新型集中器及其数据采集方法技术

本发明专利技术公开了一种新型集中器，包括电源模块、控制器模块、存储模块、TESAM模块、单相交流采样模块和以太网PHY模块；电源模块供电；存储模块存储数据；TESAM模块对数据加解密；单相交流采样模块采样电压并上传控制器模块；以太网PHY模块用于通信；控制器模块控制新型集中器工作。本发明专利技术还公开了所述新型集中器的数据采集方法，包括上电初始化；接收主站的数据抄读指令并获取电能表数据；数据和停上电事件上传主站。本发明专利技术通过NUC975处理器、两块兼容不同通信协议的TESAM电路以及相应的存储模块、单相交流采样模块和以太网PHY模块，使得本发明专利技术适用于各类通信协议，而且存储空间丰富、扩展性好、精度高且成本低廉。

New concentrator and its data acquisition method

The invention discloses a novel concentrator, which comprises a power module, a controller module, a storage module, a TESAM module, a single-phase AC sampling module and an Ethernet PHY module, a power supply module, a storage module for storing data, a TESAM module for encrypting and decrypting data, a single-phase AC sampling module for sampling voltage and uploading the controller module. The Ethernet PHY module is used for communication, and the controller module controls the new concentrator. The invention also discloses a data acquisition method of the novel concentrator, including power-on initialization, receiving data reading instructions from the main station and acquiring power meter data, and uploading data and power-off events to the main station. By means of NUC975 processor, two TESAM circuits compatible with different communication protocols and corresponding storage modules, single-phase AC sampling module and Ethernet PHY module, the invention is applicable to various communication protocols, and has abundant storage space, good expansibility, high precision and low cost.

