作者：陳華霖 陳海昆 吳愛(ài)軍 單位：上海市電力公司松江供電公司

ZigBee無(wú)線遙控技術(shù)ZigBee是基于IEEE802．15．4協(xié)議，工作在2．4GHz和868/928MHz的無(wú)線技術(shù)。ZigBee在正常工作狀態(tài)下的發(fā)射功率可以控制在μW級(jí)，甚至更小，具有低功耗模式，在無(wú)數(shù)據(jù)通信時(shí)可以休眠，而從休眠模式切換到數(shù)據(jù)傳送模式的速度非常快。不過(guò)由于ZigBee的穿透性能不強(qiáng)，在需要具備很好穿透能力的柱上開(kāi)關(guān)無(wú)線遙控裝置中，該技術(shù)還不理想。433M無(wú)線遙控技術(shù)433M無(wú)線遙控技術(shù)是一種FSK和ASK射頻技術(shù)，F(xiàn)SK使用數(shù)字信號(hào)去調(diào)制載波的頻率，是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式;ASK為幅移鍵控調(diào)制，ASK使用不同的幅度表示二進(jìn)制符號(hào)0和1，也可以在ASK中把一個(gè)幅度取為0，另一個(gè)幅度為非0，也就是人們常說(shuō)的OOK技術(shù)。其主要優(yōu)點(diǎn)是:抗噪聲與抗衰減的性能較好，穿透性能強(qiáng)，成本低，能很好地適用于中低速數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合。基于FSK和ASK技術(shù)的433M無(wú)線通信技術(shù)不僅功耗較低，而且通信距離遠(yuǎn)，抗干擾能力好，在柱上開(kāi)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)通信方面具有特有的優(yōu)勢(shì)。

遙控PDA原理與實(shí)施遙控PDA裝置由遙控PDA終端和控制器內(nèi)置通信模塊部分構(gòu)成，遙控PDA終端用于桿下手持操作，控制器內(nèi)置通信模塊被安裝在柱上開(kāi)關(guān)控制器上。遙控PDA終端由無(wú)線接口卡和PDA(掌上電腦)組成;控制器內(nèi)置通信模塊由433M無(wú)線傳輸單元，串行接口，控制器接口單元，休眠喚醒單元，CPU和電源組成，如圖2所示。(1)控制器內(nèi)置通信模塊的原理與實(shí)現(xiàn)控制器內(nèi)置通信模塊是連接遙控PDA和柱上開(kāi)關(guān)控制器的中介傳輸模塊，內(nèi)置傳輸模塊的內(nèi)部原理如圖3所示。電源部分連接至控制器的+24V電源側(cè)，使該通信小系統(tǒng)得到電源，經(jīng)過(guò)整流穩(wěn)壓得到兩路5V電源和一路3．3V電源，CPU同時(shí)偵聽(tīng)著無(wú)線傳輸單元和控制器接口單元，當(dāng)有數(shù)據(jù)從無(wú)線傳輸單元發(fā)送到CPU，CPU經(jīng)過(guò)解碼與再調(diào)制后發(fā)送到控制器接口單元，控制器接收到數(shù)據(jù)后執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。當(dāng)有數(shù)據(jù)從控制器發(fā)送到CPU，CPU經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)解幀的過(guò)程后，將數(shù)據(jù)發(fā)送至無(wú)線傳輸單元，以433M無(wú)線信號(hào)的形式傳送至遙控PDA。當(dāng)控制器進(jìn)入休眠狀態(tài)時(shí)，為了與控器進(jìn)行信號(hào)的接續(xù)，可通過(guò)休眠喚醒單元來(lái)喚醒處于休眠狀態(tài)的控制器。(2)遙控PDA終端硬件遙控PDA終端的硬件有兩部分組成［如圖2(b)所示］:一是PCMCIA接口轉(zhuǎn)433M無(wú)線接口卡，一是PDA(掌上電腦)。兩者通過(guò)PCMCIA接口(PCMCIA是一種用于PDA和筆記本計(jì)算機(jī)的新的高性能PC卡總線接口標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速度接近于總線的速度，并支持熱插拔)連接在一起。PCMCIA無(wú)線接口卡插入PDA終端的PCMCIA接口卡槽后，PDA識(shí)別到PCMCIA無(wú)線接口卡，完成驅(qū)動(dòng)的安裝過(guò)程，兩者就可通過(guò)PCMCIA接口交換數(shù)據(jù)并通信。1)PCMCIA接口轉(zhuǎn)433M小無(wú)線接口卡PCMCIA接口轉(zhuǎn)433M小無(wú)線接口卡是由PC-MCIA接口模塊與無(wú)線傳輸模塊構(gòu)成(如圖4所示)，分別設(shè)計(jì)制作了專用的電路，內(nèi)部通過(guò)串行口進(jìn)行通信，PCMCIA接口模塊將來(lái)自PDA的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換串行的數(shù)據(jù)發(fā)送至無(wú)線傳輸模塊，由無(wú)線傳輸模塊通過(guò)433M頻率的FSK無(wú)線信號(hào)傳輸至柱上開(kāi)關(guān)控制器。這是數(shù)據(jù)發(fā)送的傳輸順序，而數(shù)據(jù)接收的傳輸順序與數(shù)據(jù)發(fā)送的傳輸順序相反。2)PDA(掌上電腦)掌上電腦是接口卡和應(yīng)用軟件的軟硬件載體，因此它的硬件配置是至關(guān)重要的，該掌機(jī)的基本配置由主頻為312MHz的CPU，64M的內(nèi)存，192M的固態(tài)硬盤(pán)，PC卡接口，觸摸屏等組成。并且要求預(yù)裝WindowMobile5．0系統(tǒng)，還要求電池續(xù)航時(shí)間達(dá)4h以上。開(kāi)發(fā)的掌機(jī)應(yīng)用軟件安裝在WindowMobile系統(tǒng)上，掌機(jī)應(yīng)用軟件通過(guò)PCMCIA接口與接口卡交互，接口卡再與柱上開(kāi)關(guān)控制器通信，從而實(shí)現(xiàn)了掌機(jī)與柱上開(kāi)關(guān)控制器間的通信。(3)遙控PDA終端軟件遙控PDA軟件是現(xiàn)場(chǎng)終端較關(guān)鍵的部分，掌機(jī)終端軟件是基于WindowMobile操作系統(tǒng)的嵌入式軟件，軟件采用面向?qū)ο蟮腃#語(yǔ)言和采用具有圖形化繪制界面的IDE進(jìn)行編程［2］，這樣使程序設(shè)計(jì)過(guò)程更自然、更直觀、理解更加方便、有效的控制復(fù)雜性，使維護(hù)難度減低并且給軟件的擴(kuò)展提供了支持。掌機(jī)終端軟件的幾個(gè)實(shí)現(xiàn)模塊:串口通信的實(shí)現(xiàn)，首頁(yè)界面功能的實(shí)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)參數(shù)界面功能實(shí)現(xiàn)，遙信遙測(cè)量界面功能實(shí)現(xiàn)，監(jiān)測(cè)事件界面功能實(shí)現(xiàn)，波形顯示界面功能實(shí)現(xiàn)，用戶維護(hù)界面。現(xiàn)場(chǎng)終端在對(duì)柱上開(kāi)關(guān)控制器進(jìn)行無(wú)線操作時(shí)，為了保證數(shù)據(jù)的安全，終端軟件在設(shè)計(jì)是運(yùn)用了DES的加密方法，這種加密方法特點(diǎn)是分組短、密鑰短、運(yùn)算速度較慢、加密后很難破解。此加密方法非常適合密碼生命周期短的場(chǎng)合，所以此方法在現(xiàn)場(chǎng)終端軟件中的應(yīng)用是比較合適的。

