CN102095908B - 智能用电管理终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能用电管理终端，包括电能表、采集器模块、CableModem模块、上行通信信道、下行通信信道、主站系统；其特征在于：所述采集器模块、Cable Modem模块间通过Ethernet接口直接进行通讯连接，上行通讯信道采用广电网络CATV通信介质。本发明通过将集中器、采集器的功能合一做到统一硬件设备中，此硬件设备同时具备电表数据采集、与主站通讯的功能，简化了用电管理系统硬件架构，降低了系统硬件成本、提高了数据传输的可靠性。上行通讯信道采用广电网络CATV通信介质，有效解决客户端实时显示终端问题。
Description
技术领域
本发明涉及用电管理系统，尤其涉及电表数据自动采集、电表数据向电力主站传输以及电力通断控制的用电数据采集、集中用电的智能用电管理终端。
背景技术
用电管理系统主要由电能表、采集器、集中器、数据传输通道、主站系统构成，机械表、电子表连接到采集器，通过485总线集中，通过网络还可以和供电局的营业收费系统相连实现抄表收费一体化。如图1所示。
图1中所述的采集器：功能相对简单，除完成电表的电量数据采集工作以外，还要根据系统的要求完成与集中器之间的数据通信，将需要传送的电量数据送到集中器中。
图1中所述的集中器：主要任务有两个，一是完成与采集器的数据通信工作，向采集器下达电量数据冻结命令，定时循环接收采集器的电量数据，或根据系统要求接收某个电表或某组电表的数据。另外的任务就是根据系统要求完成与主站的通信，将用户用电数据等主站需要的信息传送到主站数据库中。
上行通信信道：指的是集中器与主站之间的通信线路，可以采用电话、无线、专线等通信介质；
下行通信信道：指的是集中器与采集器之间的通信线路，主要有485总线、电力线载波两种通信方式。
主站系统：定时或随时抄收居民或商户电表的电能量数据，对集中器设置通信参数及操作参数，与供电局用电营业网联网后，可以进行电费计算、票据打印、统计报表、电费实收等功能。
现有技术存在两个问题：
采集器+集中器的系统硬件架构比较复杂，集中器与采集器的安装距离存在限制，采集器与集中器之间需要安装布485线，线路施工布线工作量大、易受人为破坏；线路损坏后，故障点不易查找。
上行通讯信道通常采用电话线、无线、宽带专线等介质，而在用户家中应用最广泛的是广电CATV，同时电视是用户普及应用最广的终端设备，供电局的电费计算、票据打印、统 计报表、电费实收等信息如果可以在电视上实时显示，将是前景比较广阔的实现方式，但目前还没有此解决方案。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种能够集中器、采集器直接连接，并有效解决客户端实时显示终端问题的智能用电管理终端。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种智能用电管理终端，包括电能表、采集器模块、Cable Modem模块、上行通信信道、下行通信信道、主站系统；其特征在于：所述采集器模块、Cable Modem模块间通过Ethernet接口直接进行通讯连接，并且集成在同一硬件设备内，上行通讯信道采用广电网络CATV通信介质。
所述采集器模块为主控核心部分，采集器模块连接有电路和以太网以及输出IO控制信号；采用ARM CPU芯片、外挂Flash、SDRAM存储器，接口上提供LED、Ethernet、串口485总线连接电表、RTC实时时钟，所述采集器模块的485数据采集部分电路为：两路485信号分别连接到用户电表和设备面板调试485接口。所述采集器模块连接的电路中还包括了开关电源模块，系统220V电源输入，通过模块转换为3.3V、5V、9.0V三种电压供设备硬件单元使用。所述采集器模块输出IO控制信号，用于远端控制用户电表磁保持继电器的通断。所述采集器模块连接以太网部分两路以太网信号一路连接到Cable Modem模块，另外一路连接设备面板调试网口。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：将集中器、采集器的功能合一做到统一硬件设备中，此硬件设备同时具备电表数据采集、与主站通讯的功能，简化了用电管理系统硬件架构，降低了系统硬件成本、提高了数据传输的可靠性。上行通讯信道采用广电网络CATV通信介质，有效解决客户端实时显示终端问题。
