一种用电信息采集系统的通信信道仿真系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用电信息采集系统的通信信道仿真系统，该系统包括：主站计算机，用于与采集终端进行信号交互，根据信号交互结果确定用电信息采集系统的通信性能；远程通信信道仿真子系统，用于对主站计算机和采集终端之间传输的信号进行远程通信信道特征化处理；采集终端，用于与主站计算机进行信号交互，与电能表进行信号交互；本地通信信道仿真子系统，用于对采集终端和电能表之间传输的信号进行本地通信信道特征化处理；电能表，用于通过本地通信信道仿真子系统与采集终端进行信号交互；净化电源子系统，用于提供电能和匹配阻抗并隔离干扰噪声。本实用新型能够准确全面模拟用电信息采集系统通信信道的基本特征，为通信信道建设提供良好的参考信息。
【专利说明】一种用电信息采集系统的通信信道仿真系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力系统【技术领域】，具体的，涉及一种用电信息采集系统的通信信道仿真系统。
【背景技术】
[0002]用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。
[0003]用电信息采集系统主要由电能表、采集终端、通信信道和主站构成；其中，电能表为具有精度高、智能费控、电价电量信息存储、余额报警、远程信息传送等功能的计量装置；采集终端是对电能表用电信息采集的设备，按应用场所可分为专变采集终端、集中抄表终端(包括集中器、采集器)、分布式能源监控终端等类型；主站是执行采集终端的数据收集任务，实现用电信息的集中存储、管理和分析的设备。
[0004]用电信息采集系统的通信信道可分为远程通信信道和本地通信信道两种；其中，远程通信信道用于进行主站系统和采集终端之间的数据传输通信，目前远程通信信道常用的通信方式有光纤专网通信、无线公网通信(GPRS/CDMA)、无线专网通信等；本地通信信道用于采集终端与电能表之间的数据传输通信，目前本地通信信道常用的通信方式有RS-485通信、低压电力线载波通信、微功率无线网络通信等。
[0005]如图1所示为目前常见的一种用电信息采集系统示意图，包括:普通电能表101、采集器200、内嵌通信/采集功能的电能表102、集中器300、主站400，其中，采集器200与普通电能表101之间通过RS-485线连接，采集器200和内嵌通信/采集功能的电能表102与集中器300之间通过本地通信信道连接，集中器300与主站400之间通过远程通信信道连接。
[0006]用电信息采集系统的建设中，选择稳定、可靠、实时、安全的通信方式是保证系统安全稳定运行的关键，直接影响着主站与采集终端，采集终端与电能表之间通信的可靠性和采集成功率。如何根据地理环境和低压用电网络分布情况，合理选择本地和远程通信方式对用电信息采集系统后续建设和推广应用有决定性的意义。为了能够评判用电信息采集系统中通信信道的通信性能，现有技术中已经有一些用于用电信息采集系统中通信信道的仿真系统出现，这些仿真系统大多只能对单独某一种类型的通信信道进行仿真(例如只能对低压电力线载波通信信道进行仿真的系统)，然而实际的用电信息采集系统通常同时涉及多种通信信道，要想真实全面的反应用电信息采集系统的通信性能，亟需开发一种能够全面覆盖用电信息采集系统中各种通信信道的整体仿真系统。
实用新型内容
[0007]本实用新型实施例的主要目的在于提供一种用电信息采集系统的通信信道仿真系统，以解决现有技术中开发的用电信息采集系统通信信道仿真技术只能对单独某一种类型的通信信道进行仿真，不能准确全面的反应用电信息采集系统通信性能的缺陷。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型实施例提供用电信息采集系统的通信信道仿真系统，包括:主站计算机、远程通信信道仿真子系统、本地通信信道仿真子系统、净化电源子系统、米集终端和电能表；其中，
[0009]主站计算机，与远程通信信道仿真子系统连接；
[0010]远程通信信道仿真子系统，分别连接主站计算机和采集终端；
[0011]采集终端，分别连接远程通信信道仿真子系统和本地通信信道仿真子系统；
[0012]本地通信信道仿真子系统，分别连接采集终端和电能表；
[0013]电能表，连接本地通信信道仿真子系统；
[0014]净化电源子系统，分别与主站计算机、远程通信信道仿真子系统、本地通信信道仿真子系统、米集终端和电能表连接。
[0015]本实用新型提供的用电信息采集系统的通信信道仿真系统，通过对远程通信信道和本地通信信道进行仿真，实现了对用电信息采集系统中所有类型通信信道特征的模拟，能够真实全面地反应整个用电信息采集系统的通信性能，相比于现有技术，本实用新型实施例可以准确全面的模拟用电信息采集系统所有类型通信信道的各项基本特征，进而可以为实际用电信息采集系统的通信信道建设提供良好的参考信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是现有用电信息采集系统的架构框图；
[0018]图2A是本实用新型实施例一提供的一种用电信息采集系统的通信信道仿真系统结构框图；
[0019]图2B是本实用新型实施例一提供的用电信息采集系统的通信信道仿真系统的内部信号传输关系示意图；
[0020]图2C是本实用新型实施例一提供的另一种用电信息采集系统的通信信道仿真系统结构框图；
[0021]图2D是本实用新型实施例一中远程通信信道仿真子系统的具体结构框图；
[0022]图2E是本实用新型实施例一中远程通信信道仿真子系统的内部信号传输关系示意图；
