四網(wǎng)融合之PLC技術(shù)在智能電表中的應(yīng)用（2）
四網(wǎng)融合之PLC技術(shù)在智能電表中的應(yīng)用
導(dǎo)讀： 智能電表是多年來(lái)人們致力于用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄讀電量和電能的智能化設(shè)備，也是構(gòu)成遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表(AMR)系統(tǒng)的基本單元，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)的重要一步。
經(jīng)過這十多年來(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)外電力線上的有效技術(shù)在中國(guó)未必完全適用；在無(wú)線通信領(lǐng)域中有效的技術(shù)，未必能適用于電力線通信；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。
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。
此外，隨著各種電力線載波通信的應(yīng)用的加速發(fā)展，電力線資源的共享將成為一個(gè)突出的問題，因此一種有生命力的載波通信技術(shù)與系統(tǒng)方案，必須還能解決與各種電力線載波通信的應(yīng)用系統(tǒng)共享通信媒介的問題。
瑞斯康微電子(深圳)有限公司是諸多致力于推廣電力載波通信應(yīng)用的公司之一。作為一個(gè)電力載波通信專用芯片的設(shè)計(jì)公司，瑞斯康微電子公司始終視其芯片和系統(tǒng)的使用客戶的利益為第一。這個(gè)宗旨一直貫穿于整個(gè)芯片及系統(tǒng)的研發(fā)過程中，并延伸到芯片應(yīng)用參考電路及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)集成和測(cè)試、乃至批量生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝中，同時(shí)還為客戶考慮了今后系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。目前瑞斯康微電子公司已是中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)智能電表系統(tǒng)建設(shè)的主要電力載波芯片供應(yīng)商之一。
在芯片設(shè)計(jì)前期，瑞斯康微電子公司做了廣泛的研究，借鑒了各種用于其它通信領(lǐng)域(如移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等)的技術(shù)利弊，充分考慮到電力線的特殊性，特別是中國(guó)電網(wǎng)的特殊性，結(jié)合各種先進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)并盡可能利用內(nèi)嵌微處理器的運(yùn)算能力，在抗干擾方面進(jìn)行了努力，經(jīng)過大量的計(jì)算機(jī)模擬分析后，最后確定比較全面的最優(yōu)實(shí)現(xiàn)方案。
在接下來(lái)的芯片設(shè)計(jì)過程中則充分發(fā)揮其前端和后端設(shè)計(jì)能力，結(jié)合合作伙伴的芯片封裝和制造能力，完成了RISE3000系列芯片的設(shè)計(jì)與定型。
瑞斯康微電子公司在通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)和完善上投入了大量的人力和物力，使此通信協(xié)議不僅與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議兼容，還針對(duì)中國(guó)電力網(wǎng)的特殊需求，加入了路由控制層等。這使得每一個(gè)通信終端除完成它本身的通信功能外，還可為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供通常必須由專用的路由終端來(lái)完成的服務(wù)。
瑞斯康微電子公司的載波通信芯片除了給使用用戶提供透明的網(wǎng)絡(luò)通信通道，還為用戶提供了可用于各種應(yīng)用的硬件資源，包括供用戶專用的內(nèi)嵌微處理器、串口通信接口、足夠的輸入輸出控制端口以及多路外部中斷信號(hào)端口等。使用這些資源，用戶可編寫自己的應(yīng)用程序，可傳送數(shù)據(jù)至上位機(jī)，還可直接控制某些物理開關(guān)量或者讀取外界狀態(tài)量等等。
RISE3000系列芯片是專用于智能控制網(wǎng)絡(luò)的系列SoC，它們能利用電力線作為通信媒介，將電力線上的用電設(shè)備聯(lián)成控制網(wǎng)絡(luò)。RISE3000系列的設(shè)計(jì)符合EIA_709.1，EIA-709.2和EN50065-1等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)增加了自動(dòng)路由協(xié)議層，并以其性能優(yōu)越的物理層設(shè)計(jì)及完善的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，保證了可靠的網(wǎng)絡(luò)通信性能。
以RISE3501電力線載波芯片為例(見圖)，它內(nèi)部集成了載波通信的調(diào)制解調(diào)模塊，其物理層通信速率達(dá)5.5Kbps，并且內(nèi)嵌一個(gè)高速8位CPU，內(nèi)置12KB-SRAM內(nèi)存和64KB-FLASH閃存。此外，該器件還擁有8個(gè)軟件可配置GPIO口、8個(gè)可配置復(fù)用輸入輸出端口以及3個(gè)16位定時(shí)器等，具有可編程BPSK調(diào)制載波頻點(diǎn)和可編程脈寬調(diào)制(PWM)輸出等功能。
圖為 RISE3501電力線載波芯片內(nèi)部功能模塊
隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展，電網(wǎng)智能化的趨勢(shì)日益顯著。除了智能電表以外，電力線載波通信技術(shù)在智能樓宇、智能家居、城市路燈智能照明等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，作用也越來(lái)越重要。
瑞斯康微電子公司將一如既往，進(jìn)一步加強(qiáng)與各行各業(yè)的企業(yè)和專家們的合作，繼續(xù)為電力線載波通信技術(shù)在智能電表中的應(yīng)用以及智能電表的進(jìn)一步的推廣和普及貢獻(xiàn)它的一份力量。
