多模通信模块及相应的电力载波抄表系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多模通信模块，同时也公开了采用该多模通信模块的电力载波抄表系统。该多模通信模块包括载波通信单元、主控单元和无线通信单元；其中，载波通信单元和无线通信单元分别连接主控单元，主控单元与电力载波抄表系统中的采集器或集中器进行数据交互。利用该多模通信模块，可以实现无线通信和载波通信的双模通信方式，一方面大幅度提高了电能表的抄收成功率，另一方面也使电力载波抄表系统的覆盖范围最大化，同时保证了在电力载波出现“孤岛”问题的情况下也能够采集到电能计量数据。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种多模通信模块，同时也涉及采用该多模通信模块的电力载波抄表系统，属于智能电网

技术介绍
电力载波通信技术经过多年发展，初步达到了可用的程度，但在通信稳定性和实时性上还有很大的提升空间。由于供电网络结构的复杂性、线路高频信号衰减严重，特别是电网各种干扰的随机性和无规律性，加上电力网络的分布电容、分布电感、负载性质、负载阻抗值、噪声等都是动态的而不是恒定的，电力载波通信技术存在一定的局限性，例如经常出现的“孤岛”问题就是比较突出的。所谓“孤岛”是指特定区域内的载波线路存在一定的干扰，导致载波通信无法正常进行。近年来，随着无线通信技术的发展，采用无线组网通信方式，其优势是非常明显的。无线通信网络与用电环境无关，网络相对稳定可靠，网络内单一节点出现故障不会影响其他节点的正常通信。因此，如果将无线通信技术与电力载波通信技术相互结合，彼此作为对方备用的通信信道，则在出现“孤岛”问题时可以借助其它通信信道，采用电力载波通信与无线通信无缝切换的方式继续进行通信，那么现有电力载波通信技术中出现的“孤岛”问题将得到有效解决。例如，在申请号为201210339732.4的中国专利申请中，公开了一种电力线载波和无线双信道网络通信模块，能够同时通过电力线信道和无线信道收发经过调制解调的电压信号，显著提高了通信可靠性和实时性。在专利号为ZL201220336407.8的中国技术专利中，公开了一种基于电力载波系统的载波无线双模模块，克服了电力线路上载波信号的传输噪声频谱复杂导致通信稳定性和实时性较差的缺陷，使整个网络的灵活性和可靠性得到提升。但是，现有技术在故障切换等方面仍然存在一些缺陷，不能完全满足电力载波抄表系统实用化的要求。
技术实现思路
本技术所要解决的首要技术问题在于提供一种多模通信模块。本技术所要解决的另一技术问题在于提供一种采用上述多模通信模块的电力载波抄表系统。为实现上述目的，本技术采用下述的技术方案：一种多模通信模块，包括载波通信单元、主控单元和无线通信单元；其中，所述载波通信单元和所述无线通信单元分别连接所述主控单元，所述主控单元与外部的采集器或集中器进行数据交互。其中较优地，所述载波通信单元包括第一单片机、载波通信芯片、载波发送放大电路、载波接收滤波电路和载波耦合电路；其中，所述第一单片机一方面与所述载波通信芯片连接，另一方面分别与所述载波发送放大电路、所述载波接收滤波电路连接，所述载波发送放大电路、所述载波接收滤波电路分别与所述载波耦合电路连接。其中较优地，所述载波通信芯片为TCC082C芯片。其中较优地，所述无线通信单元包括无线通信芯片、第二单片机及外围电路；其中，所述第二单片机一方面连接所述无线通信芯片，另一方面连接所述外围电路。其中较优地，所述无线通信芯片为nRF903芯片。一种电力载波抄表系统，包括主站、采集器、集中器和电能表，还包括上述的多模通信模块，所述多模通信模块与所述采集器或所述集中器进行数据交互。其中较优地，在每个台式变压器旁边安装一台集中器，每个居民计量表箱内安装一台采集器，所述采集器通过串行通信总线采集各电能表的电能计量数据，通过所述多模通信模块将数据传送给所述集中器，所述集中器通过远程通道将各电能表的电能计量数据传送到所述主站。其中较优地，所述集中器与所述采集器之间采用无线通信和载波通信的双模通信方式。利用本技术所提供的多模通信模块，可以实现无线通信和载波通信的双模通信方式。双模通信方式将两种通信信道封装在一个模块中，只需一次安装即可实现双模通信，在两种通信方式相结合的情况下大幅度提高了电能表的抄收成功率。两种通信方式相结合也使得电力载波抄表系统的覆盖范围最大化，同时保证了在电力载波出现“孤岛”问题的情况下也能够采集到电能计量数据。本技术的技术方案还具有施工简单、维护方便、即插即用等优点。附图说明图1为本技术所提供的多模通信模块的整体结构示意图；图2为集中器与采集器之间4种通信方式的示意图；图3为本电力载波抄表系统中，载波无线混合组网模型的示意图；图4为实现上述载波无线混合组网模型的实施例示意图；图5为解决“孤岛”问题的集中器与采集器的组网示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术的