【技术实现步骤摘要】
新型集中器及其数据采集方法
本专利技术具体涉及一种新型集中器及其数据采集方法。
技术介绍
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。目前的用电信息采集终端(即集中器)，其采用的均为单片机+SPIFLASH的方案，这种方案的主控芯片大部分采用Cortex-M3平台的单片机，主要包括单片机、1376协议TESAM模块、PT采样模块、电源模块、SPIFLASH模块、以太网PHY模块和有源晶振等模块，其功能模块图如图1所示。但是，随着电力系统的新型通信协议发布，目前的集中器存在着如下问题：1)现有集中器的Cortex-M3平台的单片机的存储空间较少，而且能够外扩的SPIFLASH的容量也较小，已经不适用于客户需求的变化；2)现有集中器为了降低成本，一般采用集中器自身的单片机进行ADC采样，其采样性能较差，且抗干扰能力差；3)现有集中器均采用单相交流采样功能的方式进行终端的停电、上电事件上报，信息来源单一，可靠性不高；4)现有集中器的以太网PHY模块采用有源晶振，成本较高且EMC测试容易超标；5)现有集中器的TESAM模块只支持1376.1-2013通信协议，不适用于最新发布的698.45通信协议。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种适用于最新的通信协议、存储空间丰富、扩展性好、精度高且成本低廉的新型集中器。本专利技术的目的之二在于提供一种所述新型集中器的数据采集方法。本专利技术提供的这种新型集中器，包括电源模块、控制器模块、存储模块、TESAM模块、单相交流采样模块和以太网PHY模块；存储模块、TESAM模块、单相交流采样模块和以太网PHY模块均与控制器模块连接；电源模块给所述新型集中器供电；存储模块用于存储所述新型集中器的数据信息；TESAM模块用于对所述新型集中器的数据进行加解密；单相交流采样模块用于对输入的单相交流电源电压进行采样并上传控制器模块；以太网PHY模块用于所述新型集中器的以太网通信；控制器模块用于控制所述新型集中器工作。所述的新型集中器还包括上行远程通信模块、下行RS485通信模块、调试模块、时钟模块、显示模块和遥信输入模块；上行远程通信模块、下行RS485通信模块、调试模块、时钟模块、显示模块和遥信输入模块均与控制器模块连接；上行远程通信模块通过总线与控制器模块连接并用于所述新型集中器与外部的远程通信；下行RS485通信模块通过总线与控制器模块连接并用于通过RS485总线获取集中器下属的电能表的工作数据信息并上传控制器模块；调试模块与控制器模块连接并用于对所述新型集中器进行调试；时钟模块与控制器模块连接并为控制器模块提供标准时钟信号；显示模块与控制器模块连接并显示所述集中器的工作状态；遥信输入模块与控制器模块连接并用于将所述新型集中器的遥信工作状态通过上行远程通信模块上传给主站。所述的控制器模块为由型号为NUC975DK51Y的控制器芯片构成的控制器模块。所述的存储模块为由型号为TC58NVG0S3ETAI0的NANDFLASH存储芯片构成的存储模块。所述的TESAM模块包括TESAM电源控制电路、TESAM数据控制电路、TESAM-698电路和TESAM-1376电路；所述TESAM-698电路用于支持698.45通信协议并对698.45通信协议的数据进行加解密；所述TESAM-1376电路用于支持1376.1-2013通信协议并对1376通信协议的数据进行加解密；控制器模块的IO接口输出的控制信号通过TESAM电源控制电路连接TESAM-698电路和TESAM-1376电路，通过控制TESAM-698电路和TESAM-1376电路的上电与断电，从而控制TESAM-698电路和TESAM-1376电路的工作状态；控制器模块的通信接口通过TESAM数据控制电路连接TESAM-698电路和TESAM-1376电路，从而实现控制器模块与TESAM-698电路和TESAM-1376电路之间的数据通信。所述的单相交流采样模块包括保护电路、电压互感器、电压采样电路和采样控制器；保护电路、电压互感器、电压采样电路和采样控制器依次串接；输入单相交流电源通过保护电路进行保护后，通过电压互感器进行取样，然后取样后的电压信号通过电压采样电路采样后输入到采样控制器进行采样。所述的以太网PHY模块有由型号为DP83848K的PHY芯片构成的以太网PHY模块。所述的电源模块包括AC-DC转换电路、DC-DC转换电路、看门狗电路、后备电源电路和停上电监测电路；AC-DC转换电路与DC-DC转换电路串联，AC-DC转换电路将从电网获取的单相交流电能转换为直流电流后，再通过DC-DC转换电路转换为直流信号给所述新型集中器供电；看门狗电路与控制器模块连接，用于在控制器模块工作异常时输出复位信号控制控制器模块重新上电复位；后备电源电路与DC-DC转换电路连接，用于获取DC-DC转换电路输出的电源信号并存储电能，并在电网掉电时为新型集中器提供后备能源；停上电监测电路与AC-DC转换电路连接，用于在所述新型集中器掉电或上电时输出一路检测信号并上传控制器模块。本专利技术还公开了所述新型集中器的数据采集方法，包括如下步骤：S1.集中器上电初始化；S2.集中器接收主站的数据抄读指令并获取电能表的数据；S3.集中器将获取的电能表数据上传主站；S4.集中器将检测的停上电事件上报主站。步骤S4所述的将检测的停上电事件上报主站，具体为采用如下步骤进行上报：(1)集中器的单相交流采样模块对电力系统单相电压进行电压采样并将获取的电压采样信号上传控制器模块；(2)集中器的停上电监测电路将输出的检测信号上传控制器模块；(3)集中器的控制器模块对获取的电压采样信号和检测信号进行判断：若电压采样信号为有效信号(控制器模块能正常读取单相交流采样模块的电压采样值，且电压采样信号值在0V到286V之间，则此时电压采样信号为有效信号)，则根据电压采样信号的值来判定是停电事件或上电事件；若电压采样信号为无效信号(控制器模块如无法读取单相交流采样模块的电压采样值或读取的电压采样信号超过了286V，则此时电压采样信号为无效信号)，则根据检测信号的值来判定是停电事件或上电事件。本专利技术提供的这种新型集中器及其数据采集方法，通过NUC975处理器、两块兼容不同通信协议的TESAM电路以及相应的存储模块、单相交流采样模块和以太网PHY模块，使得本专利技术能够适用于最新的通信协议和之前的通信协议，而且存储空间丰富、扩展性好、精度高且成本低廉。附图说明图1为现有技术的集中器的功能模块图。图2为本专利技术的新型集中器的功能模块图。图3为本专利技术的TESAM模块的功能模块图。图4为本专利技术的TESAM模块的电路原理示意图。图5为本专利技术的单相交流采样模块的电路原理示意图。图6为本专利技术的停上电监测电路的电路原理图示意图。图7为本专利技术的数据采集方法的方法流程图。具体实施方式如图2所示为本专利技术的新型集中器的功能模块图：本专利技术提供的这种新型集中器，包括电源模块、控制器模块、存储模块、TESAM模块、单相交流采样模块、以太网PHY模块、上行远程通信模块、下行RS485通信模块、调试模块、时钟模块、显示模块和遥信输入模块；存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型集中器，其特征在于包括电源模块、控制器模块、存储模块、TESAM模块、单相交流采样模块和以太网PHY模块；存储模块、TESAM模块、单相交流采样模块和以太网PHY模块均与控制器模块连接；电源模块给所述新型集中器供电；存储模块用于存储所述新型集中器的数据信息；TESAM模块用于对所述新型集中器的数据进行加密；单相交流采样模块用于对输入的单相交流电源电压进行采样并上传控制器模块；以太网PHY模块用于所述新型集中器的以太网通信；控制器模块用于控制所述新型集中器工作。