導(dǎo)讀： 智能電表是多年來(lái)人們致力于用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄讀電量和電能的智能化設(shè)備，也是構(gòu)成遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表(AMR)系統(tǒng)的基本單元，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)的重要一步。
經(jīng)過這十多年來(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)外電力線上的有效技術(shù)在中國(guó)未必完全適用；在無(wú)線通信領(lǐng)域中有效的技術(shù)，未必能適用于電力線通信；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。
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。
此外，隨著各種電力線載波通信的應(yīng)用的加速發(fā)展，電力線資源的共享將成為一個(gè)突出的問題，因此一種有生命力的載波通信技術(shù)與系統(tǒng)方案，必須還能解決與各種電力線載波通信的應(yīng)用系統(tǒng)共享通信媒介的問題。
瑞斯康微電子(深圳)有限公司是諸多致力于推廣電力載波通信應(yīng)用的公司之一。作為一個(gè)電力載波通信專用芯片的設(shè)計(jì)公司，瑞斯康微電子公司始終視其芯片和系統(tǒng)的使用客戶的利益為第一。這個(gè)宗旨一直貫穿于整個(gè)芯片及系統(tǒng)的研發(fā)過程中，并延伸到芯片應(yīng)用參考電路及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)集成和測(cè)試、乃至批量生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝中，同時(shí)還為客戶考慮了今后系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。目前瑞斯康微電子公司已是中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)智能電表系統(tǒng)建設(shè)的主要電力載波芯片供應(yīng)商之一。
在芯片設(shè)計(jì)前期，瑞斯康微電子公司做了廣泛的研究，借鑒了各種用于其它通信領(lǐng)域(如移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等)的技術(shù)利弊，充分考慮到電力線的特殊性，特別是中國(guó)電網(wǎng)的特殊性，結(jié)合各種先進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)并盡可能利用內(nèi)嵌微處理器的運(yùn)算能力，在抗干擾方面進(jìn)行了努力，經(jīng)過大量的計(jì)算機(jī)模擬分析后，最后確定比較全面的最優(yōu)實(shí)現(xiàn)方案。
在接下來(lái)的芯片設(shè)計(jì)過程中則充分發(fā)揮其前端和后端設(shè)計(jì)能力，結(jié)合合作伙伴的芯片封裝和制造能力，完成了RISE3000系列芯片的設(shè)計(jì)與定型。
瑞斯康微電子公司在通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)和完善上投入了大量的人力和物力，使此通信協(xié)議不僅與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議兼容，還針對(duì)中國(guó)電力網(wǎng)的特殊需求，加入了路由控制層等。這使得每一個(gè)通信終端除完成它本身的通信功能外，還可為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供通常必須由專用的路由終端來(lái)完成的服務(wù)。
瑞斯康微電子公司的載波通信芯片除了給使用用戶提供透明的網(wǎng)絡(luò)通信通道，還為用戶提供了可用于各種應(yīng)用的硬件資源，包括供用戶專用的內(nèi)嵌微處理器、串口通信接口、足夠的輸入輸出控制端口以及多路外部中斷信號(hào)端口等。使用這些資源，用戶可編寫自己的應(yīng)用程序，可傳送數(shù)據(jù)至上位機(jī)，還可直接控制某些物理開關(guān)量或者讀取外界狀態(tài)量等等。
RISE3000系列芯片是專用于智能控制網(wǎng)絡(luò)的系列SoC，它們能利用電力線作為通信媒介，將電力線上的用電設(shè)備聯(lián)成控制網(wǎng)絡(luò)。RISE3000系列的設(shè)計(jì)符合EIA_709.1，EIA-709.2和EN50065-1等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)增加了自動(dòng)路由協(xié)議層，并以其性能優(yōu)越的物理層設(shè)計(jì)及完善的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，保證了可靠的網(wǎng)絡(luò)通信性能。
以RISE3501電力線載波芯片為例(見圖)，它內(nèi)部集成了載波通信的調(diào)制解調(diào)模塊，其物理層通信速率達(dá)5.5Kbps，并且內(nèi)嵌一個(gè)高速8位CPU，內(nèi)置12KB-SRAM內(nèi)存和64KB-FLASH閃存。此外，該器件還擁有8個(gè)軟件可配置GPIO口、8個(gè)可配置復(fù)用輸入輸出端口以及3個(gè)16位定時(shí)器等，具有可編程BPSK調(diào)制載波頻點(diǎn)和可編程脈寬調(diào)制(PWM)輸出等功能。
圖為 RISE3501電力線載波芯片內(nèi)部功能模塊
隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展，電網(wǎng)智能化的趨勢(shì)日益顯著。除了智能電表以外，電力線載波通信技術(shù)在智能樓宇、智能家居、城市路燈智能照明等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，作用也越來(lái)越重要。
瑞斯康微電子公司將一如既往，進(jìn)一步加強(qiáng)與各行各業(yè)的企業(yè)和專家們的合作，繼續(xù)為電力線載波通信技術(shù)在智能電表中的應(yīng)用以及智能電表的進(jìn)一步的推廣和普及貢獻(xiàn)它的一份力量。
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