光纤采集单元及电表数据采集方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤采集单元，属于用电数据采集单元技术领域。该光纤采集单元包括微控制单元、至少2路RS485电路、光通信电路、存储芯片和电源模块。本发明专利技术提供的光纤采集单元，上行至主站采用高速光纤的传输方式，可承载海量数据传输并使得通讯链路更加稳定，下行至电表将RS485总线增至多路，每路485总线都可互不干扰的独立并行运行，上行下行传输通道的改造使得用电数据采集的能力大幅提升，可完全满足当前电力数据采集高频度和高精度的需要。

【技术实现步骤摘要】
光纤采集单元及电表数据采集方法
本专利技术涉及一种用电数据采集单元，尤其是一种光纤采集单元。
技术介绍
用电信息采集系统对电力企业运营和资产管理有着重要的意义，具有采集范围广、数量多、时效性强等特点，应满足实时、稳定、高效、可靠等基本要求。而目前传统的用电信息采集系统使用采集器和集中器进行电表数据采集：采集器使用单路RS485与表箱内数十个电表连接，将抄读的数据通过电力载波发送至集中器，再由集中器将数据通过2G/3G/4G/有线的方式回传至采集系统主站。由于RS485总线不能够做总线的自动仲裁，也就是不能够同时发送数据以避免总线竞争，单个RS485的通信效率必然低下；同时，电力载波也有传输速率低、易受干扰等缺陷，这就导致了用电采集系统的数据传输实时性和可靠性较差、数据采集效率低下的现状，已严重制约了低压电力数据采集的应用和发展。目前的智能电表是以供电企业为主体而设置，其功能都没有考虑用电用户的体验及需求；由于受到安装地点位置的限制、以及安全预防及防窃电等一系列客观因素影响，用户对智能电表的查询和操作都显得极为不便，而在用户户内安装可直接对智能电表进行查询和操作的智慧电能终端极大地改善这一现状。显然，利用目前已有的电力线路、通过电力载波传输智能电表数据至用户户内是平衡成本投入与实用效果的最佳解决方案，但随着电表查询和操作设备的增加，若任由智慧电能终端无序地随意发起通讯，电力载波冲突的可能性将不断增大，数据传输的效率将不断降低，用户体验也将越来越差，导致这一解决方案无法得到很好的推广和应用。随着经济社会发展对电能的依赖程度日益增强，社会需要更加优质、安全、稳定、可靠、经济的电能，对电力企业的规划建设、运营管理和营销服务提出了更高的要求，这就使得为电力企业提供分析决策的数据支撑变得越发重要。针对传统用电信息采集系统的薄弱环节，依靠现代信息、通信和控制技术积极发展低压用电数据采集系统，实现海量、实时、稳定、高效、可靠的低压电力数据采集，已成为电力行业积极应对未来挑战的共同选择。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术所提供了一种光纤采集单元，上行至主站采用高速光纤的传输方式，下行至电表将RS485总线增至多路，每路485都可互不干扰的独立并行运行，上行下行传输通道的改造使得数据采集的能力大幅提升。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光纤采集单元，包括：微控制单元，用于运行程序指令，控制其他部件工作；至少2路RS485电路，每路RS485电路分别与所述微控制单元相连，用于将微控制单元传输的数据，转换成标准的RS485信号，使电表识别接收，同时将电表返回的标准RS485信号，转换成微控制单元能识别的数据包；光通信电路，与所述微控制单元相连，用于在微控制单元与外部光纤设备之间建立通讯硬件链路，让微控制单元与外部网络可相互通讯；存储芯片，与所述微控制单元相连，用于存储该光纤采集单元RS485端口上连接的电表号、设备参数和事件记录；电源模块，与所述微控制单元相连，用于给该光纤采集单元供电。更优的，所述每路RS485电路包括RS485通信芯片和隔离保护电路。更优的，所述隔离保护电路包括光耦芯片。更优的，所述光通信电路包括光通信芯片和光模块。更优的，该光纤采集单元还包括：网口电路，与所述微控制单元相连，用于在微控制单元与外部网口设备之间建立通讯硬件链路，让微控制单元与外部网络可相互通讯；红外收发电路，与所述微控制单元相连，用于将微控制单元传输的数据转换成标准的红外光信号，使手抄器识别接收；同时将手抄器返回的标准红外光信号，转换成微控制单元能识别的数据包；指示灯电路，与所述微控制单元相连，用于实时显示该光纤采集单元的工作状况；时钟芯片，与所述微控制单元相连，用于计时。更优的，该光纤采集单元还包括载波模块，所述载波模块与所述微控制单元相连，用于将微控制单元传输的数据转换为标准的载波信号，使智慧电能终端识别接收；同时将智慧电能终端返回的标准载波信号，转换成微控制单元能识别的数据包；所述电源模块还与载波模块相连，用于给载波模块供电。更优的，所述电源模块包括EMC防护电路。更优的，所述EMC防护电路包括在电源的输入回路的A相、B相、C相和N相各分别串联1个电感；在所述电源的A相和N相之间，B相和N相之间，C相和N相之间各分别并联1个Y电容；在所述电源的A相、B相和C相各分别接入1个二极管和1个压敏电阻。本专利技术还提供了一种根据上述光纤采集单元的电表数据采集方法，包括：（1）光通信电路接收主站下发的抄表指令并传递至微控制单元；（2）微控制单元解析抄表指令确定对应的485端口；（3）微控制单元顺序向各个485端口发送带表号的抄表命令；（4）微控制单元轮巡各个485端口，侦听电表返回数据；（5）微控制单元收到电表返回数据，通过光通信电路回传主站。更优的，所述光通信电路替换为网口电路。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的光纤采集单元，上行至主站采用高速光纤的传输方式，可承载海量数据传输并使得通讯链路更加稳定，下行至电表将RS485总线增至多路，每路485总线都可互不干扰独立并行运行，上行下行传输通道的改造使得数据采集的能力大幅提升，可完全满足当前电力数据采集高频度和高精度的需要。2、RS485通信芯片与微控制单元之间，采用光耦芯片做隔离保护，通过光电隔离保护电路,将微控制单元电路系统和RS485外围电路系统电气完全隔离开来，大大提高了微控制单元电路系统的抗干扰特性，从而提高电路系统的可靠性，另一方面，电气隔离系统可以防止共模电压形成电流回路，从而防止电路系统意外损坏。3、由于电源前面有电力载波，因此不能直接并联差模电容和共模电容作为防护，否则会吸收电力载波信号，造成电力载波信号衰减。因此在电源输入回路首先串入了四个电感，分别接入ABC三相和N相，然后再在ABC各相和N之间并接Y电容，进行三相对零线共模滤波，再经过三个二极管对三相交流电进行整流，并在整流后的电源中并接一只压敏电阻。当电网上由于雷击浪涌电流导致电源电压异常升高并达到压敏电阻的动作电压时，压敏电阻导通，从而吸收浪涌能量。在三相相线上，除了串接电感，还串接了电阻，由于整机电源功耗较低(2W)，因此电源输入电流较小，串接的电阻和电感的直流电阻不会造成什么影响。但由于后端整流滤波电容的存在，通过RC串联电路，从而使得电容两端电压不能突变，因此当雷击浪涌电流发生时，开关电源输入电压也能保持比较平稳，从而提高电源系统可靠性。4、通过载波模块，该光纤采集单元可通过电力载波自动检测和管理用户户内的智慧电能终端，并建立了终端数据发送和接收的机制，避免终端无序发送数据从而干扰电力线路，造成载波冲突的现象发生。通过红外收发电路，可以与外部红外设备进行互通，满足手抄器抄表的需求。通过网口电路，可以与外部网络进行互通，满足设备设置和数据读取的需求。附图说明图1是本专利技术实施例1光纤采集单元结构示意图；图2是本专利技术实施例1光纤采集单元的RS485电路电路图；图3是本专利技术实施例1光纤采集单元的光通信电路和网口电路电路图；图4是本专利技术实施例2光纤采集单元结构示意图；图5是本专利技术实施例2光纤采集单元的电源模块EMC防护电路电路图；图6是本专利技术实施例2光纤采集单元的电表数据采集方法流程图；图7是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
光纤采集单元，其特征在于，包括：微控制单元，用于运行程序指令，控制其他部件工作；至少2路RS485电路，每路RS485电路分别与所述微控制单元相连，用于将微控制单元传输的数据，转换成标准的RS485信号，使电表识别接收，同时将电表返回的标准RS485信号，转换成微控制单元能识别的数据包；光通信电路，与所述微控制单元相连，用于在微控制单元与外部光纤设备之间建立通讯硬件链路，让微控制单元与外部网络可相互通讯；存储芯片，与所述微控制单元相连，用于存储该光纤采集单元RS485端口上连接的电表号、设备参数和事件记录；电源模块，与所述微控制单元相连，用于给该光纤采集单元供电。