【技术特征摘要】
1.一种新型集中器，其特征在于包括电源模块、控制器模块、存储模块、TESAM模块、单相交流采样模块和以太网PHY模块；存储模块、TESAM模块、单相交流采样模块和以太网PHY模块均与控制器模块连接；电源模块给所述新型集中器供电；存储模块用于存储所述新型集中器的数据信息；TESAM模块用于对所述新型集中器的数据进行加密；单相交流采样模块用于对输入的单相交流电源电压进行采样并上传控制器模块；以太网PHY模块用于所述新型集中器的以太网通信；控制器模块用于控制所述新型集中器工作。2.根据权利要求1所述的新型集中器，其特征在于还包括上行远程通信模块、下行RS485通信模块、调试模块、时钟模块、显示模块和遥信输入模块；上行远程通信模块、下行RS485通信模块、调试模块、时钟模块、显示模块和遥信输入模块均与控制器模块连接；上行远程通信模块通过总线与控制器模块连接并用于所述新型集中器与外部的远程通信；下行RS485通信模块通过总线与控制器模块连接并用于通过RS485总线获取集中器下属的电能表的工作数据信息并上传控制器模块；调试模块与控制器模块连接并用于对所述新型集中器进行调试；时钟模块与控制器模块连接并为控制器模块提供标准时钟信号；显示模块与控制器模块连接并显示所述集中器的工作状态；遥信输入模块与控制器模块连接并用于将所述新型集中器的遥信工作状态通过上行远程通信模块上传给主站。3.根据权利要求1或2所述的新型集中器，其特征在于所述的控制器模块为由型号为NUC975DK51Y的控制器芯片构成的控制器模块。4.根据权利要求1或2所述的新型集中器，其特征在于所述的存储模块为由型号为TC58NVG0S3ETAI0的NANDFLASH存储芯片构成的存储模块。5.根据权利要求3所述的新型集中器，其特征在于所述的TESAM模块包括TESAM电源控制电路、TESAM数据控制电路、TESAM-698电路和TESAM-1376电路；所述TESAM-698电路用于支持698.45通信协议并对698.45通信协议的数据进行加密；所述TESAM-1376电路用于支持1376.1-2013通信协议并对1376通信协议的数据进行加密；控制器模块的IO接口输出的控制信号通过TESAM电源控制电路连接TESAM-698电路和TESAM-1376电路，通过控制TESAM-698电路和TESAM-1376电路的上电与断电，从而控制TESA...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋，范文俊，孔超，汤可，
申请(专利权)人：威胜信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43