一种基于多模通信的仿真采集终端制造技术

本实用新型专利技术是一种基于多模通信的仿真采集终端，属于仿真采集终端技术领域；包括主壳体，主壳体上设置壳体内部附件和壳体外部附件，壳体内部附件包括中央主控单元CPU及外围模块；外围模块包括分别与中央主控单元CPU电性连接的计量输出模块，计量输出模块分别与电流采样电路以及电压采样电路连接；红外通信模块通过红外接口与掌上电脑或者红外遥控器连接；宽带载波微功率双模通信模块与双模通信接口连接；485通信模块与485接口连接；以太网通信模块和以太网接口连接；5G全网通通信模块和上位机连接；故障仿真电路，主要由驱动电路和控制继电器组成。实现了低功耗、高速率、性能稳定的仿真采集终端，在低压电力信息采集中优势明显。明显。明显。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多模通信的仿真采集终端


[0001]本技术属于仿真采集终端
，尤其涉及一种基于多模通信的仿真采集终端。

技术介绍

[0002]根据国家电网公司坚强智能电网建设的总体要求，保证智能电网建设规范有序推进，实现电力用户用电信息采集系统建设“全覆盖、全采集、全预付费”。但用电信息采集系统目前在实际运行中却存在着一些问题，比如因停电、网络传输、接线不当、违规操作而导致采集成功率低下，由于不去现场抄表，导致工作人员对台区的管理力度有所降低，无法在第一时间发现问题，这在一定程度上影响了采集成功率的提升。在这样的背景下，如何从技术方面提升各个部分的稳定性，可操作性，提高采集成功率，最大程度发挥用电信息采集系统的核心价值。而采集终端作为用电信息采集系统的核心部分，其通讯方式的多样性，性能可靠性、组网便捷性以及教学实用性等特征显得尤为重要。而目前低压集抄系统中运用到的信息采集终端在上述方面的性能表现参差不齐，有些虽然兼而有之，但往往不能很好地兼顾各个性能。通信方式方面，当前采集终端的下行通信方式一般为窄带载波通信和微功率无线模式，通信速率表现一般，且受台区抄表环境的影响比较大，使用有局限性。上行通信方式一般为GPRS、4G、以太网。而其中，受基站、公网信号等因素影响，GPRS的掉线问题普遍存在，给抄表的可靠性带来较大影响。
[0003]因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