技术实现思路
展开详细的说明。如图1所示，本技术所提供的多模通信模块包括载波通信单元、主控单元和无线通信单元；其中，载波通信单元和无线通信单元分别连接主控单元，该主控单元由微处理器或单片机实现，可以与外部的采集器(或集中器)进行数据交互。载波通信单元包括第一单片机、载波通信芯片、载波发送放大电路、载波接收滤波电路和载波耦合电路。其中，第一单片机一方面与载波通信芯片连接，另一方面分别与载波发送放大电路、载波接收滤波电路连接，载波发送放大电路、载波接收滤波电路分别与载波耦合电路连接。在本技术的一个实施例中，该载波通信芯片可以采用TCC082C芯片，第一单片机可以采用8051指令兼容的高速微处理器如PL3105、PL2101等。其它电路的具体设计是本领域技术人员的常规技术手段，例如钟颖仪在论文《电力线载波通信的外围电路设计》(刊载于《电子科技》2012年第11期)中，详细介绍了电力线载波通信的外围专用电路,包括发送驱动电路、耦合接收电路等，在此就不具体说明了。无线通信单元包括无线通信芯片、第二单片机及外围电路。其中，第二单片机一方面连接该无线通信芯片，另一方面连接外围电路。在本技术的一个实施例中，第二单片机也可以采用8051指令兼容的高速微处理器如PL3105、PL2101等，无线通信芯片可以采用nRF903芯片等，外围电路主要包括无线收发天线等。在本技术中，主控单元分别通过第一单片机和第二单片机，控制载波通信芯片和无线通信芯片实现通信信道的切换。当外部的采集器通过电阻分压网络和分流元件分别对电压信号和电流信号采样后，送到电能计量芯片，在电能计量芯片内对采集到的信号进行处理后，还原为数字信号，传入本多模通信模块的主控单元。主控单元首先将数字信号由载波通信单元的第一单片机传送给载波通信芯片。若载波通信单元的工作正常，则通过载波通信芯片将数字信号调制为载波应答信号，并引入相应的扩频码，即进行扩频处理后通过第一单片机发送到载波发送放大电路、载波耦合电路，并馈入电力线通道，完成电能表信息的采集和发送；若载波通信单元工作异常，则主控单元将数字信号通过无线通信单元的第二单片机传入无线通信芯片，无线通信芯片将数字信号转换为无线通信信号，通过与第二单片机连接的外围电路(即无线收发天线)将无线通信信号经由无线通信网络上报到主站，完成电能表信息的采集和发送。利用上述的多模通信模块，本技术进一步提供了一种电力载波抄表系统。该电力载波抄表系统以台式变压器为中心，在每个台式变压器旁边安装一台集中器，每个居民计量表箱内安装一台采集器。采集器通过RS-485串行通信总线采集电能表的电能计量数据，通过本技术所提供的多模通信模块(载波通信和无线通信同时工作)将数据传送给集中器，然后集中器通过GPRS、3G/4G等远程通道将各电能表的电能计量数据传送到主站。在本技术的一个实施例中，多模通信模块可以安装在集中器下行通信模块的位置，负责进行无线通信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多模通信模块，其特征在于包括载波通信单元、主控单元和无线通信单元；其中，所述载波通信单元和所述无线通信单元分别连接所述主控单元，所述主控单元与外部的采集器或集中器进行数据交互；所述主控单元分别控制所述载波通信单元和所述无线通信单元，在所述载波通信单元工作正常时采用载波通信方式，所述载波通信单元工作异常时切换为无线通信方式。

【技术特征摘要】
1.一种多模通信模块，其特征在于包括载波通信单元、主控单元和无线通信单元；其中，所述载波通信单元和所述无线通信单元分别连接所述主控单元，所述主控单元与外部的采集器或集中器进行数据交互；所述主控单元分别控制所述载波通信单元和所述无线通信单元，在所述载波通信单元工作正常时采用载波通信方式，所述载波通信单元工作异常时切换为无线通信方式。2.如权利要求1所述的多模通信模块，其特征在于：所述载波通信单元包括第一单片机、载波通信芯片、载波发送放大电路、载波接收滤波电路和载波耦合电路；其中，所述第一单片机一方面与所述载波通信芯片连接，另一方面分别与所述载波发送放大电路、所述载波接收滤波电路连接，所述载波发送放大电路、所述载波接收滤波电路分别与所述载波耦合电路连接。3.如权利要求2所述的多模通信模块，其特征在于：所述载波通信芯片为TCC082C芯片。4.如权利要求1所述的多模通信模块，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱奇，尚尔博，陈光，张磊，
申请(专利权)人：北京科东电力控制系统有限责任公司，国网北京市电力公司，
类型：新型
国别省市：北京;11