[0023]图2F是本实用新型实施例一中本地通信信道仿真子系统的具体结构框图；
[0024]图2G是本实用新型实施例一中短距离无线通信信道仿真子系统的内部信号传输关系不意图；
[0025]图2H是本实用新型实施例一中低压电力线载波通信信道仿真子系统的内部信号传输关系不意图；
[0026]图21是本实用新型实施例一中净化电源子系统的结构框图；
[0027]图2J是本实用新型实施例一中净化电源子系统的具体结构框图；[0028]图3是本实用新型实施例二提供的一种用电信息采集系统的通信信道仿真系统架构示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030]鉴于现有技术中开发的用电信息采集系统通信信道仿真技术只能对单独某一种类型的通信信道进行仿真，不能准确全面的反应用电信息采集系统通信性能，本实用新型实施例提供了一种用电信息采集系统的通信信道仿真系统，用以实现对用电信息采集系统中各类型通信信道的信道特征进行模拟，从而可以准确全面的反应整个用电信息采集系统的通信性能，给实际用电信息采集系统中的通信信道建设提供良好的参考信息。以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0031]实施例一
[0032]本实施例提供一种用电信息采集系统的通信信道仿真系统，如图2A所示，该仿真系统包括:主站计算机20、远程通信信道仿真子系统21、采集终端22、本地通信信道仿真子系统23、电能表24和净化电源子系统25 ;其中，
[0033]主站计算机20，与远程通信信道仿真子系统21连接；用于通过所述远程通信信道仿真子系统21与采集终端22进行信号交互，并根据信号交互结果确定所述用电信息采集系统的通信性能；
[0034]远程通信信道仿真子系统21，分别连接主站计算机20和采集终端22 ;用于模拟远程通信信道的信道特征，对主站计算机20和采集终端22之间传输的信号进行远程通信信道特征化处理；
[0035]采集终端22，分别连接远程通信信道仿真子系统21和本地通信信道仿真子系统23 ;用于通过所述远程通信信道仿真子系统21与主站计算机20进行信号交互，通过所述本地通信信道仿真子系统23与电能表24进行信号交互；
[0036]本地通信信道仿真子系统23，分别连接采集终端22和电能表24 ;用于模拟本地通信信道的信道特征，对采集终端22和电能表24之间传输的信号进行本地通信信道特征化处理；
[0037]电能表24，连接本地通信信道仿真子系统23 ;用于通过所述本地通信信道仿真子系统23与采集终端22进行信号交互；
[0038]净化电源子系统25，分别与主站计算机20、远程通信信道仿真子系统21、本地通信信道仿真子系统23、采集终端22和电能表24连接，用于提供电能和匹配阻抗，并隔离干扰噪声。
[0039]图2B所示为本实施例提供的仿真系统内部信号传输关系，具体如下:
[0040]主站计算机20，在下行链路中，向远程通信信道仿真子系统21发送远程初始下行信号；在上行链路中，接收远程通信信道仿真子系统21返回的远程响应信号；并根据远程响应信号确定所述用电信息采集系统的通信性能；[0041 ] 远程通信信道仿真子系统21，在下行链路中，接收所述远程初始下行信号，对所述远程初始下行信号进行下行远程通信信道特征化处理后得到远程下行信号，将所述远程下行信号发送给采集终端22 ;在上行链路中，接收采集终端22返回的远程初始响应信号，对所述远程初始响应信号进行上行远程通信信道特征化处理后得到远程响应信号，将所述远程响应信号发送给所述主站计算机20 ；
[0042]采集终端22，在下行链路中，接收所述远程下行信号，根据所述远程下行信号生成本地初始下行信号，将所述本地初始下行信号发送给本地通信信道仿真子系统23 ;在上行链路中，接收本地通信信道仿真子系统23返回的本地响应信号，根据所述本地响应信号生成远程初始响应信号，将所述远程初始响应信号发送给远程通信信道仿真子系统21 ；
[0043]本地通信信道仿真子系统23，在下行链路中，接收所述本地初始下行信号，对所述本地初始下行信号进行下行本地通信信道特征化处理后得到本地下行信号，将所述本地下行信号发送给电能表24 ;在上行链路中，接收电能表24返回的本地初始响应信号，对所述本地初始响应信号进行上行本地通信信道特征化处理后得到本地响应信号，将所述本地响应信号发送给采集终端22 ；
[0044]电能表24，在下行链路中，接收本地下行信号；根据所述本地下行信号生成本地初始响应信号；在上行链路中，将所述本地初始响应信号发送给本地通信信道仿真子系统23。
[0045]本实施例提供的通信信道仿真系统是根据实际的用电信息采集系统进行设计的，其中，
[0046]主站计算机20可采用安装有用于测试用电信息采集系统主站功能软件的计算机设备实现，用于模拟实际用电信息采集系统中主站的功能，在本实施例提供的通信信道仿真系统中，主站计算机20与采集终端22之间通过远程通信信道仿真子系统21传输信号，采集终端22与电能表24之间通过本地通信信道仿真子系统23传输信号，因此，当主站计算机20通过远程通信信道仿真子系统21与采集终端22进行信号交互获得远程响应信号，同时，采集终端22通过本地通信信道仿真子系统23与电能表24进行信号交互获得本地响应信号时，由于远程响应信号中包含了本地响应信号的相关信息，因此，远程响应信号本身反映了远程通信信道的通信性能和本地通信信道的通信性能，主站计算机20就可通过接收远程响应信号来判断远程通信信道仿真子系统21和本地通信信道仿真子系统23的通信性能，即判断整个用电信息采集系统的通信性能；
