1 引言
隨著電力負荷的急劇增長和供電企業(yè)“一戶一表”,、“直供到戶”等營銷舉措的不斷深人,，供電企業(yè)電量抄錄的工作量急劇增加。目前的抄表方式主要有4種：人工抄表,、IC卡表,、有線遠程自動抄表、無線遠程自動抄表,。
人工人戶抄表工作量大,，而且容易出現(xiàn)錯鈔、漏抄、估抄等現(xiàn)象,。IC卡表是預付費形式,，數(shù)據(jù)集中比較方便，但IC卡的安全性較差,。有線遠程自動抄表,，主要有485等一些專用通信線路、電力線載波以及以太網(wǎng),。前者需要專門布線,，工程量大，且因只能采取主機輪詢的方式而效率較低,?；诘蛪弘娏€載波技術(shù)的遠抄，抗干擾能力較差,，達不到實用的要求,。以太網(wǎng)避免單獨布線的問題，而且TCP/IP協(xié)議的開放性和兼容性使系統(tǒng)有較大的擴展空間,。無線遠抄是一個新的解決方案,。主要是基于GSM或GPRS網(wǎng)絡(luò)、紅外技術(shù)以及微波通信技術(shù)等,。GSM通信方式的實時性較差,，特別是在某些特殊時段由于網(wǎng)絡(luò)負擔過重會造成較大的時間延遲。紅外的傳輸距離近而且成本高,。采用射頻模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中,，并結(jié)合現(xiàn)有的以太網(wǎng)來實現(xiàn)抄表無疑是一個可行的方案。
2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示,。該系統(tǒng)是一個3級網(wǎng)絡(luò),，用戶終端包括電能表和一個發(fā)訊器，電能表用于完成用戶的電能計量,，發(fā)訊器把用戶的用電量以及用戶的ID信息通過無線的形式發(fā)射出去,。集中器接收到發(fā)訊器信息后把用戶的用電量和用戶信息暫存起來。抄表站定時從各個集中器中下載數(shù)據(jù),，然后通過以太網(wǎng)把數(shù)據(jù)上傳到電力管理系統(tǒng),。在整個系統(tǒng)中，發(fā)訊器以及集中器中無線通信模塊的性能是抄表成敗的關(guān)鍵,，它的發(fā)射功率,、接收靈敏度、所占的頻道,、接口電路,，抗干擾能力等等，對通信的性能和最終的選用是至關(guān)重要的。本系統(tǒng)中采用哈爾濱訊通公司的PTR8000作為無線通信模塊,，下面對該模塊的性能,、工作模式、時序等進行簡要介紹,。
3 無線收發(fā)模塊PTR8000
3.1 特性和引腳
PTR8000是高性能嵌入式無線收發(fā)模塊,，它的核心芯片是挪威Nordic VLSI ASA公司的nRF905。具有可選頻道多,，低功耗,，抗干擾能力強的優(yōu)點，它的特性如下：
•430/868/915MHz多頻道多頻段,，1.9～3.6V低電壓工作,，待機功耗2 uA；
•超小體積,，內(nèi)置環(huán)形天線,，性能穩(wěn)定，對電源不敏感,，傳輸距離更遠,；
•最大發(fā)射功率+lOdBm，高抗干擾GFSK調(diào)制,。
•可跳頻通信,，數(shù)據(jù)速率可達50kbps；
•內(nèi)置完整的通信協(xié)議和CRC,，有獨特的載波檢測,、地址匹配、數(shù)據(jù)就緒等輸出,，接口方便,、使用簡單。
它的引腳說明如表1所示,。
3.2 模式控制、SPI配置和時序
PTR8000有4種工作模式：掉電模式,、待機模式,、接受和發(fā)射模式，掉電模式下所有電路關(guān)閉,，不能發(fā)射和接受,，但是可以與控制器進行SPI操作、TRX_CE和TX_EN進入最省電狀態(tài),，電流僅為2.5 A,；待機模式下，發(fā)射接受電路關(guān)閉，只有SPI接口工作,，電流為40u A,；待機和掉電模式下，均不能收發(fā),，但是可以配置,。SPI的配置指令如表2所示。
對PTR8000的讀寫時序如圖2所示,。
3.3 工作過程
上電后CPU首先對PTR8000模塊進行配置,。先將PWR、TX_EN,、TRX_CE設(shè)為配置模式,，通過SPI把配置字寫入相應(yīng)的寄存器。在掉電和待機模式下,，配置內(nèi)容仍然有效,，只有當電源撤除了之后PTR8000中的數(shù)據(jù)才會丟失。
當CPU有數(shù)據(jù)要發(fā)射時,，首先把PWR,、TX_EN置高，然后把接收節(jié)點地址和有效數(shù)據(jù)通過SPI先寫入PTR8000,，再通過TRX_CE的一個上升沿來啟動傳輸,。之后PTR8000內(nèi)部要進行無線系統(tǒng)加電、數(shù)據(jù)打包和編碼發(fā)射等處理,。如果AUTO_RETRAN設(shè)置為高,，PTR8000將連續(xù)發(fā)射數(shù)據(jù)包，直到TRX_CE設(shè)為低為止,。當TRX_CE為低時,，PTR8000結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸并自動進入待機模式。發(fā)射的時序如圖3(a)所示,。
接收數(shù)據(jù)時,，首先要通過把TRX_CE置高、TX_EN置低來使PTR8000進入接收模式,。模塊等待650us后檢測空中的信息,。如果發(fā)現(xiàn)與接收頻率一致的載波時，載波檢測(CD)輸出高電平,。如果接收到地址于本機地址一致時,，地址匹配(AM)輸出高電平。如果接收到的數(shù)據(jù)包校驗正確,，是有效數(shù)據(jù)包時,，PTR8000會去掉前導碼,、地址和CRC校驗位，然后把數(shù)據(jù)準備就緒(DR)置為高電平,。CPU可以通過SPI接口讀出數(shù)據(jù),，數(shù)據(jù)讀出后，AM和DR自動變?yōu)榈碗娖?。接收的時序如圖3(b)所示,。
4 結(jié)束語
本文介紹了射頻模塊PTR8000的特性、配置,、讀寫時序以及工作模式等,，在此基礎(chǔ)上，以PTR8000實現(xiàn)無線抄表系統(tǒng)中的發(fā)訊器和集中器的無線數(shù)據(jù)傳輸,，并借助于以太網(wǎng)實現(xiàn)無線遠程自動抄表,。該模塊發(fā)射功率、接收靈敏度高,，頻道多,，協(xié)議內(nèi)置，抗干擾能力強,、傳輸距離遠,，接口簡單可靠，是實現(xiàn)無線遠程自動抄表的有力保障,，以之為核心的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊具有延遲小,、適時性好、性價比高并且易于擴展等優(yōu)點,。