[0004]本技术目的在于提供一种基于多模通信的仿真采集终端，以解决目前低压集抄系统中运用到的信息采集终端在上述方面的性能表现参差不齐，有些虽然兼而有之，但往往不能很好地兼顾各个性能的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本技术的一种基于多模通信的仿真采集终端的具体技术方案如下：
[0006]一种基于多模通信的仿真采集终端，包括主壳体，主壳体上设置壳体内部附件和壳体外部附件，壳体内部附件包括中央主控单元CPU及外围模块；外围模块包括分别与中央主控单元CPU电性连接的计量输出模块、存储器、红外通信模块、宽带载波微功率双模通信模块、485通信模块、5G全网通通信模块、故障仿真电路、以太网通信模块和系统电源；
[0007]计量输出模块分别与电流采样电路以及电压采样电路连接；红外通信模块通过红外接口与掌上电脑或者红外遥控器连接；宽带载波微功率双模通信模块与双模通信接口连接；485通信模块与485接口连接；以太网通信模块和以太网接口连接；5G全网通通信模块和上位机连接；故障仿真电路，主要由驱动电路和控制继电器组成；系统电源包括外部接入电源和内部电源，外部接入电源连接三相电，通过降压整流滤波、稳压后为仿真采集终端提供对应的电压，内部电源采用内部备用电池供电；
[0008]壳体外部附件包括与中央主控单元CPU连接的控制单元、显示屏、按键、报警装置以及通信接口。
[0009]进一步，宽带载波微功率双模通信模块包括3.3V电源系统、处理器单元、射频单元、微功率无线通信模块、宽带载波通信模块和指示灯电路；
[0010]处理器单元包括载波通信处理器和外部晶体振荡器电路等基本外围电路；
[0011]射频单元包括射频收发IC、外部晶体振荡器、射频控制开关；
[0012]微功率无线通信模块包括射频单元、匹配网络和收发天线；
[0013]宽带载波通信模块包括电力线耦合电路、接收滤波电路、解调转换电路、正交频分复用电路、发送控制电路和过零检测电路；
[0014]微功率无线通信模块及宽带载波通信模块通过UART
‑
TTL转换电路实现两者间的通信匹配，并且微功率无线通信模块及宽带载波通信模块根据接收的信号进行分析同步来自动选择微功率无线通信方式或宽带载波通信方式；
[0015]3.3V电源系统将基表或者抄控器提供的直流电源进行DC
‑
DC转换成 3.3V直流电源后供给处理器单元、射频单元、微功率无线通信模块、宽带载波通信模块和指示灯电路。
[0016]进一步，中央主控单元CPU1设计引出6个UART口，分别与红外通信模块、控制单元、宽带载波微功率双模通信模块、5G全网通通信模块、一路 485通信模块、一路以太网通信模块相连。
[0017]进一步，以太网控制处理电路采用3.3V单低电源供电和48脚封装模式，芯片的1脚和2脚为模拟集电极电源，9脚是模拟发射极电源，均与3.3v连接，对地由增加滤波电容C78、C79、C80，防止对地交流干扰信号灌入供电引脚，供电低端同时连接5脚、6脚、46脚及47脚BGRESG；
[0018]模拟部分的供电高端分别与DVDD23脚、30脚和41脚连接，低端与DGND15 脚、33脚、44脚连接，高低端之间并联4个X7R104滤波电容C81
‑
C84。X7R104 芯片的基准工作频率由42脚REF
‑
CLK/XT2提供给核心板控制接口单元U1的 27脚，同时由电源模块U44将基准电压提供至该接口的管脚，供核心板使用；
[0019]19脚TXD1、20脚TXD0是发送器的数据位，21脚TXEN是控制使能引脚，控制数据发送；
[0020]28脚RXD1、29脚RXD0是数据接收器的数据位，31脚RXEN是控制使能引脚，控制数据接收；
[0021]7脚和8脚分别是物理层接口发送端的正极和负极，3脚和4脚分别是物理层接口接收端的正极和负极，通过物理层的极性配置，实现物理层的组网连接；
[0022]32脚MIDINTR是中断响应管脚，默认置高电平，当有芯片无数据响应时，输出中断信号，通过EMDINTR将状态发送给核心板接口电路U1的21脚，等待核心板的处理。
[0023]进一步，5G全网通通信模块和以太网通信模块接口，接口电路采用的是30pin的09189421接口器件，位于主板位置P1口，供插接5G全网通通信模块和以太网通信模块；接口中除4V供电引脚外，还引入了23脚TD+和24脚TD
‑
信号，分别接以太网通信模块物理层接口发送端的正极和负极，以及25 脚RD+和26脚RD
‑
信号，分别接以太网通信模块物理层接口接收端的正极和负极；
[0024]5脚和6脚是5G全网通通信模块的数据收发信号，16脚和17脚是5G 全网通通信模
块的门状态数据位；15脚G_ON/OFF是状态开关位，决定着5G 全网通通信模块和以太网通信模块的选通状态；G_ON/OFF为高电平时5G全网通通信模块有效，上行通信通过5G网络接入，当G_ON/OFF为低电平时，以太网通信模块有效，上行通信以太网接入。