[0047]采集终端22和电能表24可分别采用实际用电信息采集系统中常用的用电信息采集终端和智能电能表，例如，根据用户的类型不同，采集终端22可以是对专变用户用电信息进行采集的专变采集终端，或者，是对接入公用电网的用户侧分布式能源系统进行检测与控制的分布式能源监控终端，或者，是对低压用户用电信息进行采集的集中抄表终端，例如集中器；电能表24可以是具有电价电量信息存储、余额报警等功能的普通计量装置，也可以是同时具有电价电量信息存储、余额报警、通信和采集功能的电能表；
[0048]远程通信信道仿真子系统21用于模拟实际用电信息采集系统所使用的远程通信信道的信道特征，本地通信信道仿真子系统23用于模拟实际用电信息采集系统所使用的本地通信信道的信道特征，例如，当实际用电信息采集系统所使用的远程通信信道为光纤专网通信信道/无线公网通信信道/无线专网通信信道时，相应的，远程通信信道仿真子系统21用于模拟光纤专网通信信道/无线公网通信信道/无线专网通信信道的信道特征；当实际用电信息采集系统所使用的本地通信信道为RS-485通信信道/低压电力线载波通信信道/微功率无线网络通信信道时，相应的，本地通信信道仿真子系统23用于模拟RS-485通信信道/低压电力线载波通信信道/微功率无线网络通信信道的信道特征。
[0049]本实施例提供的通信信道仿真系统，通过对远程通信信道和本地通信信道进行仿真，实现了对用电信息采集系统中所有类型通信信道特征的模拟，能够真实全面地反应整个用电信息采集系统的通信性能，相比于现有技术，本实用新型实施例可以准确全面的模拟用电信息采集系统所有类型通信信道的各项基本特征，进而可以为实际用电信息采集系统的通信信道建设提供良好的参考信息。
[0050]如图2C所示，本实施例提供的通信信道仿真系统还可包括:集中控制计算机26，分别与所述远程通信信道仿真子系统21、本地通信信道仿真子系统23连接；用于确定远程通信信道的信道特征，控制所述远程通信信道仿真子系统21进行工作；确定本地通信信道的信道特征，控制所述本地通信信道仿真子系统23进行工作。
[0051]具体的，为了能够准确全面的反应实际用电信息采集系统的通信性能，需要协调好所述通信信道仿真系统中远程通信信道仿真子系统21和本地通信信道仿真子系统23的信道特征模拟工作，为此，本实施例采用集中控制计算机26对远程通信信道仿真子系统21和本地通信信道仿真子系统23的工作进行控制，以使二者协调工作，具体如下:集中控制计算机26根据实际用电信息采集系统所采用的远程通信信道类型，确定远程通信信道的各项信道特征，控制所述远程通信信道仿真子系统21进行上、下行远程通信信道特征化处理，以及根据实际用电信息采集系统所采用的本地通信信道类型，确定本地通信信道的各项信道特征，控制所述本地通信信道仿真子系统23进行上、下行本地通信信道特征化处理。通过集中控制计算机26对远程通信信道仿真子系统21和本地通信信道仿真子系统23进行集中控制和协调，可以实现信道特征模拟的自动化和远程控制，避免了人工操作的错误隐患，降低了外界干扰。
[0052]如图2D所示，本实施例中的远程通信信道仿真子系统21可具体包括:无线综测仪211、无线公网信道模拟仪212和射频衰减器213 ;其中，
[0053]无线综测仪211，分别连接所述主站计算机20、无线公网信道模拟仪212和射频衰减器213 ;用于将主站计算机20发送来的信号进行底层协议处理后发送给无线公网信道模拟仪212，并将无线公网信道模拟仪212返回的信号进行下行无线综测处理后发送给射频衰减器213 ;将射频衰减器213发送来的信号进行上行无线综测处理后发送给无线公网信道模拟仪212，并将无线公网信道模拟仪212返回的信号进行底层协议处理后发送给主站计算机20 ；
[0054]无线公网信道模拟仪212，连接所述无线综测仪211 ;用于模拟无线公网通信信道的信道特征，将所述无线综测仪211发送来的信号进行无线公网通信信道特征化处理后返回给无线综测仪211 ；
[0055]射频衰减器213，分别连接所述无线综测仪211和采集终端22;用于模拟射频信号的衰减特性，对所述无线综测仪211与采集终端22之间传输的信号进行衰减处理。
[0056]如图2E所示为远程通信信道仿真子系统21的结构连接关系和信号传输关系，具体如下:[0057]无线综测仪211与主站计算机20通过网线连接，无线综测仪211与无线公网信道模拟仪212通过高速数字总线连接，无线综测仪211与射频衰减器213通过射频同轴电缆连接；射频衰减器213与采集终端22通过无线公网接口连接；
[0058]无线综测仪211，在下行链路中，接收主站计算机20发送的远程初始下行信号，对所述远程初始下行信号进行底层协议处理，具体为进行数据链路层和物理层协议转换处理并得到下行中间信号1，将所述下行中间信号I发送给无线公网信道模拟仪212 ;接收无线公网信道模拟仪212返回的下行中间信号2，对所述下行中间信号2进行下行无线综测处理，具体为进行数模转换、编码、调制、均衡、上变频、功率放大处理并得到下行中间信号3，将所述下行中间信号3发送给射频衰减器213 ;在上行链路中，接收射频衰减器213返回的上行中间信号1，对所述上行中间信号I进行上行无线综测处理，具体为进行下变频、解均衡、解调、解码、模数转换处理并得到上行中间信号2，将所述上行中间信号2发送给无线公网信道模拟仪212，接收无线公网信道模拟仪212返回的上行中间信号3，对所述上行中间信号3进行底层协议处理，具体为进行数据链路层和物理层协议转换并得到远程响应信号，将所述远程响应信号发送给主控计算机；
