基于低功耗短距离无线传输的混合电能表采集器制造技术

基于低功耗短距离无线传输的混合电能表采集器，包括壳体（１）、保险（２）、天线（１１）、脉冲表计接线柱（１４），采集器内装载有上层电路板（１０）和下层电路板（９），上层电路板（１０）装有短距离无线通信模块（３）、４８５通信接口（４）、数据存储器（５）、地址存储器（６）、微处理器（７）、电源控制模块（８），上层电路板外置天线（１１），上层电路板（１０）利用了多个压敏电阻做了专门的防雷击设计。下层电路板（９）装有单片机微处理器（１２）和脉冲通信模块（１３），脉冲通信模块（１３）用于采集表计脉冲数的。实现了接受抄表命令、接受负控电能表的命令、在短距离无线网络中的路由功能、新增采集器自动加入网络的功能。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线数据采集器，尤其涉及到一种基于低功耗短距离无线传输的混合电能表采集器，具体地说是一种对数字式电能表和脉冲式电能表皆顾的混合表数据远 程采集终端。
技术介绍
数据采集器是电力自动抄表系统中的核心设备，具有定时实时采集、数据处理、数 据存储以及数据上传等功能。目前在电力自动抄表系统中，采集器主要采用电力载波通讯、 图像读取处理、GSM/CDMA方式、GPRS、 PSTN、 WSN网络等多种方式来实现数据采集和传输功 能，但上述方式都存有一定的缺陷 —、电力载波系统的采集器数据传输速率只能达到600bps，其传输速率太慢，而我 国电力用电复杂，电力线负载很不均衡，无法保证长时间稳定可靠传输，因此不适合未来更 高实时性的应用，改造后的网络基本只能局限在现有的应用中。况且目前电力载波的方式 只能依靠特殊的载波电表支持，因此只能大规模更换已经安装的表计，造成极大的改造浪费。 二、图像处理方式的采集器可以解决一些老式的机械表的抄表问题，但是这种运 用图像处理的方法本身并没有经过计量认证，其数据读取的准确可靠性无法得到保证。三、GSM/CDMA方式、GPRS、 PSTN等方式的采集器都是在不多的电表数据采集后就 利用公网将数据上传，其运行费用比较高，而且依赖公网的程度比较大，数据安全性无法达 到绝对的保证。 四、WSN网络等一些方式的采集器大多运用2. 4G的高频载波传输，其固有缺陷是 传输穿透能力差，不适用于多楼多阻挡的城市环境下的稳定传输，同时其短距离传输的网 络协议也多是利用国外通讯模块提供商的内嵌协议栈，其通用协议没有考虑到抄表应用中 需要高稳定高安全等一些特殊应用要求，且不具备真正的核心网络路由协议技术的拥有 权。 五、现在国内大多数公知的采集器并没有考虑低功耗的设计，设备在长期运行中 耗费了更多的电力资源，没有能很好的支持国家节能的设备设计要求。 由于我国城乡小区建设的差异性和复杂性，单纯的数字式电能表采集器或者脉冲 式电能表采集器不能满足复杂的电网环境中对电能表采集的需求，特别是一些混合有脉冲 式电表以及数字式电表的地方，单存的某一类采集器都不能完全满足要求。
技术实现思路
针对上述缺陷，本技术提供一种基于低功耗短距离无线传输的混合电能表采 集器，在公知数子式电能表采集器的基础上，增加了对脉冲式电能表数据采集功能。为实现上述目的，本技术的技术方案为一种基于低功耗短距离无线传输的 混合电能表采集器，包括壳体(1)和与壳体连接的保险(2)、天线(11)、脉冲表计接线柱3(14)，其特征为采集器内装载有上层电路板(10)和下层电路板(9)，上层电路板(10)装 有短距离无线通信模块(3)、485通信接口 (4)、数据存储器(5)、地址存储器(6)、微处理器 (7)、电源控制模块(8)，上层电路板外置有天线(ll)，上层电路板(10)利用了多个压敏电 阻做了专门的防雷击设计。下层电路板(9)装有单片微处理器(12)和脉冲通信模块(13)， 脉冲通信模块(13)用于采集表计脉冲数的，由于有专门的单片机系统采集脉冲，因此可以 将多个GB规约兼容进单片机系统，掉电时脉冲数据将会自动存入单片机系统的片内FLASH 中。这样就保证了供电恢复后继续正常记录相应表计的脉冲数，并实现了接受抄表命令、接 受负控电能表的命令、在短距离无线网络中的路由功能、新增采集器自动加入网络的功能。 所述接受抄表命令指采集终端通过485通信接口 (4)将命令中规定需要采集的 电子式电能表的数据采集存储至数据存储器(5)中，微处理器(7)将单片微处理器(12)中 保存的脉冲表数据读取至数据存储器(5)中，微处理器(7)将当次采集的所有混合电表数 据统一格式后组包压縮，压縮后的数据包根据自主设计的网络协议，利用短距离无线通信 模块(3)，分包发送至该区域集中器。 