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摘　要：本文為解決能源數據采集系統在應用過程中常出現系統運行無響應，循環冗余校驗碼（CRC）傳輸失敗，影響系統數據通信能力的問題，引入電力載波通信技術，研究電力載波通信技術在能源數據采集系統中的應用。通過數據服務器選型、無線數據接收節點選擇等硬件設計和基于電力載波通信技術的數據傳輸通信協議、能源數據采集時序及轉換等軟件設計，實現對采集系統的理論設計。將新的采集系統應用到真實運行環境中，進一步證明了新的采集系統可實現100%通信成功率，為后續能源管控提供良好數據采集條件。

關鍵詞：電力載波通信技術；能源數據；采集系統；服務器選型

當前，分布式能源結構在市場內的應用已十分廣泛，綜合現如今的市場發展趨勢可知，分布式能源在未來數年內將得到大規模應用[1]。相比常規的能源結構，此種分布式能源結構可以實現對能源的綜合使用，因此在經濟市場內，受到了社會多個行業的關注。為了解決企業生產與行業發展中的耗能問題、實現對能源的高效率利用，應當將能源數據的前端獲取與針對性采集作為前期工作的初衷[2]。而無論任何一類與能源管控相關的工作，其前提作業任務均為能源數據的采集，因此，可以認為與能源相關的數據是能源管控的基礎支撐，通過對比供應端能源數據與需求端能源數據，能夠更加精準的實現對供能體系的整體協調，從而達到能源供需平衡的目的，進而促進能源發展中的節能增效。當前能源企業最常用的能源數據采集方式是利用計量儀人工對數據進行采集和上傳，這種采集方式已經無法滿足當前智能化能源建設的發展需要，并且在應用中存在數據采集精度低、采集效率低等問題，嚴重影響著能源數據管控的質量和水平。基于此，本文在集合電力載波通信技術的基礎上，針對上述能源數據采集過程中存在的諸多問題，開展對其數據采集系統的設計研究。

1系統硬件設計

根據能源采集需要，將采集系統劃分為無線采集和有線采集兩種運行方式，并構建如圖1所示的采集系統硬件結構。結合圖1所示內容，對采集系統的數據服務器進行選型。本文選用NF8480M5型號數據庫虛擬化服務器作為本文系統中的數據庫服務器，該型號服務器內包含了兩塊600GBSAS硬盤，可針對海浪能源數據對其進行存儲。同時，該型號數據服務器內存為128GB，采用英特爾至強可擴展計算平臺技術，能夠針對用于能源數據處理的大型虛擬化應用程序提供良好的運行環境。除此之外，該型號數據服務器支持處理器內全互聯技術，可實現本文采集系統的無線數據采集，并在極大程度上降低系統處理器內部通信延遲。在選擇無線數據接收節點時，將JSD495-4410型號數據采集節點作為本文系統中的接收點，該節點能夠將數據采集和控制執行融為一體，將其與數據采集管控中心的總線（D500）或無線子網（T270RF網關）配套使用，能夠實現對路由的串口連接擴展，達到自動、智能處理數據的目的和效果。

2系統軟件設計

2.1基于電力載波通信技術的數據傳輸通信協議設計

在對本文系統數據傳輸通信協議設計時，引入電力載波通信技術[3]。同時，為了確保達到更高的通信成功率，選用電力載波通信當中的485通信總線協議，將該協議作為外部控制采集系統終端和數據集成設備之間的傳輸協議。通過RS232串口和數據集成設備的傳輸按照485通信總線協議格式書寫。在對能源數據進行傳輸的過程中，在數據傳輸端進行字符間隔的停頓。當第一個地址域接收到傳輸的能源數據時，需要設備對每個字節進行解碼，對照解碼結果，進行發送地址的對照。一個典型的能源數據傳輸格式應當包括：地址、功能代碼、數據數量、具體數據、CRC高字節和CRC低字節。在此基礎上，利用Modbus協議方案，對數據進行重新修改，并得到如表1所示的數據傳輸通信協議格式。按照上述能源數據傳輸通信協議格式對需要進行傳輸的數據傳輸編碼進行編寫，并在485通信總線協議中完成傳輸。

2.2能源數據采集時序及轉換設計

在利用本文采集系統對能源數據進行采集時，通信信號可以通過耦合、濾波限幅電路選擇中心頻率的擴頻信號，再通過SIGIN引腳將信號傳輸到載波芯片當中對信號進行解擴處理，具體流程如圖2所示。在此過程中，需要先進行數據的無線獲取，將完成獲取的數據通過載波通信技術進行系統上傳處理。其次，在完成對數據的采集后，為了確保所有數據的格式統一，通過將系統與CPU端口連接的單總線DS163B46數字能源計量裝置實現。完成轉換后，經過數據校驗，確定讀取數據為正確數據后，將經過第一和第二個讀出的字節計算實際能源參數，并將具體數據發送到系統的數據集中器當中，以此實現對能源數據的采集。

3實驗應用分析

結合本文上述論述，完成對本文系統的理論層面設計，為了驗證該系統在實際應用環境中的效果，將其引入到某能源企業的控制中心當中。選擇將采集系統的數據通信狀態作為評價指標，通過對其通信成功率計算并記錄，反映系統在運行過程中的通信效果。選擇1~10號能源運行工作站，對能源傳輸過程中的溫度數據進行采集，并記錄每組數據的具體發送次數、CRC失敗次數以及通信無響應次數，并計算得出其通信成功率。實驗過程中，設置采集系統運行間隔時間為5s。通信成功率的計算公式為：通信成功率=（發送次數-CRC失敗次數）/發送次數×100%。按照上述實驗操作，并在采集系統完成運行后將數據結果進行記錄，如表2所示。從表2得出的實驗結果可以看出，每個工作站對能源溫度數據進行傳輸的過程中，發送次數均為4次或5次，并且沒有出現CEC失敗和數據采集系統無響應的問題產生。并且通過上述通信成功率計算得出，其通信成功率均為100%。因此，通過上述實驗進一步證明，本文提出的能源數據采集設備在實際應用中能夠實現對能源數據的百分百通信，同時也證明了電力載波通信技術在該系統當中的應用作用。除此之外，利用該采集系統能夠針對電力線信道通信環境更加惡劣的情況下，對能源數據進行采集、通信和傳輸，為能源管控提供更加可靠的數據依據和保障。

4結束語

本文通過上述論述，針對電力載波通信在采集系統當中的應用進行探究，并結合應用實驗的方式證明了引入該技術后的數據采集系統能夠達到100%的通信成功率，解決了傳統采集系統在運行過程中，由于受到周圍環境等眾多因素干擾，導致系統在運行過程中無響應和傳輸失敗的問題。但由于研究能力有限，本文在對采集系統進行應用實驗時，只針對能源溫度這一類型數據的采集、傳輸效果進行探究，并未針對其他相關數據類型進行驗證。因此，在后續的研究中還將針對更多類型的能源數據，對其進行采集和傳輸，并結合實際應用效果，實現對本文采集系統的進一步優化。

參考文獻

[1]常軍超.微功率無線通信在計量數據采集中的應用[J].云南電力技術,2019,47(003):48-50.

[2]李濟川.電力載波通信PLC技術在充電樁建設中的應用[J].集成電路應用,2019(6):53-55.

[3]李建岐,安春燕,李欣.基于虛擬MAC的電力線載波與無線融合及業務分配策略研究[J].高電壓技術,2019,045(006):1689-1696.

作者：陳雷 胡洋 石立國 劉昱均 單位：國網山東省電力公司青島供電公司