基于低压电力线的自动抄表系统可靠性研究.pdf

第 l 0期 2 0 1 0年 1 0月 机 械 设 计 与 制 造 Ma c h i n e r y De s i g n&Ma n u f a c t u r e 2 59 文章编号 ： 1 0 0 1 3 9 9 7 ( 2 0 1 0 ) 1 0 0 2 5 9 0 2 基于低压电力线的自 动抄表 系统可靠性研究术 任 Y - 昌刘 丽黄龙云 ( 陕西科技大学 机电工程学院 ， 西安 7 1 0 0 2 1 ) Re s e a r c h o f a u t o ma t i c me t e r r e a d i n g s y s t e m r e l i a b i l i t y b a s e d o n l o w- v o l t a g e p o we r l i n e REN Go n g - c h a ng， L I UL i ， HUANG Lo ng y un ( S h a n n x i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， X i a n 7 1 0 0 2 1 ， C h i n a ) 【 摘要】 针对目 前自 动抄表系统干扰大、 可靠性不高的现实情况， 提出了一种基于低压电力线的自 动 ； 抄表系统可靠性设计；从可靠性设计定义出发， 介绍了系统可靠性设计的内 容， 采用模块化、 冗余结构等设计 方法对系统的软硬件部分进行优化， 表明系统运行的可行性， 为城市自 动抄表系统的可靠性设计提供依据。 关键词 ： 可靠性； 模块化 ； 可行性 ； 冗余结构 5 0 H 田 Z 亲 茬 篆 三 、要 苎 皇 ： 蒜 曼 重 复 竺 妻 ： 存 在 严重 ， ， 。 ； t 苎 登 窒 ， 。 量 委 苎 ! 。 ： “u q-：rt ； 妥 姜 ； ： 套 ， 。 ， 量 苎 主 主 力 线 本 身 的 时 变 性 及 恶 劣 的 外 界 环 境 对 信 号 的 作 用 ，造成数据 = ， ： ： 。： 一。 一一 。 。 一 一 。 ； 在 竺 号 行 苎 ，转 出 思 们 运 用 以 上 成 功 的 可 靠 性 设 计 经 验 ， 将 模 块 化 冗 余 结 构 过 程 ， 。 妻 篓 理 中 心 尊 的 中 竺 会 出 现 ，设 计 ， 技 术 ，软 件 滤 波 术 辱 人 至 基 于 低 电 力 线 的 常 造 成 电 信 息 的 混 和 错 误 ，系统的可靠性不高0 I Nt o , 女 何 表系统 ，将先进技术与 的 统设备结 来， 实现系统的可 来稿日 期： 2 0 0 9 1 2 3 1 基金项目： 陕西省教育厅产业化培育项目( 0 7 J C 0 5 ) ， 咸阳市科技计划项目( X K 0 7 0 8 6 ) 2 6 0 任工昌等： 基于低压电力线的 自动抄表 系统可靠性研究 第 1 0期 减性， 使信噪比能达到一定的要求。具有足够的耐久性。系统 整体及部件具有抗老化、 抗腐蚀和抗松动的能力， 测量、 通讯、 数据 处理和其它各项性能指标在使用期内的变化不会超出设计允许范 围。 对于硬件而言， 就是能经受寿命期内的各种作用并满足使用要 求， 且具有备品备件支持； 对于软件而言就是新老版本兼容、 更新 升级简单或具有自动升级、 远程下载功能， 保证寿命期内软件不过 时， 且便于扩展其它的功能。缓冲减震设计， 能保持系统的整体 稳定性。 系统在受到设计中要考虑到的意外因素， 如人为破坏、 直接 雷击等作用时不会产生严重后果， 不能影响系统的正常工作， 对故 障处进行显示和报警， 从而使故障易于查找和修复， 同时所花费的 时间和费用也较少。其可靠性指标要求可根据要求满足系统 的。其设计指标一般为：平均无故障工作时间 ( Me a n T i m e B e t w e e n F a i l ) ， M T B F 半年 ，在系统 的使用过程中可以定期对 各部分进行检测维护， 保障系统能够在足够的时间内稳定工作， 不影响电力部门的工作需要。 3 系统整体结构的可靠性设计 系统硬件部分的设计可靠性是系统可靠性的基础，优化电 路设计是提高系统可靠的必然要求。 电路的可靠性设计也可以借 助模块分析法确定硬件部分可靠度瓶颈后，进行模块化设计， 简 化系统的电路结构， 不附加无用功能模块。影响系统可靠性的主 要因素还有载波信号各模块之间输入、 输出的过程中的可靠性设 计。加强关键模块的安全设计， 载波传输的通信信道的可靠性设 计以整体提高系统可靠度。系统结构框图， 如图 1 所示。 图 1系统的框 图 3 1 数据采集终端的可靠性设计 数据采集终端是远程抄表系统安装在现场的低端设备， 相 当于一个智能管理机， 采集用户电能表的脉冲， 进行数据处理， 存 储， 同时通过低压电力线与中转站集中器进行数据交换。