一种电能表连接灵敏度测试系统及方法与流程

本发明涉及电能表技术领域，特别是一种电能表连接灵敏度测试系统及方法。

背景技术：

智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向，而所有的这些数据采集功能，都面临一个问题，采集终端从电表中数据的读取速度、读取距离受其通讯方式的控制。

国网逐步展开宽带载波的抄表现场安装调试工作，在此情况下，针对电能表及集采终端的宽带载波模块做接收灵敏度测试，进一步验证其通讯距离，抗衰减功能等，极其重要。宽带载波在实时性、通信速率、动态组网上有明显优势，体现在业务上，主要是抄通率达到100％(排除其他非线路问题)，实现实时费控、远程实时充值，台区线损分析等都具有重要的现实意义。

接收灵敏度是检验智能电能表载波模块接收微弱信号的能力，是制约载波通信有效通信距离的决定性技术指标之一，然而目前的国网检验中，并未将此项目纳入测试方案之中。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种电能表连接灵敏度测试系统及方法，实现判断智能电能表载波模块接收微弱信号的能力。

本发明的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种电能表连接灵敏度测试系统，所述系统包括顺序连接的主节点、第一信号耦合器、可调衰减器、第二信号耦合器和从节点；

所述主节点用于基于所述第一信号耦合器抄读从节点的信号；

所述从节点用于基于所述第二信号耦合器向所述主节点发送被抄信号；

所述可调衰减器用于调节所述第二信号耦合器与所述第一信号耦合器之间的信号衰减；

所述系统还包括频谱分析仪，所述频谱分析仪用于监测从节点接收信号的大小。

可选的，所述主节点与第一信号耦合器设置在第一屏蔽箱内，所述第二信号耦合器和从节点设置在第二屏蔽箱内。

可选的，所述系统还包括第一人工电源网络和第二人工电源网络，所述第一人工电源网络和第二人工电源网络分别设置于所述第一屏蔽箱和所述第二屏蔽箱内，所述第一人工电源网络和第二人工电源网络分别用于所述第一屏蔽箱和所述第二屏蔽箱内设备的供电。

第二方面，本发明前述系统的基础上进行灵敏度测试的方法，所述方法包括如下步骤：

设置主节点的发射功率，并基于所述发射功率抄读所述从节点；

改变可调衰减器的衰减值，通过频谱分析仪监测从节点接收信号的大小直至接收成功率低于设定阈值。

可选的，在设置主节点的发射功率之前，所述方法还包括：

连接系统设备，给各个系统设备通电，并配置频谱分析参数。

可选的，所述设置主节点的发射功率，包括：

设置主节点的发射功率比从节点的发射功率低设定功率阈值。

可选的，所述改变可调衰减器的衰减值，包括：

以设定步进值逐渐增大可调衰减器的衰减值。

可选的，在通过频谱分析仪监测从节点接收信号的大小直至接收成功率低于设定阈值之后，所述方法还包括：

读取所述可调衰减器的衰减值，在接收成功率不低于所述设定阈值的情况下，将所述频谱分析仪测得的最小信号值作为从节点接收灵敏度。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：通过本发明方法通过可调衰减器及频谱分析仪的方式实现判断智能电能表载波模块接收微弱信号的能力，提高电能表的传输可靠性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明第一实施例系统结构示意图；

图2为本发明第二实施例方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

rx是接收(receive)的简称。接收灵敏度就是在一定的误码率前提下，接收机能够正确地把有用信号解析出来的最小信号接收功率。微功率无线模块所标识的接收灵敏度(如-108dbm)，是指在1.4kbps的通信速率下，误码率(biterrorrate)为1％时的灵敏度水平。

信号在介质中传输，信号强度是逐渐衰减的，当到达接收端的信号强度小于标称的接收灵敏度时，接收端将不能正确解析出有用数据，也就是说接收灵敏度是接收端能够接收信号的最小门限，最小门限与3个因素有关系，即带宽范围内的热噪声、系统的噪声系数、系统把有用信号解析出来所需要的最小信噪比。带宽范围内的热噪声经过接收机，这些噪声会被放大nf倍，要想把有用信号从噪声中解析出来，就必须要求有用信号比噪声再大snr倍。即：

s＝10lg(ktb)+nf+snr＝pn+snr

s为接收灵敏度，单位是dbm；k为波尔兹曼常数，1.381×10^-23，单位w/hz/k；t为绝对温度，单位是k；b表示信号带宽，单位是hz；ktb代表带宽范围内的热噪声功率,单位dbm；nf表示系统的噪声系数，单位是db；snr表示解调所需信噪比，单位是db；pn表示系统底噪，单位是dbm。

从上式中可以看出，环境温度升高，灵敏度s就会变大，接收性能就会恶化，因此要尽量降低系统所在环境的温度。带宽越大，系统的噪声系数越大，灵敏度s就会越大，接收性能也会恶化，这就要求在设计接收机的时候，要考虑到系统的带宽、噪声系数对灵敏度s的影响。

要想让接收机正确解析出信号中的数据，信号强度一定要大于接收机的接收灵敏度s，接收灵敏度s越小，说明接收机的接收性能越好，接收灵敏度s越大，说明接收机的接收性能越差。

