[发明专利]远程自动采集舰船电力系统参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种远程自动采集舰船电力系统参数的方法，具体涉及一种应用于舰船照明电网的远程自动采集舰船电力系统参数的方法。

背景技术

现代舰船各数据终端的通信连接通过船用通信电缆实现，一般为按照特定需求铺设通信线路进行点对点通信，施工面临很多物理铺设过程，破坏各舱室的水密性能。少数大型船舶采用了CAN总线，花费大量人力物力资源且需要提前规划预留空间和端口。然而随着技术日新月异的发展，特别是海军舰船需要不断地更新添加设备以保持先进战力，每种设备的增加都带来接口的增加也要求更多的电缆来连接，采用不断铺设通信电缆的方式来满足通信端口的增加和采集电气信息参数的要求会带来成本高、工程量大、降低水密性、干扰舰船设备正常运行等不足，所以如能依托广泛分布的舰船照明网络，利用电力载波通信以电力电缆作为通信媒介的特点，建立电力载波通信平台，则可在省去通信电缆铺设同时实现广泛的电力系统参数信息采集。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺陷和不足，提供一种远程自动采集舰船电力系统参数的方法。

为实现上述目的，本发明设计的远程自动采集舰船电力系统参数的方法，包括以下步骤：

1)载波通信集中器对采集器启动轮询，由采集器对电气设备的运行参数进行采样，将采样值离散化编码为数字码元序列P(n)，并调制成高频载波信号D(t)；

2)采集器将调制信号D(t)耦合入舰船照明电网电缆中进行传输，并由集中器将D(t)从电缆中滤出；

3)集中器对来自各路采集器的载波信号进行解调、译码，储存更新当前电气设备运行参数值，对异常值进行报警，再等待T时间后启动轮询。

上述技术方案中，所述采集器包括采样电路、调制电路和耦合电路，由采样电路对电气设备运行参数进行采样，而后将采样序列送入调制电路进行载波信号调制，最后将调制好的载波信号通过耦合电路耦合入舰船照明电网电缆中传输。

上述技术方案中，所述载波信号调制对二进制码元序列P(n)变换为四进制数列，00、01、10、11分别映射为-1-j、-1+j、1-j、1+j，映射序列X(n)通过正交频分复用调制为高频载波信号D(t)，码元序列P(n)进行移相键控和正交频分复用调制，其调制过程可以通过以下公式表示：

其中X(n)为P(n)四进制移相键控映射的序列，f_n为n个载波的调制频率，调制中心频率300-400KHz，带宽为46-96KHz，耦合部分为实现采集器与照明电缆的阻抗匹配，在上述频带的匹配参数为特性阻抗25-32Ω，输入电阻20-39Ω，输入电抗-8-8Ω。

上述技术方案中，所述集中器包括滤波电路和解调电路，由滤波电路从电缆中滤除载波信号送入解调电路并将其解调为所采集的电气参数数字序列，滤波电路实现带通滤波功能的设计，参数为F_stop＝90Hz-200Hz，A_stop＝30-50dB，F_pass＝10-50KHz，A_pass＝-10-10dB，通过特性阻抗阻抗匹配实现通信频带范围内的无反射匹配，舰船照明电网电缆的匹配参数为特性阻抗25-32Ω，将滤出的高频载波信号进行解调，解调过程可以表示为:

其中X(m)为解调出的四进制移相键控序列，将其从复数域映射到实数域，变换为编码的二进制序列P(m)，最后将P(m)译码可得当前电力系统运行参数的采样值，集中器更新当前电气设备运行参数值，对异常值进行报警，等待T时间后再启动对采集器的轮询。

本发明的优点是：

(1)依托广泛分布的舰船照明网络，利用电力载波通信以电力电缆作为通信媒介，建立实现舰船电力系统运行参数的远程自动采集，具有接入方便、不需重新铺设电缆、不破坏水密性、不干扰舰船正常运行的特点。

(2)该通信调制方式下的载波信号符合的国军标水面舰艇电磁兼容性要求，载波信号不影响电能质量，工频谐波不降低载波通信质量。

(3)通信频带范围内舰船照明电网的噪声小，具有较好的通信信噪比。

(4)采集器中的耦合电路共轭匹配于舰船照明电缆，能实现最大的载波信号发射功率。

(5)集中器中的滤波电路无反射匹配于舰船照明电缆，所滤出的高频载波信号不受反射波的干扰。

附图说明

图1是本发明实现舰船电力系统运行参数采集的流程图；