一种基于电力线宽带载波与Wi-Fi通信的电表模块制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于电力线宽带载波与Wi‑Fi通信的电表模块，包括主控单元、电力载波调制解调单元、差分运放电路、隔离耦合电路、强电接口电路、存储单元、Wi‑Fi通信单元、切换电路、天线电路、弱电接口电路、超级电容电路和DCDC电源电路。将电力线宽带载波通信与Wi‑Fi通信相结合，使两种通信模式的优势得以互补。Wi‑Fi通信具有较高的速率，与电力线宽带载波通信进行双模混合，可充分的发挥两种通信方式自身的高速率特点，提高双模混合的效率，提升通信的速率，提高抄表的成功率和速率。另外，Wi‑Fi通信具有Wi‑Fi热点功能，支持用户手机连接，用户无需打开电表箱或购买获取电表数据专用设备即可获得电表数据，使用便捷，也可及时了解自身用电情况，提升用户体验。

An ammeter module based on power line broadband carrier and Wi-Fi communication

The utility model provides an ammeter module based on power line broadband carrier communication with Wi_Fi, including a main control unit, a power carrier modulation and demodulation unit, a differential operational amplifier circuit, an isolation coupling circuit, a strong current interface circuit, a storage unit, a Wi_Fi communication unit, a switching circuit, an antenna circuit, a weak current interface circuit, and a super circuit. Capacitor circuit and DCDC power supply circuit. The combination of power line broadband carrier communication and Wi_Fi communication makes the advantages of the two communication modes complementary. Wi_Fi communication has a high rate, and it can make full use of the high-speed characteristics of the two communication modes, improve the efficiency of dual-mode mixing, enhance the speed of communication, and improve the success rate and speed of meter reading. In addition, Wi_Fi communication has Wi_Fi hotspot function, supporting the user's mobile phone connection, users do not need to open the ammeter box or purchase special equipment to obtain ammeter data can obtain ammeter data, easy to use, but also timely understand their own electricity consumption, improve user experience.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电力线宽带载波与Wi-Fi通信的电表模块
本技术涉及电力通信技术，尤其涉及一种基于电力线宽带载波与Wi-Fi通信的电表模块。
技术介绍
电表是用来测量电能的仪表，近年来智能电表得到了全面的推广，其在全国居民覆盖率超过了80％，而用户及电力运营部门等对于用电信息的采集也随着经验积累和业务扩展功能的需求而逐渐增多，需要进行采集、处理、传输的数据越来越多。因此高速率稳定可靠的通信方式是电表用电信息采集的保障。现有电表的通信方式主要包括FSK小无线、电力线宽带载波、电力线窄带载波等，其中电力线宽带载波通信由于其速率较高可以达到1Mpbs被广泛的使用，但现有电力线通信较为复杂，单纯的电力线宽带载波通信方式不能保证通信覆盖率达到100％。现有技术中也有使用电力线载波和无线双模模块作为电力线载波通信的有效补充，将智能电表与信息采集模块间通过电力线载波或微功率无线的方式进行连接，以有线通信的方式弥补无线通信穿透障碍物能力弱，使通信距离及稳定性下降的问题；以无线通信解决电力线载波通信中易受电力线信道噪声干扰影响、载波衰减严重的问题，从而进行有效可靠的数据传输。然而，由于微功率无线通信速率较低，与电力线宽度载波通信速率间的差异较大，影响了电力宽带载波通信速率，使双模混合组网的效率较低，不能充分发挥电力线宽度载波通信高速率的特点，通信速率较低。
技术实现思路
本申请提供了一种基于电力线宽带载波与Wi-Fi通信的电表模块，以解决现有技术中使用双模混合通信中，无线通信速率与电力线宽度载波通信速率差异较大，不能充分发挥电力线宽度载波通信高速率的特点，通信速率较低的问题。一种基于电力线宽带载波与Wi-Fi通信的电表模块，包括主控单元、电力载波调制解调单元、差分运放电路、隔离耦合电路、强电接口电路、存储单元、Wi-Fi通信单元、切换电路、天线电路、弱电接口电路、超级电容电路和DCDC电源电路；所述主控单元分别与所述电力载波调制解调单元、所述存储单元、所述Wi-Fi通信单元、所述弱电接口电路连接；所述电力载波调制解调单元与所述差分运放电路连接，所述差分运放电路与所述隔离耦合电路连接，所述隔离耦合电路通过所述强电接口电路与电力线连接；所述隔离耦合电路与所述电力载波调制解调单元连接；所述Wi-Fi通信单元与所述切换电路连接，所述切换电路与所述天线电路连接；所述超级电容电路与所述弱电接口电路并联，所述弱电接口电路与电表连接，所述DCDC电源电路与所述超级电容电路连接，所述DCDC电源电路为所述主控单元、所述存储单元、所述电力载波调制解调单元、所述Wi-Fi通信单元、所述超级电容电路、所述差分运放电路、所述切换电路供电。