一种载波与工频双通道通信装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术为一种载波与工频双通道通信装置，包括载波工频集中器和载波工频采集器。载波工频集中器包括主控单元、存储模块、人机交互、外围电路、上行通信模块和下行通信模块。载波工频采集器包括主控单元、存储单元、LCD显示、外围电路、上行通信模块和下行通信模块。在所述载波工频集中器的下行通信模块中加入工频通道，在所述载波工频采集器的上行通信模块中加入工频通道，用于低压居民用户电能信息采集系统的下行通道建设，提高通信可靠性，能够有效解决载波通信的“孤岛”问题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及通信
，具体涉及一种载波与工频双通道的通信装置。技术背景电力线载波通信无须架设专用通信线路，直接利用原有的电力线资源，在低压居民用户电能信息采集系统中应用广泛。但低压载波信道的衰减、干扰与随机动态变化限制了载波通信物理层通信能力的提升，从而造成一个或者多个载波通信盲点，可称之为“孤岛”。要解决“孤岛”问题，必须借助电力线载波通信以外的其它通信方式。双向工频通信也是利用电力线进行通信，是在工频电压的过零点附近调制下行电压信号与上行电流信号， 利用电网工频电压和电流波形的微小畸变来携带信息的一种特殊电力线通信技术。相对于电力线载波通信技术来说，双向工频通信具有通信距离远，传输可靠性高，成本低廉等特点。更重要的是，由于工频信号的调制频率在180 600Hz之内，并利用50Hz作为载波频率，与电力线载波信号3kHz 500kHz的频率范围互不干扰，因此可实现电力线载波和双向工频两种通信信号的同时传输，无须增加任何额外设备
技术实现思路
针对上述的不足，本技术的目的在于，提供一种载波与工频双通道通信装置， 用于低压居民用户电能信息采集系统的下行通道建设，提高通信可靠性。本技术提供的一种载波与工频双通道通信装置，所述装置包括载波工频集中器和载波工频采集器；所述载波工频集中器包括主控单元、存储模块、人机交互模块、外围电路、上行通信模块和下行通信模块；所述下行通信模块包括载波通道和RS485通道；所述主控单元分别与所述存储模块、所述人机交互模块、所述外围电路、所述上行通信模块和所述下行通信模块连接；所述载波工频采集器包括主控单元、存储单元、LCD显示、外围电路、 上行通信模块和下行通信模块；所述上行通信模块包括红外通道和载波通道；所述主控单元分别与所述存储单元、所述LCD显示、所述外围电路、所述上行通信模块和下行通信模块连接；其改进之处在于，将所述载波工频集中器的所述下行通信模块中加入工频通道；将所述载波工频采集器的所述上行通信模块中加入工频通道。本技术提供的第一优选方案的通信装置，其改进之处在于，所述工频通道包括过零同步电路和调制解调电路。本技术提供的第二优选方案的通信装置，其改进之处在于，所述载波工频集中器的主控单元为ARM处理器。本技术提供的第三优选方案的通信装置，其改进之处在于，所述载波工频集中器的存储模块包括闪速存储器和静态存储器。本技术提供的第四优选方案的通信装置，其改进之处在于，所述载波工频集中器的所述人机交互模块包括键盘和LCD显示。本技术提供的第五优选方案的通信装置，其改进之处在于，所述外围电路包括硬件时钟、系统电源。本技术提供的第六优选方案的通信装置，其改进之处在于，所述载波工频集中器的所述上行通信包括GPRS通道、以太网通道、红外通道、RS232通道；所述载波工频采集器的所述下行通信模块包括RS485通道。本技术提供的第七优选方案的通信装置，其改进之处在于，所述载波工频集中器的所述存储模块、所述人机交互模块、所述外围电路、所述上行通信模块和所述下行通信模块均通过芯片总线连接主控单元；所述载波工频采集器的所述存储单元、所述IXD显示、所述外围电路、所述上行通信模块和所述下行通信模块均通过芯片总线连接主控单元。本技术提供的较优选方案的通信装置，其改进之处在于，所述载波工频集中器的所述工频通道的所述过零同步电路包括依次连接的电压互感器、放大电路、滤波电路、 移相电路和电压比较电路；所述调制电路包括依次连接的可控硅和触发保护电路。本技术提供的另一优选方案的通信装置，其改进之处在于，所述载波工频采集器的所述工频通道的所述过零同步电路包括依次连接的电压互感器、放大电路、滤波电路、移相电路和电压比较电路；所述解调电路包括依次连接的电流互感器、前置放大电路、 滤波电路和后级放大电路。与现有技术比，本技术的有益效果为本技术通过在载波集中器和采集器中增加工频通道，提高了两者之间通信的可靠性，能够有效解决载波通信的“孤岛”问题。附图说明图1为本技术提供的将载波工频集中器和载波工频采集器应用在电力线载波示意图；图2为本技术提供的载波工频集中器结构框图；图3为本技术提供的载波工频集中器的工频通道原理框图；图4为本技术提供的载波工频采集器结构框图；图5为本技术提供的载波工频采集器的工频通道原理框图；图6为本技术提供的载波工频采集器的主程序流程图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步的详细说明。图2是载波工频集中器结构框图。本实施例的载波工频集中器包括主控单元MCU、 存储模块、人机交互、外围电路、上行通信和下行通信。