[0059]无线公网信道模拟仪212，用于模拟无线公网通信信道的信道特征，例如，模拟CDMA (Code Division Multiple Access,码分多址)或 GPRS (General Packet RadioService，通用分组无线服务)等通信信道的信道特征，具体来说，无线公网信道模拟仪212在下行链路中，接收无线综测仪211发送来的下行中间信号1，对所述下行中间信号I进行无线公网通信信道特征化处理，具体为进行信号衰弱、多径叠加、延时、多普勒相移处理并得到下行中间信号2，将所述下行中间信号2返回给无线综测仪211 ;在上行链路中，接收无线综测仪211发送的上行中间信号2，对所述上行中间信号2进行无线公网通信信道特征化处理，具体为进行频率选择性衰弱、多径叠加、延时、多普勒相移和噪声处理并得到上行中间信号3，将所述上行中间信号3返回给无线综测仪211 ；
[0060]射频衰减器213，在下行链路中，接收无线综测仪211发送的下行中间信号3，对所述下行中间信号3进行信号衰减处理得到远程下行信号，将所述远程下行信号发送给采集终端22 ;在上行链路中，接收采集终端22发送的远程初始响应信号，对所述远程初始响应信号进行信号衰减处理后，得到上行中间信号1，并将所述上行中间信号I发送给无线综测仪 211。
[0061]结合图2C和图2D，本实施例提供的通信信道仿真系统可具有如下连接结构和数据传输关系:所述集中控制计算机26分别连接无线综测仪211、无线公网信道模拟仪212和射频衰减器213，具体用于确定无线公网通信信道的信道特征，控制所述无线综测仪211、无线公网信道模拟仪212和射频衰减器213进行工作。
[0062]如图2F所示，本实施例中的本地通信信道仿真子系统23可具体包括:短距离无线通信信道仿真次级子系统，和/或，低压电力线载波通信信道仿真次级子系统；
[0063]短距离无线通信信道仿真次级子系统具体包括:环形器231、信号分析仪232、短距离无线信道模拟仪233和矢量信号源234，其中，
[0064]环形器231，分别连接所述采集终端22、信号分析仪232和电能表24 ;用于将采集终端22发送的信号进行环形处理后发送给信号分析仪232，将电能表24发送的信号进行环形处理后发送给采集终端22 ；[0065]信号分析仪232，分别连接所述环形器231和短距离无线信道模拟仪233 ;用于将环形器231发送的信号进行信号分析综合处理后发送给短距离无线信道模拟仪233 ；
[0066]短距离无线信道模拟仪233，分别连接所述信号分析仪232和矢量信号源234 ;用于模拟短距离无线通信信道的信道特征，将所述信号分析仪232发送的信号进行短距离无线通信信道特征化处理后发送给矢量信号源234 ；
[0067]矢量信号源234，分别连接所述短距离无线信道模拟仪233和电能表24 ;用于将短距离无线信道模拟仪233发送的信号进行矢量信号处理后发送给电能表24 ；
[0068]低压电力线载波通信信道仿真次级子系统具体包括:噪声发生器235、功率放大器236、耦合器237、程控衰减器238、高通滤波器239和阻抗模拟网络230 ;其中，
[0069]噪声发生器235，连接所述功率放大器236 ;用于模拟低压电力线载波通信信道的噪声特征以生成噪声信号，将所述噪声信号传输给所述功率放大器236 ；
[0070]功率放大器236，分别连接所述噪声发生器235和耦合器237 ;用于接收所述噪声信号，并将所述噪声信号进行功率放大后发送给耦合器237 ；
[0071]耦合器237，分别连接采集终端22、功率放大器236和程控衰减器238 ;用于将采集终端22发送来的信号和功率放大器236发送来的信号进行耦合后号发送给程控衰减器238 ;将程控衰减器238发送来的信号与功率放大器236发送来的信号进行耦合后发送给采集终端22 ；
[0072]程控衰减器238，分别连接耦合器237和高通滤波器239 ;用于模拟低压电力线载波通信信道的信号功率衰减特征，对耦合器237和高通滤波器239之间传输的信号进行功率衰减处理；
[0073]高通滤波器239，分别连接程控衰减器238和阻抗模拟网络230 ;用于对程控衰减器238和阻抗模拟网络230之间传输的信号进行高通滤波处理；
[0074]阻抗模拟网络230，分别连接高通滤波器239和电能表24 ;用于模拟低压电力线载波通信信道的阻抗特征，对高通滤波器239和电能表24之间传输的信号进行低压电力线载波信道阻抗特性处理。
[0075]如图2G所示为短距离无线通信信道仿真次级子系统的结构连接方式和信号传输关系，具体如下:
[0076]环形器231与采集终端22通过网线连接，环形器231与信号分析仪232通过射频同轴电缆连接，信号分析仪232与短距离无线信道模拟仪233通过高速数字总线连接，短距离无线信道模拟仪233与矢量信号源234通过高速数字总线连接，矢量信号源234与电能表24通过高频同轴电缆连接，电能表24与环形器231通过射频同轴电缆连接。
[0077]环形器231，在下行链路中，接收采集终端22发送的本地初始下行信号，对所述本地初始下行信号进行环形处理后得到下行中间信号Al，将下行中间信号Al发送给信号分析仪232 ;在上行链路中，接收电能表24发送的本地初始响应信号A，对所述本地初始响应信号A进行环形处理后得到本地响应信号A，将所述本地响应信号A发送给采集终端22 ；
[0078]信号分析仪232，在下行链路中，接收环形器231发送的下行中间信号Al，对所述下行中间信号Al进行信号分析综合处理，具体为对下行中间信号Al进行下变频、解调和模数转换处理，以及检测下行中间信号Al的射频性能，记录下行中间信号Al的中心频点、带内功率、带宽、带外干扰、杂散等主要指标，经上述处理后得到下行中间信号A2，将所述下行中间信号A2发送给短距离无线信道模拟仪233 ；