接收灵敏度对通信网络来说非常重要，例如无线网络发射机的发射功率为100mw，即20dbm时，如果11mb速率下接收灵敏度为-83dbm，理论上传输的无遮挡视距为15km，而接收灵敏度为-77dbm时，理论上传输的无遮挡视距仅为15km的一半，也就是7.5km，或者相当于发射端能量减少了1/4，相当于25mw，既14dbm。电力线窄带载波(fsk)的最大输出电平规定不超过120dbuv(150khz-500khz)，即13dbm，有效通信距离可以达到500m以上，电力线宽带载波(bplc)的功率谱密度规定不超过-45dbm/hz，约5dbm，有效通信距离在200m以下。

狗能远远听到人类听不到的微小声音，说明狗的听觉灵敏度比人类高。燃气安装时，检测接口附近燃气泄漏情况的天然气泄漏检测仪；新房装修后，检测房屋内甲醛浓度的甲醛检测仪等，都拥有超高的灵敏度；同一地点摆在一起的两部手机，手机信号强度显示会不一样，说明两部手机的接受灵敏度也是存在差异的，如此等等。

综上得知，在发射功率受到限制的时候，提高接收灵敏度能有效的提升点对点之间的通信距离，或者说是通信效果。

基于此本发明第一实施例提出一种电能表连接灵敏度测试系统，如图1所示，所述系统包括顺序连接的主节点、第一信号耦合器、可调衰减器、第二信号耦合器和从节点；

所述主节点用于基于所述第一信号耦合器抄读从节点的信号；

所述从节点用于基于所述第二信号耦合器向所述主节点发送被抄信号；

所述可调衰减器用于调节所述第二信号耦合器与所述第一信号耦合器之间的信号衰减；

所述系统还包括频谱分析仪，所述频谱分析仪用于监测从节点接收信号的大小。

在本实施例中，由于目前国网检测中尚无对电能表接收灵敏度进行量化测试的方案，本实施例通过搭建电能表连接灵敏度测试系统，通过该系统能够实现对电能表接收灵敏度进行量化测试，填补了当前的技术缺陷。

可选的，在本发明一个可选的实施例中，所述主节点与第一信号耦合器设置在第一屏蔽箱内，所述第二信号耦合器和从节点设置在第二屏蔽箱内，本系统将主节点部分和从节点部分分开放置在两个屏蔽箱中，能够实现对外界干扰信号的屏蔽，同时可调衰减器是设置在屏蔽箱外的，便于在测试过程中对衰减器衰减值进行调节以及读取。

可选的，所述系统还包括第一人工电源网络和第二人工电源网络，所述第一人工电源网络和第二人工电源网络分别设置于所述第一屏蔽箱和所述第二屏蔽箱内，所述第一人工电源网络和第二人工电源网络分别用于所述第一屏蔽箱和所述第二屏蔽箱内设备的供电。

如图1所示，系统还包括第一人工电源网络和第二人工电源网络，其中，第一人工电源网络通过第一隔变电源连接至稳压电源，稳压电源用于向第一人工电源网络提供电能，第二人工电源网络通过第二隔变电源连接至稳压电源，稳压电源还用于向第二人工电源网络提供电能。

第二方面，本发明前述系统的基础上本发明第二实施例提出一种电能表灵敏度测试方法，所述方法包括如下步骤：

设置主节点的发射功率，并基于所述发射功率抄读所述从节点；

改变可调衰减器的衰减值，通过频谱分析仪监测从节点接收信号的大小直至接收成功率低于设定阈值。

可选的，在设置主节点的发射功率之前，所述方法还包括：

连接系统设备，给各个系统设备通电，并配置频谱分析参数。

具体的说，基于第一实施例中的系统，在本实施例中，本发明方法主要采取如下方式实现：

按图连接好各个设备，可调衰减值初始值设置为40db，确认无误后给各设备上标称电压；

设置频谱分析参数，按需设置中心频率(cf)、带宽(span)、参考电平(at)、分辨率带宽(rbw)、视频带宽(vbw)等；

电脑控制主节点cco连续抄读被测从节点sta，使抄读成功率接近99％，或其他给定值，例如95％。

频谱分析仪接在被测端，实时监测从节点接收信号大小，直至成功率低于99％，停止测试，当然该成功率的阈值可以按照需求进行设定，在此不做限定。

在本发明方法一个可选的实施例中，所述设置主节点的发射功率，包括：

设置主节点的发射功率比从节点的发射功率低设定功率阈值。

在具体实施过程中，可以通过电脑发送指令给主节点cco，设置主节点cco发射功率比从节点sta发射功率低15db以上。

可选的，在本发明方法一个可选的实施例中，所述改变可调衰减器的衰减值，包括：

以设定步进值逐渐增大可调衰减器的衰减值。

具体的说，以1db步进逐渐增大可调衰减器的衰减值，使抄读成功率接近99％，或其他给定值，例如95％。

可选的，在通过频谱分析仪监测从节点接收信号的大小直至接收成功率低于设定阈值之后，所述方法还包括：

读取所述可调衰减器的衰减值，在接收成功率不低于所述设定阈值的情况下，将所述频谱分析仪测得的最小信号值作为从节点接收灵敏度。

具体的说，在停止测试之后，读取衰减器衰减值，记录成功率不低99％时，频谱分析仪所测得的最小信号值，即为从节点接收灵敏度。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。