【技术特征摘要】
1.光纤采集单元，其特征在于，包括：微控制单元，用于运行程序指令，控制其他部件工作；至少2路RS485电路，每路RS485电路分别与所述微控制单元相连，用于将微控制单元传输的数据，转换成标准的RS485信号，使电表识别接收，同时将电表返回的标准RS485信号，转换成微控制单元能识别的数据包；光通信电路，与所述微控制单元相连，用于在微控制单元与外部光纤设备之间建立通讯硬件链路，让微控制单元与外部网络可相互通讯；存储芯片，与所述微控制单元相连，用于存储该光纤采集单元RS485端口上连接的电表号、设备参数和事件记录；电源模块，与所述微控制单元相连，用于给该光纤采集单元供电。2.根据权利要求1所述的光纤采集单元，其特征在于，所述每路RS485电路包括RS485通信芯片和隔离保护电路。3.根据权利要求2所述的光纤采集单元，其特征在于，所述隔离保护电路包括光耦芯片。4.根据权利要求1所述的光纤采集单元，其特征在于，所述光通信电路包括光通信芯片和光模块。5.根据权利要求1所述的光纤采集单元，其特征在于，该光纤采集单元还包括：网口电路，与所述微控制单元相连，用于在微控制单元与外部网口设备之间建立通讯硬件链路，让微控制单元与外部网络可相互通讯；红外收发电路，与所述微控制单元相连，用于将微控制单元传输的数据转换成标准的红外光信号，使手抄器识别接收，同时将手抄器返回的标准红外光信号，转换成微控制单元能识别的数据包；指示灯...

【专利技术属性】
技术研发人员：海波，
申请(专利权)人：四川创能海博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51