所述接受负控电能表的命令指采集终端通过天线(ll)，经过短距离无线通信模 块(3)的解包将相应的命令发送给微处理器(7)，微处理器(7)接受命令，再通过485通信 接口 (4)控制相应的电能表合闸和开闸，并将最近操作的结果记录进数据存储器(5中。 所述在短距离无线网络中的路由功能指邻近的采集终端请求该采集终端转发数 据包，数据包被暂存进数据存储器(5)，微处理器(7)鉴别该数据包的合法性，通过验证后 将数据包路由至下一跳，没有通过权限认证的数据包将被丢弃，事件被记录进数据存储器 (5)。 所述新增采集器自动加入网络功能指新增采集器一开始运行就向最近的区域管理集中器发出申请，请求进入该网络申请被通过后，新增采集器向周围采集器发出已入网通知，并收集邻居采集器信息，新增采集器将邻居采集器信息上传给区域管理集中器报备，并正式入网运行。 本技术的有益效果 1 、既能采集数字式电能表数据，又能采集脉冲式电能表数据，功能全面。 2、传输过程中运用软件加密技术，传输稳定安全。 3、设备完全兼容电力部门规定的多个数据采集规约(国标)。 4、一个采集器可以最多管理32块电子式电能表，降低系统信息化改造的成本。 5、采集器具有独立路由功能且通信传输速率高(最大可达200Kbps)。 6、新增采集器自动加入网络。附图说明图1是本技术的模块结构图。 图2是本技术的一个实施例的电路原理图。 图3是本技术的外观图。 图例说明 1、壳体2、保险3、短距离无线通信模块4、485通信接口 5、数据存储器6、地址存储器7、微处理器8、电源控制模块 9、下层电路板10、上层电路板11、天线12、单片机微处理器 13、脉冲通信模块14、脉冲表计接线柱具体实施方式下面结合阳图对本技术做进一步详细说明。 例1 :数据存储器(5)与地址存储器(6)是片上存储器，上层电路板(10)中的微处 理器(7)采用的是具有ARM7内核的MCU，其处理能力要远强于当前应用的单片机系统。本 技术上层电路板选择的MCU存储容量大，外设接口丰富，可以根据不同地域对成本的 不同要求任意的扩展外围电路，从而获得如外接液晶显示屏、外接控制设备等更丰富的功 能，外接设备的可定制性可以完全适应未来电力信息系统功能扩展的需求。下层电路板(9) 中，对脉冲电表的采集是利用单片机微处理器(12)控制，这样就能将脉冲采集协议栈与短 距离无线通信协议栈分放在不同的微处理器中，形成特殊的双核结构，使系统层次结构、功 能划分更加清晰，在成本可控的情况下为未来的功能扩展预留系统接口。 485通信接口 (4) 以及脉冲通信模块(13)接口是通过有线与各式电能表连接。短距离无线通信模块(3)是 利用SPI总线与微处理器(7)进行全双工数据交流。为了满足一些电力部门需要采集台区 总表的要求，采集器可以装载到台区总表的电能表上，然后申请进入最邻近的某个合法无 线网络中进行数据通信。 例2 :根据图2对本技术作进一步说明，该实施例分为以下四个部分 1、电源控制模块(8)部分，输入85V 265V，输出5V/600mA，电源内置AC/DC模 块，用于MAX485芯片供电；电源输出的电压经过LM1117芯片，输入5V，输出3. 3V/100mA， 用于无线通信模块以及上、下两层主板供电。2、短距离无线射频模块利用无线通信芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于低功耗短距离无线传输的混合电能表采集器，包括壳体（１）和与壳体连接的保险（２）、天线（１１）、脉冲表计接线柱（１４），其特征在于：采集器内装载有上层电路板（１０）和下层电路板（９），上层电路板（１０）装有短距离无线通信模块（３）、４８５通信接口（４）、数据存储器（５）、地址存储器（６）、微处理器（７）、电源控制模块（８），上层电路板外置有天线（１１），上层电路板（１０）利用了多个压敏电阻做了专门的防雷击设计。

【技术特征摘要】
基于低功耗短距离无线传输的混合电能表采集器，包括壳体(1)和与壳体连接的保险(2)、天线(11)、脉冲表计接线柱(14)，其特征在于采集器内装载有上层电路板(10)和下层电路板(9)，上层电路板(10)装有短距离无线通信模块(3)、485通信接口(4)、数据存储器(5)、地址存储器(6)、微处理器(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴辉，刘珺，丁亚伟，郭璞，
申请(专利权)人：长沙大家网络科技有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]