[0079]短距离无线信道模拟仪233，在下行链路中，接收所述信号分析仪232发送的下行中间信号A2，对所述下行中间信号A2进行短距离无线通信信道特征化处理，具体为模拟频段410?510MHz/2.4GHz，通信模式为FSK调制模式/PSK调制模式/星座图调制模式/Zigbee调制模式/Wifi调制模式，以及频率选择性衰弱、多径叠加、延时、多普勒相移、噪声等信道特征，对下行中间信号A2进行处理后得到下行中间信号A3，将所述下行中间信号A3发送给矢量信号源234 ；
[0080]矢量信号源234，在下行链路中，接收所述短距离无线信道模拟仪233发送的下行中间信号A3，对所述下行中间信号A3进行矢量信号处理，具体为进行数模转换、调制、上变频、功率放大处理后得到本地下行信号A，将所述本地下行信号A发送给电能表24。
[0081]如图2H所示为低压电力线载波通信信道仿真次级子系统的结构连接方式和内部信号传输关系，具体如下:
[0082]采集终端22与耦合器237通过低压电力双线电缆连接；噪声发生器235与功率放大器236通过射频同轴电缆连接；功率放大器236与耦合器237通过射频同轴电缆连接；耦合器237与程控衰减器238通过射频同轴电缆连接；程控衰减器238与高通滤波器239通过射频同轴电缆连接；高通滤波器239与阻抗模拟网络230通过低压电力双线电缆连接；阻抗模拟网络230与电能表24通过低压电力双线电缆连接；
[0083]噪声发生器235，模拟低压电力线载波通信信道的噪声特性以生成噪声信号，并将所述噪声信号传输给所述功率放大器236 ；
[0084]噪声发生器235与功率放大器236通过射频同轴电缆连接
[0085]功率放大器236，接收所述噪声信号，对所述噪声信号进行功率放大后形成大功率噪声信号，将所述大功率噪声信号发送给耦合器237 ；
[0086]功率放大器236与耦合器237通过射频同轴电缆连接
[0087]耦合器237，接收功率放大器236发送的大功率噪声信号；在下行链路中，接收采集终端22发送的本地初始下行信号，将所述本地初始下行信号和大功率噪声信号耦合得到下行中间信号BI，将所述下行中间信号BI发送给程控衰减器238 ;在上行链路中，接收程控衰减器238发送的上行中间信号B3，将所述上行中间信号B3和大功率噪声信号耦合得到本地响应信号B，将所述本地响应信号B发送给采集终端22 ；
[0088]程控衰减器238，在下行链路中，接收耦合器237发送的下行中间信号BI，对所述下行中间信号BI进行功率衰减处理后得到下行中间信号B2，将所述下行中间信号B2发送给高通滤波器239 ;在上行链路中，接收高通滤波器239发送的上行中间信号B2，对所述上行中间信号B2进行功率衰减处理后得到上行中间信号B3，将所述上行中间信号B3发送给耦合器237 ；
[0089]高通滤波器239，在下行链路中，接收程控衰减器238发送的下行中间信号B2，对所述下行中间信号B2进行高通滤波处理得到下行中间信号B3，将所述下行中间信号B3发送给阻抗模拟网络230 ;在上行链路中，接收所述阻抗模拟网络230发送的上行中间信号BI，对所述上行中间信号BI进行高通滤波处理得到上行中间信号B2，将所述上行中间信号B2发送给程控衰减器238 ；
[0090]阻抗模拟网络230，在下行链路中，接收高通滤波器239发送的下行中间信号B3，对所述下行中间信号B3进行低压电力线载波信道阻抗特性处理得到本地下行信号B，将所述本地下行信号B发送给电能表24 ;在上行链路中，接收电能表24发送的本地初始响应信号B，对所述本地初始响应信号B进行低压电力线载波信道阻抗特性处理得到上行中间信号BI，将所述上行中间信号BI发送给高通滤波器239。
[0091]结合图2C和图2F，本实施例提供的通信信道仿真系统可具有如下连接结构和数据传输关系:
[0092]所述集中控制计算机26分别连接所述环形器231、信号分析仪232、短距离无线信道模拟仪233和矢量信号源234，具体用于确定短距离无线通信信道的信道特征，控制所述环形器231、信号分析仪232、短距离无线信道模拟仪233和矢量信号源234进行工作；和/或，
[0093]所述集中控制计算机26分别连接所述噪声发生器235、功率放大器236、耦合器
237、程控衰减器238、高通滤波器239和阻抗模拟网络230，具体用于确定低压电力线载波通信信道的信道特征，控制所述噪声发生器235、功率放大器236、耦合器237、程控衰减器
238、高通滤波器239和阻抗模拟网络230进行工作。
[0094]如图21所示，本实施例中的净化电源子系统25可包括:第一级电源净化电路和第二级电源净化电路；其中，
[0095]第一级电源净化电路，分别连接外部电源、主站计算机20、远程通信信道仿真子系统21、本地通信信道仿真子系统23、采集终端22和第二级电源净化电路；用于为所述主站计算机20、远程通信信道仿真子系统21、本地通信信道仿真子系统23和采集终端22提供电能和匹配阻抗，以及隔离外部电源的干扰噪声；
[0096]第二级电源净化电路，分别连接第一级电源净化电路和电能表24 ;用于为所述电能表24提供电能和匹配阻抗。
[0097]本实施例通过采用两级电源净化电路，可以实现对外界干扰和噪声的有效隔离，同时为系统提供匹配阻抗，可以实现采集终端与电能表的良好电气隔离。
[0098]如图2J所示，所述第一级电源净化电路可具体包括:第一三相隔离变压器251、阻波器252和第一线性阻抗稳定网络253 ;其中，