功能與特點(diǎn)從軟件實(shí)現(xiàn)的角度可以分為5大類，①前提參數(shù);②遙控遙信遙測(cè)量;③電流三段保護(hù)參數(shù);④歷史事件;⑤錄波數(shù)據(jù)處理。從應(yīng)用功能的角度可分為基本功能和特色功能兩大塊。

基本功能(1)遙控合閘和遙控分閘功能遠(yuǎn)距離遙控分合閘功能是現(xiàn)場(chǎng)非接觸操控的基本需要，也是遙控PDA的基本功能。該功能實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離操控開(kāi)關(guān)，在根本上保證了維護(hù)人員在遙控柱上開(kāi)關(guān)時(shí)的人身安全。(2)三段保護(hù)參數(shù)整定功能三段電流保護(hù)參數(shù)整定功能是遙控PDA的基本功能之一。該功能實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離設(shè)置和讀取三段保護(hù)參數(shù)，維護(hù)人員在桿下即可維護(hù)定時(shí)定限/反時(shí)限特性，反時(shí)限曲線，一段保護(hù)值，二段保護(hù)值與延時(shí)，三段保護(hù)值與延時(shí)，零序電流保護(hù)參數(shù)，復(fù)歸時(shí)間，閉鎖延時(shí)值，重合閘次數(shù)，重合閘延時(shí)參數(shù)等;同時(shí)，三段電流保護(hù)還要需要(3)歷史事件查詢功能歷史事件查詢功能是柱上開(kāi)柱也遙控PDA的基本功能之一，該功能相于一組柱上開(kāi)關(guān)動(dòng)作的日志。包括了手動(dòng)合閘記錄，手動(dòng)分閘記錄，自動(dòng)重合閘記錄，整定值修改記錄等。方便維護(hù)人員隨時(shí)讀取，對(duì)柱上開(kāi)關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)情況分析判斷提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

特色功能(1)故障錄波數(shù)據(jù)的處理功能故障錄波數(shù)據(jù)的處理功能是遙控PDA的特色功能之一，該功能包括波形讀取功能，顯示功能，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。終端軟件可以顯示三相電流在不同時(shí)刻的電流值(A/T波形)，維護(hù)人員可以容易的得到故障發(fā)生時(shí)的數(shù)據(jù)，可以大致判斷故障的原因;還可通過(guò)數(shù)據(jù)線拷貝到PC機(jī)，利用專用的分析軟件進(jìn)行分析，為故障的回溯分析提供數(shù)據(jù)支撐。(2)實(shí)時(shí)狀況查詢功能實(shí)時(shí)狀況查詢功能包括柱上開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和負(fù)荷電流實(shí)時(shí)值讀取功能。柱上開(kāi)關(guān)狀態(tài)主要有合閘已儲(chǔ)能、合閘未儲(chǔ)能、分閘已儲(chǔ)能、分閘未儲(chǔ)能四種狀態(tài)，主要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)有零序、A相、B相、C相電流、PT電壓值等。對(duì)該類數(shù)據(jù)的讀取和了解，可以為整定值修改，開(kāi)合閘操作提供參考數(shù)據(jù)。(3)自檢功能遙控PDA的終端軟件在啟動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)自身相關(guān)的硬件進(jìn)行檢測(cè)，若有故障會(huì)給出相應(yīng)的提示。