)將極大地方便人們的日常生活，同時(shí)提高電力能源的有效分配和利用，在建設(shè)“節(jié)能節(jié)約型”社會(huì)及“節(jié)能減排”的過(guò)程中產(chǎn)生巨大的商機(jī)和社會(huì)效益。

電力線(xiàn)載波通信系統(tǒng)是以電力傳輸線(xiàn)作為傳輸載波信號(hào)的媒介，這看起來(lái)似乎是一種便于實(shí)施并推廣的方案，但是電力傳輸線(xiàn)不是理想的載波信號(hào)傳輸媒介。電力線(xiàn)對(duì)載波信號(hào)有很大的衰減，同時(shí)電力線(xiàn)上有很多用電裝置產(chǎn)生的干擾，其干擾的總功率可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)載波信號(hào)的功率，有時(shí)高達(dá)數(shù)百倍，因此在電力線(xiàn)上建立可靠的通信系統(tǒng)非常具有挑戰(zhàn)意義。如果沒(méi)有良好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，往往會(huì)導(dǎo)致通信完全失敗或僅能以極低的數(shù)據(jù)傳輸率進(jìn)行通信。

智能電表的實(shí)現(xiàn)使用了以下幾種主要技術(shù)：電力線(xiàn)載波通信（PLC）技術(shù)、專(zhuān)用通信線(xiàn)路（如RS485總線(xiàn)技術(shù)等）以及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等。目前電力線(xiàn)載波通信技術(shù)是AMR的主流技術(shù)，因此智能電表的發(fā)展和推廣 將與電力線(xiàn)載波通信技術(shù)的發(fā)展有著緊密的關(guān)系。

盡管實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)的硬件條件及資源逐漸改善，但是由于電力線(xiàn)通信的特殊性，特別是中國(guó)的電力線(xiàn)狀況的特殊性，如果沒(méi)有一個(gè)良好的設(shè)計(jì)（包括數(shù)字信號(hào)處理算法以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理等），電力線(xiàn)載波通信還是難以保證其性能的可靠，以及大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

這在十多年來(lái)中國(guó)電力線(xiàn)載波通信的發(fā)展歷史中有所體現(xiàn)。以前有的技術(shù)方案低估了電力線(xiàn)載波通信的困難，事先未經(jīng)過(guò)大量的研究分析和計(jì)算機(jī)模擬及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)就投入使用，還有一些技術(shù)方案則照搬用于無(wú)線(xiàn)通信的技術(shù)方案或者某些在國(guó)外電力線(xiàn)上有效的電力線(xiàn)通信方案。

經(jīng)過(guò)這十多年來(lái)的摸索以及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的積累，越來(lái)越多的業(yè)內(nèi)人士逐漸達(dá)成了以下幾點(diǎn)共識(shí)：國(guó)外電力線(xiàn)上的有效技術(shù)在中國(guó)未必完全適用；在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域中有效的技術(shù)，未必能適用于電力線(xiàn)通信；一個(gè)有生命力的電力載波通信技術(shù)方案必須引入網(wǎng)絡(luò)通信的要素。

隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的電力載波技術(shù)逐漸采用專(zhuān)用的集成電路芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且從簡(jiǎn)單的專(zhuān)用芯片發(fā)展到具有內(nèi)嵌多個(gè)CPU內(nèi)核的多功能系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）。先進(jìn)的載波通信芯片具有強(qiáng)大的計(jì)算處理能力，使得大規(guī)模通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)及管理成為可能。

以上的前兩點(diǎn)告訴我們不能機(jī)械地照搬不同區(qū)域和不同領(lǐng)域的技術(shù)或方案，第三點(diǎn)預(yù)示了電力載波通信技術(shù)發(fā)展的方向并提示我們沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)功能的技術(shù)方案是很難大規(guī)模推廣并具競(jìng)爭(zhēng)力。今后，電力線(xiàn)載波技術(shù)將進(jìn)一步提高集成度并降低成本，同時(shí)還會(huì)向多功能綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的方向發(fā)展，控制響應(yīng)速度或通信速度將進(jìn)一步得到提高，而分布式處理模式將大大加快這一進(jìn)程。

早期的電力線(xiàn)載波通信技術(shù)多以分立元件和通用的集成電路芯片實(shí)現(xiàn)。由于當(dāng)時(shí)硬件資源有限，不能利用先進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)產(chǎn)生復(fù)雜的載波信號(hào)以及處理接收到的載波信號(hào)，更不用說(shuō)在電力線(xiàn)上組成大規(guī)模的通信網(wǎng)絡(luò)了，所以早期的載波通信系統(tǒng)多僅能實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的簡(jiǎn)單通信以及小規(guī)模的系統(tǒng)。