[0099]第一三相隔离变压器251，分别连接外部电源、主站计算机20、远程通信信道仿真子系统21、本地通信信道仿真子系统23和阻波器252;用于隔离外部电源的干扰噪声，为主站计算机20、远程通信信道仿真子系统21、本地通信信道仿真子系统23提供电能，输出电能信号给阻波器252 ；
[0100]阻波器252，分别连接第一三相隔离变压器251、第一线性阻抗稳定网络253和第二级电源净化电路；用于隔离主站计算机20、远程通信信道仿真子系统21、本地通信信道仿真子系统23的杂波和串扰，输出电能信号给第一线性阻抗稳定网络253和第二级电源净化电路；
[0101]第一线性阻抗稳定网络253，分别连接阻波器252和采集终端22;用于为采集终端22提供电能和匹配阻抗；
[0102]所述第二级电源净化电路可具体包括:第二三相隔离变压器254、程控功率源255、第二线性阻抗稳定网络256和电流互感器257 ;其中，
[0103]第二三相隔离变压器254，分别连接第一级电源净化电路和程控功率源255 ;用于接收来自第一级电源净化电路的电能信号，对所述电能信号过滤高频杂波和噪声后，输出电能信号给程控功率源255 ；
[0104]程控功率源255，分别连接第二三相隔离变压器254、第二线性阻抗稳定网络256和电流互感器257 ;用于接收来自第二三相隔离变压器254的电能信号，隔离采集终端22和电能表24之间的载波信号，输出电能信号给第二线性阻抗稳定网络256和电流互感器257 ；
[0105]第二线性阻抗稳定网络256，分别连接程控功率源255和电能表24 ;用于接收来自程控功率源255的电能信号，为电能表24的电压回路提供电能；
[0106]电流互感器257，分别连接程控功率源255和电能表24 ;用于接收来自程控功率源255的电能信号，为电能表24的电流回路提供电能。
[0107]需要说明的是，本实用新型提供的用电信息采集系统的通信信道仿真系统中，远程通信信道仿真子系统可模拟用电信息采集系统常用的各种远程通信信道，本地通信信道仿真子系统可模拟用电信息采集系统常用的各种本地通信信道，即，本实用新型对远程通信信道仿真子系统和本地通信信道仿真子系统所模拟的通信信道不作具体限定，本实用新型实施例以远程通信信道仿真子系统模拟无线公网通信信道，并以本地通信信道仿真子系统模拟短距离无线通信信道和/或低压电力线载波通信信道为例对本实用新型进行说明，本领域技术人员所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
[0108]实施例二
[0109]本实施例以低压用户用电信息采集系统为例，提供一种用电信息采集系统的通信信道仿真系统，如图3所示，该通信信道仿真系统包括:主站计算机301、集中控制计算机302、集中器303、短距离无线电能表304、低压电力线载波电能表305、无线综测仪306、无线公网信道模拟仪307、射频衰减器308、环形器309、信号分析仪310、短距离无线信道模拟仪311、矢量信号源312、噪声发生器313、功率放大器314、耦合器315、程控衰减器316、高通滤波器317、阻抗模拟网络318、第一三相隔离变压器319、阻波器320、第一线性阻抗稳定网络321、第二三相隔离变压器322、程控功率源323、第二线性阻抗稳定网络324和电流互感器325 ；
[0110]本实施提供的通信信道仿真系统中，无线综测仪306、无线公网信道模拟仪307和射频衰减器308共同组成远程通信信道仿真子系统，用于模拟GPRS无线公网通信信道的信道特征；其中，主站计算机301与无线综测仪306通过网线连接；无线综测仪306与射频衰减器308通过无线公网连接；无线综测仪306与无线公网信道模拟仪307通过高速数字总线连接；射频衰减器308与集中器303通过GPRS接口连接；
[0111]环形器309、信号分析仪310、短距离无线信道模拟仪311和矢量信号源312共同组成短距离无线通信信道仿真次级子系统，用于模拟短距离无线通信信道的信道特征；其中，集中器303与环形器309通过网线连接；环形器309与信号分析仪310通过射频同轴电缆连接；信号分析仪310与短距离无线信道模拟仪311通过高速数字总线连接；短距离无线信道模拟仪311与矢量信号源312通过高速数字总线连接；矢量信号源312与短距离无线电能表304通过高频同轴电缆连接；短距离无线电能表304与环形器309通过射频同轴电缆连接；
[0112]噪声发生器313、功率放大器314、耦合器315、程控衰减器316、高通滤波器317、阻抗模拟网络318共同组成低压电力线载波通信信道仿真次级子系统，用于模拟低压电力线载波通信信道的信道特征；其中，噪声发生器313与功率放大器314通过射频同轴电缆连接；功率放大器314与耦合器315通过射频同轴电缆连接；耦合器315与第一线性阻抗稳定网络321通过射频同轴电缆连接；耦合器315与程控衰减器316通过射频同轴电缆连接；程控衰减器316与高通滤波器317通过射频同轴电缆连接；高通滤波器317与阻抗模拟网络318通过低压电力双线电缆连接；阻抗模拟网络318与低压电力线载波电能表305通过低压电力双线电缆连接；
[0113]第一三相隔离变压器319、阻波器320、第一线性阻抗稳定网络321、第二三相隔离变压器322、程控功率源323、第二线性阻抗稳定网络324和电流互感器325共同组成净化电源子系统；其中，第一三相隔离变压器319与阻波器320连接；阻波器320与第一线性阻抗稳定网络321连接；第一线性阻抗稳定网络321与第二三相隔离变压器322连接；第二三相隔离变压器322与程控功率源323连接；程控功率源323分别与第二线性阻抗稳定网络324和电流互感器325连接；第二线性阻抗稳定网络324与阻抗模拟网络318连接；电流互感器325与低压电力线载波电能表305连接；
