基于PLC的智能抄表系统编码方案的设计及实现.docx

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基于PLC的智能抄表系统编码方案的设计及实现

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郭新黄健安易焕银

摘?要：针对智能抄表系统中数据传输方式造成的数据不稳定、可靠性低的情况，提出了一种基于电力线载波通信（PowerLineCarrierCommunication，称PLC）传输技术的全局耦合准循环低密度奇偶校验（GloballyCoupledQuasi-Cyclic?Low-densityParity-check）GC-QC-LDPC码的编码方案。数值仿真结果表明，在AWGN信道和BPSK调制下，GC-QC-LDPC码在智能抄表系统数据传输中有较好的纠错性能，因而有工程应用价值。

关键词：智能抄表系统?电力载波?LDPC码

：TM933????????????????：A????????????：1674-098X（2019）10（b）-0119-05

Abstract：Inthispaper，Inviewoftheunstabledataandlowreliabilitycausedbythedatatransmissionmethodintheintelligentmeterreadingsystems，Weproposea?GloballyCoupledQuasi-Cyclic?Low-densityParity-check（GC-QC-LDPC）codebasedPowerLineCarrierCommunication（PLC）codingscheme.NumericalresultsshowthattheproposedGC-QC-LDPCcodeshavegoodperformanceovertheAWGNchannelwithBPSKmodulation，thuswhatweproposedisvaluableinpracticalengineering.

KeyWords：Intelligentmeterreadingsystem;PowerLineCarrierCommunication;LDPCcode

随着社会信息化的发展，现代水电计量及收费的智能化也是必然趋势。因而传统的计量仪表及人工上门抄表收费的方法将逐步被淘汰。自从“一户一表抄表到户”工程的改造和实施以来，越来越多的用户接受了计算机联网集中抄收，集中控制，集中收费的管理办法。随着供电供水自动化以及城乡电网、水管网改造的不断深入，涉及到千家万户的水电管理和抄表计费成为了电力和物业部门关心和重视的热点问题。尽管目前已有通过485网线，电力载波，红外，无线等通讯方式，对水电进行管理和各种表计数据进行抄录，但是在具体应用和项目实施过程中，都遇到数据抄录不稳定、数据实时性差、系统可靠性低等问题[1]。

本文研究基于电力线载波通信技术（以下简称PLC）的抄表系统，可实现电表数据抄收、账单付费可选、远程通断电表控制、电表状态远程监控等功能。

电力线载波通信（PowerLineCarrierCommunication）是以输电线路为载波信号的传输媒介的通信技术。输电线输送工频电流的同时，用之传送载波信号，是一种非常经济的通信手段。目前这种手段为世界上所有电力部门广泛采用。但是PLC通信技术由于自身原因，但也存在较大的缺陷，主要有以下几点[2]：

（1）配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号一般只能在一个配电变压器区域范围内传送。

（2）三相电力线间存在信号耦合，造成很大信号损失（10dB-30dB）。

（3）电力线存在本身因有的脉冲干扰。

（4）电力线对载波信号可造成高削减。

鉴于以上几点，基于PLC技术传输的智能抄表系统存在着传输速率低、重传次数多、数据传输效率低等问题。因此，本文提出了一类适合于基于PLC技术使用GC-LDPC码的智能抄表系统的编码方案。

1?智能抄表系统的数据结构

本文的基于PLC传输的智能抄表系统是将PLC模块嵌入到每一个电表中，利用PLC传输模式将数据传送到抄表系统服务端。或者传送到现场数据集中器，再由集中器将数据提交给智能抄表系统服务端，此时数据集中器类似于通信系统中的中继作用。这样，智能抄表系统可以实时同步接收、处理多个电表提供的数据。此外，智能抄表系统还可以实现对电表的远程控制，进行参数调整、开关等控制操作。智能抄表系统结构示意图如图1所示。

目前，本文的无线传输智能抄表系统中电表提交的数据主要包括电表ID、时间、电量实时数据、远程开关操作等。每次加密、封装后的数据包大约255比特，每