[0025]进一步，宽带载波微功率双模通信模块，接口电路采用的是30pin的 09189421接口器件，位于主板位置P7口，是宽带载波微功率双模通信模块的插口；宽带载波微功率双模通信模块的状态控制信号K_STATE0经510欧的匹配电阻R72后，接入U32光电耦合器TLP781本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多模通信的仿真采集终端，包括主壳体，主壳体上设置壳体内部附件和壳体外部附件，其特征在于，壳体内部附件包括中央主控单元CPU(1)及外围模块；外围模块包括分别与中央主控单元CPU(1)电性连接的计量输出模块(4)、存储器(5)、红外通信模块(6)、宽带载波微功率双模通信模块(7)、485通信模块(11)、5G全网通通信模块(12)、故障仿真电路(16)、以太网通信模块(18)和系统电源；计量输出模块(4)分别与电流采样电路(2)以及电压采样电路(3)连接；红外通信模块(6)通过红外接口(15)与掌上电脑或者红外遥控器连接；宽带载波微功率双模通信模块(7)与双模通信接口(13)连接；485通信模块(11)与485接口(14)连接；以太网通信模块(18)和以太网接口(19)连接；5G全网通通信模块(12)和上位机连接；故障仿真电路(16)，主要由驱动电路和控制继电器组成；系统电源包括外部接入电源和内部电源，外部接入电源连接三相电，通过降压整流滤波、稳压后为仿真采集终端提供对应的电压，内部电源采用内部备用电池供电；壳体外部附件包括与中央主控单元CPU(1)连接的控制单元(17)、显示屏(8)、按键(9)、报警装置(10)以及通信接口。2.根据权利要求1所述的基于多模通信的仿真采集终端，其特征在于，宽带载波微功率双模通信模块(7)包括3.3V电源系统、处理器单元、射频单元、微功率无线通信模块、宽带载波通信模块和指示灯电路；处理器单元包括载波通信处理器和外部晶体振荡器电路基本外围电路；射频单元包括射频收发IC、外部晶体振荡器、射频控制开关；微功率无线通信模块包括射频单元、匹配网络和收发天线；宽带载波通信模块包括电力线耦合电路、接收滤波电路、解调转换电路、正交频分复用电路、发送控制电路和过零检测电路；微功率无线通信模块及宽带载波通信模块通过UART
‑
TTL转换电路实现两者间的通信匹配，并且微功率无线通信模块及宽带载波通信模块根据接收的信号进行分析同步来自动选择微功率无线通信方式或宽带载波通信方式；3.3V电源系统将基表或者抄控器提供的直流电源进行DC
‑
DC转换成3.3V直流电源后供给处理器单元、射频单元、微功率无线通信模块、宽带载波通信模块和指示灯电路。3.根据权利要求1所述的基于多模通信的仿真采集终端，其特征在于，中央主控单元CPU(1)1设计引出6个UART口，分别与红外通信模块(6)、控制单元(17)、宽带载波微功率双模通信模块(7)、5G全网通通信模块(12)、一路485通信模块(11)、一路以太网通信模块(18)相连。4.根据权利要求1所述的基于多模通信的仿真采集终端，其特征在于，以太网控制处理电路采用3.3V单低电源供电和48脚封装模式，芯片的1脚和2脚为模拟集电极电源，9脚是模拟发射极电源，均与3.3v连接，对地由增加滤波电容C78、C79、C80，防止对地交流干扰信号灌入供电引脚，供电低端同时连接5脚、6脚、46脚及47脚BGRESG；模拟部分的供电高端分别与DVDD23脚、30脚和41脚连接，低端与DGND15脚、33脚、44脚连接，高低端之间并联4个X7R104滤波电容C81
‑
C84；X7R104芯片的基准工作频率由42脚REF
‑
CLK/XT2提供给核心板控制接口单元U1的27脚，同时由电源模块U44将基准电压提供至该接口的管脚，供核心板使用；
19脚TXD1、20脚TXD0是发送器的数据位，21脚TXEN是控制使能引脚，控制数据发送；28脚RXD1、29脚RXD0是数据接收器的数据位，31脚RXEN是控制使能引脚，控制数据接收；7脚和8脚分别是物理层接口发送端的正极和负极，3脚和4脚分别是物理层接口接收端的正极和负极，通过物理层的极性配置，实现物理层的组网连接；32脚MIDINTR是中断响应管脚，默认置高电平，当有芯片无数据响应时，输出中断信号，通过EMDINTR将状态发送给核心板接口电路U1的21脚，等待核心板的处理。5.根据权利要求1所述的基于多模通信的仿真采集终端，其特征在于，5G全网通通信模块(12)和以太网通信模块(18)的接口，接口电路采用的是30pin的09189421接口器件，位于主板位置P1口，供插接5G全网通通信模块(12)和以太网通信模块(18)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵懿，林永朋，王志鹏，苗威，谢强，矫雪，娄伟，申迪，
申请(专利权)人：国网吉林省电力有限公司长春供电公司，
类型：新型
国别省市：