[0114]此外，集中控制计算机302分别连接无线综测仪306、无线公网信道模拟仪307、射频衰减器308、环形器309、信号分析仪310、短距离无线信道模拟仪311、矢量信号源312、噪声发生器313、功率放大器314、程控衰减器316和阻抗模拟网络318，用于对所述各装置进行协调和控制；
[0115]第一三相隔离变压器319还与该通信信道仿真系统中除集中器30、低压电力线载波电能表305之外的其他设备连接，为其提供电能；第一线性阻抗稳定网络321还与集中器303连接，为其提供电能；第二线性阻抗稳定网络324通过阻抗模拟网络318向低压电力线载波电能表305的电压回路供电；电流互感器325向低压电力线载波电能表305的电流回路供电。
[0116]本实施例提供的用电信息采集系统的通信信道仿真系统，其工作过程如下:
[0117]步骤1，主站计算机301发送远程初始下行信号给由无线综测仪306、无线公网信道模拟仪307和射频衰减器308共同组成的远程通信信道仿真子系统；
[0118]步骤2，所述远程通信信道仿真子系统对远程初始下行信号进行GPRS无线公网通信信道的信道特征化处理，得到远程下行信号，并传输给集中器303 ；
[0119]步骤3，集中器303接收远程下行信号，并根据远程下行信号生成本地初始下行信号，将该本地初始下行信号分别发送给由环形器309、信号分析仪310、短距离无线信道模拟仪311和矢量信号源312共同组成的短距离无线通信信道仿真次级子系统，以及，由噪声发生器313、功率放大器314、耦合器315、程控衰减器316、高通滤波器317、阻抗模拟网络318共同组成的低压电力线载波通信信道仿真次级子系统；
[0120]步骤4，所述短距离无线通信信道仿真次级子系统对本地初始下行信号进行短距离无线通信信道特征化处理后，得到对应于短距离无线通信信道的本地下行信号，并传输给短距离无线电能表304 ;同时，所述低压电力线载波通信信道仿真次级子系统对本地初始下行信号进行低压电力线载波通信信道特征化处理后，得到对应于低压电力线载波通信信道的本地下行信号，并传输给低压电力线载波电能表305 ；
[0121]步骤5，短距离无线电能表304接收对应于短距离无线通信信道的本地下行信号，并根据该信号的接收情况生成对应于短距离无线通信信道的本地初始响应信号，然后发送给所述短距离无线通信信道仿真次级子系统；同时，低压电力线载波电能表305接收对应于低压电力线载波通信信道的本地下行信号，并根据该信号的接收情况生成对应于低压电力线载波通信信道的本地初始响应信号，并发送给所述通信信道仿真次级子系统；
[0122]步骤6，所述短距离无线通信信道仿真次级子系统接收对应于短距离无线通信信道的本地初始响应信号后，对其进行短距离无线通信信道特征化处理，得到对应于短距离无线通信信道的本地响应信号，并传输给集中器303;同时，所述低压电力线载波通信信道仿真次级子系统接收对应于低压电力线载波通信信道的本地初始响应信号，对其进行低压电力线载波通信信道特征化处理，得到对应于低压电力线载波通信信道的本地响应信号，并传输给集中器303 ；
[0123]步骤7，集中器303接收所述对应于短距离无线通信信道的本地响应信号和对应于低压电力线载波通信信道的本地响应信号，根据所述两种本地响应信号生成综合本地响应信号，并发送给所述远程通信信道仿真子系统；
[0124]步骤8，所述远程通信信道仿真子系统对综合本地响应信号进行GPRS无线公网通信信道的信道特征化处理，得到远程响应信号，并将远程响应信号发送给主站计算机301 ；
[0125]步骤9，主站计算机301接收远程响应信号，并根据远程响应信号对整个用电信息采集电路的通信性能进行评估。
[0126]上述工作过程中，无线综测仪306、无线公网信道模拟仪307、射频衰减器308、环形器309、信号分析仪310、短距离无线信道模拟仪311、矢量信号源312、噪声发生器313、功率放大器314、耦合器315、程控衰减器316、高通滤波器317和阻抗模拟网络318对相应信号所作的具体处理可参见实施例一中各装置对信号所做的具体处理，在此不再赘述。
[0127]上述工作过程中，集中器303根据远程下行信号生成本地初始下行信号，当远程通信信道的信道质量较差，使得主站计算机发送的远程初始下行信号丢失或失真严重时，集中器303接收不到远程下行信号，或者，集中器303接收到的远程下行信号失真严重，相应的，集中器303就不会生成本地初始下行信号，或者，生成误码率较高的本地初始下行信号；相反的，当远程通信信道的信道质量较好，集中器303就会生成误码率低的本地初始下行信号；也就是说，本地初始下行信号本身反映了远程通信信道的信道质量；
[0128]短距离无线电能表304接收对应于短距离无线通信信道的本地下行信号，并根据该信号生成对应于短距离无线通信信道的本地初始响应信号，当短距离无线通信信道的通信质量较差时，短距离无线电能表304就会接收不到对应于短距离无线通信信道的本地下行信号，或者，短距离无线电能表304接收到的对应于短距离无线通信信道的本地下行信号失真严重，相应的，短距离无线电能表304就不会生成对应于短距离无线通信信道的本地初始响应信号，或者，生成误码率较高的对应于短距离无线通信信道的本地初始响应信号；相反的，当短距离无线通信信道的信道质量较好，短距离无线电能表304就会生成误码率低的对应于短距离无线通信信道的本地初始响应信号；也就是说，对应于短距离无线通信信道的本地初始响应信号本身反映了短距离无线通信信道的信道质量；