数据采 集部分的模块化设计， 如图2所示。 图2 数据采集部分的模块框图 在进行模块化设计采集终端可靠性时，注意在各模块内元 器件的选型、 裕度设计和稳定性设计。如在设计脉冲采集模块时 避免出现干扰， 严禁脉冲整形电路， 避免把干扰信号， 避免把干扰 脉冲形成一个规范的输入脉冲。 3 2数据传输部分的可靠性设计 在数据传输过程中由于存在很大的干扰，传输距离受限制 等问题， 需添加中转站集中器提高载波信号的传输可靠性。集中 器 的设计也要采用模块化设计 ， 并且集成 了专为电力线通讯 网络 设计的半双工异步调制解调器 P L 2 1 0 2 。它是特别针对中国电力 网恶劣的环境所研制开发的低压电力线载波通信芯片， 采用了直 接序列扩频、 数字信号处理、 直接数字频率合成等新技术， 并采用 大规模数字 模拟混合 0 3 5 m C MO S工艺制作， 在抗干扰及抗衰 落性能以有着 出众的表现。 3 3通信信道的可靠性设计 载波信号在低压电力线的传输过程中采用直接序列扩频的 调制解调方式，即用伪随机码对采集终端采集到的信息进行调 制， 将其频谱扩展后再传输， 而在接收端使用相同的伪随机码对接 收到的信息进行解凋， 恢复原始信息。如图3所示。 用电 信息 序列 输出 数据 图 3扩频数字通信 系统的频域模型 这种调制解调方法使得扩频通信系统与以信道冗余编码来 扩展信号带宽的一般通信系统不同， 以提供可靠地通信信道。调 制解调电路结成集成在载波芯片P L 2 1 0 2中。 3 4软件部分的可靠性设计 系统软件设计的可靠性设计必须遵循标准化、 规范化、 安全 化的原则。 程序设计 、 应用服务器间功能的相互支持、 合理的网络 结构规划、 成熟稳定的数据库软件和操作系统共同来支持。在编 码 、 通信规约、 用户界面、 文档编制上贯彻标准化、 规范化、 安全化 的设计方法。 应用软件具有以功能模块为单元的可灵活拆装配置 的结构， 保持每个功能模块的爪ll生， 便于扩充日 。 + 圜 一 一 图 4系统防火墙设计 基于低压电力线的自动抄表系统中监控管理中心采用客户 机 服务器( c s 体系) 模式， 软件采用 Wi n d o w s 2 0 0 0及以上操作 系统， 以可视化、 面向对象和采用事件驱动方式的程序开发工具 Mi c r o s o f t V i s u a l c + + 6 0开发而成， 其功能强大， 代码执行速度快、 效率高， 并且对底层操作有明显的优越性。网络数据库采用 S Q L S E R V E R 2 0 0 5数据库进行数据查询和数据存储， 使用标准的S Q L 数据库查询语言定义及操作数据库。 S Q L S E R V E R数据库支持并 行操作的动态扩展， 能够为用户的二次开发提供保证。应用软件 采取容错设计 、 设置系统访问权限、 安全内核技术 ， 使用系统防 第 1 0期 2 0 1 0年 1 0月 机 械 设 计 与 制 造 Ma c h i n e r y De s i g n&Ma n u f a c t u r e 2 61 文章编号 ： 1 0 0 1 3 9 9 7 ( 2 0 1 0 ) 1 0 0 2 6 1 0 3 级进模工作中侧向力的分析及防止方法探讨 木 张今渡谈 理冯淑 敏 ( 上海应用技术学院， 上海 2 0 0 2 3 5 ) An a l y s i s an d r e s e ar c h p r e v e n t me t h o d f o r s i d e f or c e i n t h e wor k i n g p r o c e s s o f p r o g r e s s i v e d i e Z HANG J i n d u T AN L i F E NG S h u mi n ( S h a n g h a i I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， S h a n g h a i 2 0 0 2 3 5 ， C h i n a ) ! 一 。 。 。 ： 【 摘要】 分析了 级进模工作中 侧向力的产生及其对模具工作的影响， 探讨了利用模具结构控制和防 ： 止侧向力的措施和方法， 并将这些方法运用于电气开关支架级进模的设计之中， 以确保模具的使用精度和使 j ； 0 ： 用 寿命。 ： i ： 关键词： 级进模 ； 侧 向力 ； 防止方法 ： 【 A b s t r a c t 】 h h a s a n a ly z e d t h e p r o b l e m o f s i d e f o r c e e n g e n d e r e d a n d ef f e c t in th e w o r k i n g p r o c e s s of ； p r o g r e s s i v e d i e S t u d y i n g t h e t e c h n i q u e a n d m e t h o d a b o u t p r e v e n t s i d e f o r c e t h a t u t i l i z e t h e ma c h i n e r y of d ： and a p p ly i n g t h e m e t h o d s t o th e d e s ig n ofp r o gre s s i v e d -厂 0 r b r ack e t ofe le c t r i c s w i t c h ， t h e p r e c i o n a n d ： ； ： Z ofd i e h as i n s u r e d ； 一 Ke y wo r d s： Pr og r e s s i V e di e； S i de f o r c e； Pr e v e nt m e t ho d 0o 0 O 0 一 0 0 0 0 。 0 0 。 一一一 0 0 f 一 ) ( 中图分类号 ： T H1 1 6 文献标识码： A 多工位级进模具与普通冲压模具最大的不同是可以将各种不 作中侧向力产生的原因及影响是多方面的， 现分析如下： 同 类型的冲 压工序集中 在一付模具中完成。包括冲制形孔、 缺口冲 1 1级进模中弯曲工序产生的侧向力 切、 弯曲、 拉深、 整形、 落料等等。 多种工序集中于一副级进模具大大 级进模中u形弯曲的间隙不均、 L 形弯曲、 弯曲位置的不对 提高了模具的工作效率， 但也使模具的冲压受力趋于复杂化。除了 称， 都会使模具在工作中相应部位受力不均产生侧向力。 特定的模具结构外， 一般冲压合模方向的作用力是模具工作所需要 N i + i x N 。 。 ( 1 ) 的， 不过在工作过程中有时也会产生一些其它方向的力， 特别是与 式中： F一 弯曲作用力 ； 旷一板料与凹模接触点法线倾角 ； 一 冲压方向垂直的力， 常常对模具造成干扰。与模具冲压方向垂直的 凹模对板料的正压力； 一 摩擦系数； 设 为摩擦角； 则摩 力称为侧向力， 无规律的侧向力影响了模具的精度， 使模具的凸模 擦系数z ， = 。 。由于模具和冲压件的材料一般为钢 与凹模间间隙不均、 模具局部磨损、 啃模、 凸模形变， 甚至折断， 严重 材， 所以取摩擦系数。 缩短模具的使用寿命， 同时也造成了冲压产品的报废。 故得凹模对板料的正压力为： ，： i n a + C O S O 1 ) ( 2 ) 已有文献对普通冲压模具的侧向力问题做了一些研究和分 侧向力： N侧向= 【 F ( s i n + c 0 ) c 0 s O t =F ( t g o t + D ) ( 3 ) 析， 但对于多工位级进模具工作中侧向力的影响及控制方法还涉 弯曲开始至结束 ， 0 仅 9 0 。 ， 在此范围内由式( 3 ) 对 O t 求导 及不多， 本文尝试对此问题作初步的探讨。 取极值， 从而得到弯曲过程近结束时侧向力达到最大值： 1 级进模工作 中侧向力的分析 N 侧 向 m 一 6 _6 7 F 多工位级进模具设计有多个工位， 能完成多种工序， 实际工 这说明弯曲最后阶段侧向力将达到弯曲力的近 7 倍，远大 女来稿 日期 ： 2 0 0 9 1 2 1 5 基金项 目： 上海市教育委员会重点学科建设项 目资助( J 5 1 5 0 1 ) I I II II I 火墙来防御恶意的破坏及病毒的侵入， 以提高远程抄表系统的整 参考文献 体可靠性 ， 如图 4 所示。 1 徐魁， 蒋踽瀛基于 G S M G P R S 通信的抄表系统 J j _ 电力系统 自动化 4结论 近年来， 系统的可靠性设计越来越受到人们的关注。基于低 压电力线的自动抄表系统能够不仅能够实现电量的自动、集中、 定时抄录， 并且不用重新布线， 有实时l生、 传输速率高等优点。它 作为智能小区的重要组成部分， 对可靠度有着更高的要求。我们 必须将可靠性的设计理念贯穿于整个系统的设计过程中， 力争通 过先进的软硬件技术建设一个高可靠的自动抄表系统， 以适应城 市现代化建设的需要。 2 0 o 4 ( 1 7 ) ： 9 4 9 6 2 董树民， 房灵常 大坝自 动监测系统的可靠性设计 J 水利水文自动化 2 0 0 8 ( 1 ) 3 杨庚， 王汝传 面向对象的程序设计与 c + + 语言 M 北京： 人民邮电出版 社 2 0 0 2 4 陆昌琪 R D C电能表远程集抄系统 J 合肥学院学报， 2 o o 7 ( 2 ) 5 刘德辉，廖高华，朱杰斌低压配电实时监测系统的设计 J 配网自动化， 2 0 0 7 ( 5 ) 6刘立祥 低压载波电能表及其低压集中抄表系统 的应用 J 机电工程 ， 2 0 0 6 ( 1 0 )