可选的，所述电表模块还包括带通滤波电路，所述隔离耦合电路通过所述带通滤波模块与所述电力载波调制解调单元连接。可选的，所述切换电路与所述天线电路间连接有低通滤波电路。可选的，所述低通滤波电路与所述天线电路间连接有LC阻抗匹配电路。可选的，所述低通滤波电路与所述天线电路间连接有静电保护电路。可选的，所述Wi-Fi通信单元与所述主控单元连接接口包括USB、PHY接口。可选的，所述电表模块包括单相电表模块和三相电表模块。本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：本申请提供一种基于电力线宽带载波与Wi-Fi通信的电表模块，将电力线宽带载波通信与Wi-Fi通信相结合，以信道切换协作的方式进行数据的通信传输，使两种通信模式的优势得以互补。电力线宽带载波通信可弥补Wi-Fi通信距离短、稳定性下降的问题；Wi-Fi通信可解决电力线载波通信易受干扰、衰减严重的问题，提供稳定有效且覆盖范围较大的通信数据传输环境。Wi-Fi通信具有较高的速率，与电力线宽带载波通信进行双模混合，可充分的发挥Wi-Fi通信和电力线宽带载波通信自身的高速率特点，提高双模混合的效率，提升通信的速率，提高抄表的成功率和速率。另外，Wi-Fi通信具有的Wi-Fi热点功能，支持用户手机连接，用户无需打开电表箱或购买电表数据获取专用设备即可获得电表数据，使用便捷，也可及时了解自身用电情况，提升用户体验。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。图1为本技术实施例提供的一种基于电力线宽带载波的与Wi-Fi通信的电表模块示意图。具体实施方式此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。请参考附图1，该图示出了本实施例提供的一种基于电力线宽带载波的与Wi-Fi通信的电表模块示意图。本申请提供一种基于电力线宽带载波与Wi-Fi通信的电表模块，包括主控单元、电力载波调制解调单元、差分运放电路、隔离耦合电路、强电接口电路、存储单元、Wi-Fi通信单元、切换电路、天线电路、弱电接口电路、超级电容电路和DCDC电源电路。主控单元分别与电力载波调制解调单元、存储单元、Wi-Fi通信单元、弱电接口电路连接。主控单元为该电表模块的核心部分，主控单元由主芯片电路组成，主芯片主频为400MHz，外部采用25MHz无源晶体。主控单元负责程序运行，并通过多种并行接口分别与电力载波调制解调单元、存储单元、Wi-Fi通信单元进行数据通信。通过整体业务功能，调度各个功能单元，最终实现用电信息采集、混合组网、Wi-Fi热点等功能。存储单元主要用于存储初始参数、驱动、全数据采集和全事件上报等数据。存储单元由存储芯片电路组成，可通过SPI接口与主控单元通信连接。电力载波调制解调单元采用OFDM调制解调方式，将数据通过宽带载波的通信方式进行传输。其频段为2-12MHz，通信速率为100kps-25Mbps，接收动态范围为-70dBm-25dBm。电力载波调制解调单元可通过内部总线进行通信连接。差分运放电路为差分运算放大器，其功能是为电力载波调制解调单元输出信号进行信号放大，同时对信号进行低通滤波，以提高信号强度和信号质量。电力载波调制解调单元的输出接口端与差分运放电路输入接口端连接。本实施例中差分运放电路为12V供电，峰值电流为1A，电压放大倍数为14.2倍。隔离耦合电路主要用于将信号耦合到电力线或者感应接收电力线的信号。差分运放电路的输出接口端与隔离耦合电路连接，隔离耦合电路通过强电接口电路与电力线连接，将信号耦合到电力线。隔离耦合电路与电力载波调制解调单元的输入接口端连接，以接收电力线的信号。隔离耦合电路由X电容和耦合变压器等分立元件组成，在0-14MHz频段内信号损耗不高于0.4dBm，同时隔离变压器初级和次级的隔离强度大于4KV。强电接口电路是电表模块与电力线的零线与相线的电气接口。该Wi-Fi通信单元支持自组网模式，可与电力线带宽载波通信形成双模通信，以信道切换协作的方式进行数据的通信传输，使两种通信模式的优势得以互补，提高通信的覆盖率。以电力线带宽载波通信的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电力线宽带载波与Wi‑Fi通信的电表模块，其特征在于，包括主控单元、电力载波调制解调单元、差分运放电路、隔离耦合电路、强电接口电路、存储单元、Wi‑Fi通信单元、切换电路、天线电路、弱电接口电路、超级电容电路和DCDC电源电路；所述主控单元分别与所述电力载波调制解调单元、所述存储单元、所述Wi‑Fi通信单元、所述弱电接口电路连接；所述电力载波调制解调单元与所述差分运放电路连接，所述差分运放电路与所述隔离耦合电路连接，所述隔离耦合电路通过所述强电接口电路与电力线连接；所述隔离耦合电路与所述电力载波调制解调单元连接；所述Wi‑Fi通信单元与所述切换电路连接，所述切换电路与所述天线电路连接；所述超级电容电路与所述弱电接口电路并联，所述弱电接口电路与电表连接，所述DCDC电源电路与所述超级电容电路连接，所述DCDC电源电路为所述主控单元、所述存储单元、所述电力载波调制解调单元、所述Wi‑Fi通信单元、所述超级电容电路、所述差分运放电路、所述切换电路供电。

【技术特征摘要】
1.一种基于电力线宽带载波与Wi-Fi通信的电表模块，其特征在于，包括主控单元、电力载波调制解调单元、差分运放电路、隔离耦合电路、强电接口电路、存储单元、Wi-Fi通信单元、切换电路、天线电路、弱电接口电路、超级电容电路和DCDC电源电路；所述主控单元分别与所述电力载波调制解调单元、所述存储单元、所述Wi-Fi通信单元、所述弱电接口电路连接；所述电力载波调制解调单元与所述差分运放电路连接，所述差分运放电路与所述隔离耦合电路连接，所述隔离耦合电路通过所述强电接口电路与电力线连接；所述隔离耦合电路与所述电力载波调制解调单元连接；所述Wi-Fi通信单元与所述切换电路连接，所述切换电路与所述天线电路连接；所述超级电容电路与所述弱电接口电路并联，所述弱电接口电路与电表连接，所述DCDC电源电路与所述超级电容电路连接，所述DCDC电源电路为所述主控单元、所述存储单...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈鑫，曹敏，刘荣海，王昕，王景，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：云南,53