[0129]类似的，低压电力线载波电能表305接收对应于低压电力线载波通信信道的本地下行信号，并根据该信号生成对应于低压电力线载波通信信道的本地初始响应信号，当低压电力线载波通信信道的通信质量较差时，低压电力线载波电能表305就会接收不到对应于低压电力线载波通信信道的本地下行信号，或者，低压电力线载波电能表305接收到的对应于低压电力线载波通信信道的本地下行信号失真严重，相应的，低压电力线载波电能表305就不会生成本地初始响应信号，或者，生成误码率较高的本地初始响应信号；相反的，当低压电力线载波通信信道的信道质量较好，低压电力线载波电能表305就会生成误码率低的本地初始响应信号；也就是说，对应于低压电力线载波通信信道的本地初始响应信号本身反映了低压电力线载波通信信道的信道质量；
[0130]进一步的，集中器303接收所述对应于短距离无线通信信道的本地响应信号和对应于低压电力线载波通信信道的本地响应信号，根据所述两种本地响应信号生成综合本地响应信号，因此，综合本地响应信号本身反映了短距离无线通信信道和低压电力线载波通信信道的信道质量；
[0131]最终，主站计算机301接收远程响应信号，由于远程响应信号本身就反映了远程通信信道(本实施例为GPRS无线公网通信信道)和本地通信信道(本实施例为短距离无线通信信道和低压电力线载波通信信道)的信道质量，由此，主站计算机301就可以根据远程响应信号实现对整个用电信息采集电路的通信性能进行评估的目的。
[0132]综上所述，本实用新型实施例提供的用电信息采集系统的通信信道仿真系统包括以下有益效果:
[0133](I)系统可以全面模拟远程通信信道和本地通信信道的信道特征，从而可以真实准确地反映整个用电信息采集系统的通信性能，为实际用电信息采集系统的通信信道建设提供良好的参考信息；
[0134](2)通过采用两级电源净化电路，可以实现对外界干扰和噪声的有效隔离，同时为系统提供匹配阻抗，可以实现采集终端与电能表的良好电气隔离；
[0135](3)采用集中控制计算机对系统中的各装置进行集中控制和协调，可以实现信道特征模拟的自动化和远程控制，避免了人工操作的错误隐患，降低了外界干扰；
[0136](4)整套系统都采用市面上常见的仪器设备，便于组装和拆卸，造价低，便于批量生产和推广应用。
[0137]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用电信息采集系统的通信信道仿真系统，其特征在于，包括:主站计算机、远程通信信道仿真子系统、本地通信信道仿真子系统、净化电源子系统、采集终端和电能表；其中， 主站计算机，与远程通信信道仿真子系统连接； 远程通信信道仿真子系统，分别连接主站计算机和采集终端； 采集终端，分别连接远程通信信道仿真子系统和本地通信信道仿真子系统； 本地通信信道仿真子系统，分别连接采集终端和电能表； 电能表，连接本地通信信道仿真子系统； 净化电源子系统，分别与主站计算机、远程通信信道仿真子系统、本地通信信道仿真子系统、米集终端和电能表连接； 所述远程通信信道仿真子系统具体包括:无线综测仪、无线公网信道模拟仪和射频衰减器；其中， 无线综测仪，分别连接所述主站计算机、无线公网信道模拟仪和射频衰减器； 无线公网信道模拟仪，连接所述无线综测仪； 射频衰减器，分别连接所述无线综测仪和采集终端； 所述本地通信信道仿真子系统包括:短距离无线通信信道仿真次级子系统，和/或，低压电力线载波通信信道仿真次级子系统； 短距离无线通信信道仿真次级子系统具体包括:环形器、信号分析仪、短距离无线信道模拟仪和矢量信号源，其中， 环形器，分别连接所述采集终端、信号分析仪和电能表； 信号分析仪，分别连接所述环形器和短距离无线信道模拟仪； 短距离无线信道模拟仪，分别连接所述信号分析仪和矢量信号源； 矢量信号源，分别连接所述短距离无线信道模拟仪和电能表； 低压电力线载波通信信道仿真次级子系统具体包括:噪声发生器、功率放大器、耦合器、程控衰减器、高通滤波器和阻抗模拟网络；其中， 噪声发生器，连接所述功率放大器； 功率放大器，分别连接所述噪声发生器和耦合器； 耦合器，分别连接采集终端、功率放大器和程控衰减器； 程控衰减器，分别连接耦合器和高通滤波器； 高通滤波器，分别连接程控衰减器和阻抗模拟网络； 阻抗模拟网络，分别连接高通滤波器和电能表； 所述净化电源子系统包括:第一级电源净化电路和第二级电源净化电路； 所述第一级电源净化电路具体包括:第一三相隔离变压器、阻波器和第一线性阻抗稳定网络；其中， 第一三相隔离变压器，分别连接外部电源、主站计算机、远程通信信道仿真子系统、本地通信信道仿真子系统和阻波器； 阻波器，分别连接第一三相隔离变压器、第一线性阻抗稳定网络和第二级电源净化电路； 第一线性阻抗稳定网络，分别连接阻波器和采集终端；所述第二级电源净化电路具体包括:第二三相隔离变压器、程控功率源、第二线性阻抗稳定网络和电流互感器；其中， 第二三相隔离变压器，分别连接第一级电源净化电路和程控功率源； 程控功率源，分别连接第二三相隔离变压器、第二线性阻抗稳定网络和电流互感器； 第二线性阻抗稳定网络，分别连接程控功率源和电能表； 电流互感器，分别连接程控功率源和电能表。
2.如权利要求1所述的通信信道仿真系统，其特征在于，所述采集终端为集中器。
【文档编号】H04B17/00GK203554462SQ201320360196
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】田海亭, 袁瑞铭, 易忠林, 钟侃, 周丽霞, 杨晓波, 席晓宇 申请人:国家电网公司, 冀北电力有限公司计量中心