主控单元MCU选用基于ARM处理器技术的32bit嵌入式系统级芯片，支持嵌入式操作系统下多种通信方式和复杂中继路由算法应用，同时对工频信号处理和检测算法提供支持。存储模块包括闪速存储器和静态存储器， 闪速存储器用于存储系统程序、电能量数据及路由信息，静态存储器用于存储临时变量，并为系统程序运行提供内存，均通过芯片总线连接MCU。人机交互包括键盘和LCD显示，与MCU 相连，其中键盘是用于人工输入集中器测量点、通信通道等各种设置的参数，LCD液晶显示电路用于集中器运行状态和各种参数的本地显示。外围电路包括硬件时钟、系统电源等，连接MCU。上行通信包括GPRS通道、以太网通道、红外通道、RS232通道，其中GPRS和以太网通道用于与主站的通信，红外通道用于与手持设备的数据交互，RS232串口用于系统调试和维护。下行通信包括载波通道、工频通道和RS485通道，通过串行外设接口连接MCU，其中载波通道和工频通道用于实现与载波工频采集器的通信，RS485通道也可用于实现与载波工频采集器的通信，或者用于读取电能表数据。为实现双向工频通信，在集中器增加工频通道，包括工频通信过零同步电路(附图3中的1)、下行信号调制电路(附图3中的2)和上行信号解调电路(附图3中的3)，如图3所示。过零同步电路为工频信号调制解调提供时间基准，由电压互感器(PT)、放大电路、滤波电路、移相电路及电压比较电路组成。220V工频电压信号经电压互感器取样后送至前置放大器进行放大，并进行必要的相位补偿。滤波电路采用二阶有源低通滤波器，防止高频噪声影响电压比较电路造成过零点不稳。移相电路将经过处理后的50Hz正弦信号移相90°，然后经电压过零比较器产生50Hz方波信号，送至MCU的外部中断引脚，产生信号调制和解调的时间基准。工频下行信号调制电路主要由可控硅和保护电路组成，实现工频下行信号的调制。工频通信下行信号发送时，由主控MCU输出控制信号到触发电路，触发电路利用带光隔离的小功率可控硅M0C3052驱动后面的大功率可控硅，其中还包括阻容滤波保护电路，用以防止电压上升过快引起可控硅的误触发。工频上行信号解调电路由电流互感器(CT)、放大电路、滤波电路及MCU内部的AD转换电路组成。由于工频通信方式上行信号通过调制电流波形实现，因此载波工频集中器需要从台区变压器的电流互感器出线采集信号，经过上述解调电路处理后送入MCU，由相关检测算法实现工频通信上行信号的解调。图4是本技术的载波工频采集器结构框图。如图4所示，本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种载波与工频双通道通信装置，所述装置包括载波工频集中器和载波工频采集器；所述载波工频集中器包括主控单元、存储模块、人机交互模块、外围电路、上行通信模块和下行通信模块；所述下行通信模块包括载波通道和ＲＳ４８５通道；所述主控单元分别与所述存储模块、所述人机交互模块、所述外围电路、所述上行通信模块和所述下行通信模块连接；所述载波工频采集器包括主控单元、存储单元、ＬＣＤ显示、外围电路、上行通信模块和下行通信模块；所述上行通信模块包括红外通道和载波通道；所述主控单元分别与所述存储单元、所述ＬＣＤ显示、所述外围电路、所述上行通信模块和下行通信模块连接；其特征在于，将所述载波工频集中器的所述下行通信模块中加入工频通道；将所述载波工频采集器的所述上行通信模块中加入工频通道。

【技术特征摘要】
1.一种载波与工频双通道通信装置，所述装置包括载波工频集中器和载波工频采集器；所述载波工频集中器包括主控单元、存储模块、人机交互模块、外围电路、上行通信模块和下行通信模块；所述下行通信模块包括载波通道和RS485通道；所述主控单元分别与所述存储模块、所述人机交互模块、所述外围电路、所述上行通信模块和所述下行通信模块连接；所述载波工频采集器包括主控单元、存储单元、LCD显示、外围电路、上行通信模块和下行通信模块；所述上行通信模块包括红外通道和载波通道；所述主控单元分别与所述存储单元、所述LCD显示、所述外围电路、所述上行通信模块和下行通信模块连接；其特征在于，将所述载波工频集中器的所述下行通信模块中加入工频通道；将所述载波工频采集器的所述上行通信模块中加入工频通道。2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述工频通道包括过零同步电路和调制解调电路。3.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述载波工频集中器的主控单元为ARM 处理器。4.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述载波工频集中器的存储模块包括闪速存储器和静态存储器。5.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述载波工频集中器的所述人机交互模块包括键...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智慧，李建岐，王立诚，渠晓峰，赵涛，黄毕尧，刘国军，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：11