附图说明
为便于理解本发明，特结合附图做进一步的说明。
图1是现有技术的连接结构示意图；
图2是本发明的连接结构示意图；
图3是本发明用电管理终端硬件原理框图；
图4是本发明采集器模块CPU部分电路图；
图5是本发明采集器模块的485数据采集部分线路图；
图6是本发明采集器模块的IO控制信号线路图；
图7是本发明采集器模块的以太网部分电路；
图8是本发明面板结构示意图；
图9是本发明外部接口示意图。
具体实施方式
为便于对本发明进行工业化生产，结合具体实施方式详细说明，但本实施例不应看做是对发明的任何限制。
从图2了解到，机械表、电子表直接以采集、集中功能合一的方式，通过网络和供电局的抄表主站、营业收费系统相连，实现抄表收费一体化
本发明硬件上分为三个大的模块：Cable Modem模块、采集器模块、电源模块；图3中的Cable Modem为以太网转CATV模块；
图3中的AC/DC模块为交流转直流电源模块；
图3中的其余部分合称采集器模块；
体现在物理形态上：
采集器模块与Cable Modem模块间通过Ethernet接口进行通讯连接，电源模块实现220V电源转换为3.3V、5V、9V等直流电源、供给采集器模块。
采集器模块核心为主控部分，采用ARM CPU芯片，外挂Flash、SDRAM存储器，提供LED(指示灯显示)、Ethernet(包括与Cable Modem通讯网口及调试网口)、串口485总线(连接电表)、RTC(实时时钟)等接口。
Cable Modem模块采用业界成熟设计模块，主要包括MIPS CPU芯片，外挂Flash、SDRAM存储器，CATV调试解调器，以太网转换芯片等。采集器模块CPU部分电路图4所示：
所述采集器模块为主控核心部分，采用ARM CPU芯片、外挂Flash、SDRAM存储器，接口上提供LED、Ethernet、串口485总线连接电表、RTC实时时钟，采集器模块还可以输出IO控制信号；
U21为CPU芯片，外挂SDRAM、Flash提供本地存储，输出相关硬件接口，虚线框部分为实时时钟电路；
采集器模块的485数据采集部分电路如图5所示：
两路485信号分别连接到用户电表和设备面板调试485接口，另外这部分电路中还包括了开关电源模块，系统220V电源输入，通过模块转换为3.3V、5V、9.0V等电压供设备硬件单元使用；
采集器模块的IO控制信号部分如图6所示：
硬件上输出32根IO控制信号，用于远端控制用户电表磁保持继电器的通断。
采集器模块的以太网部分电路如图7所示：
两路以太网信号一路连接到Cable Modem模块，另外一路连接设备面板调试网口。
设备面板如图8所示，
电源灯：设备上电后常亮；
上行灯：网络上传数据时该灯闪烁；
下行灯：设备与485电表通讯时该灯亮；
系统灯：有“亮、急闪、慢闪、灭”四种状态；
设备上电后首先检查flash，第一次上电这个过程会久一些，此时系统灯一直亮直到检查结束，如果过很久时间系统灯一直亮着，说明flash已经损坏或者数据有缺失，这时候可同时按“设置”和“自检”按键5秒钟使flash的数据恢复到出厂状态；
设备与CATV连接的网络IP是自动获取状态时，在自动获取IP的过程中该灯会急闪；
设备上电后会根据获取的IP和参数自动连接服务器，如果连接成功，指示灯慢闪，频率大约3秒/次，如果连接服务器不成功、该灯保持灭的状态。CATV灯：设备连接CATV电缆且上线时该灯亮。
设置按键：长按此键5秒，系统进入设置状态，系统ip地址设为管理固定ip(x.x.x.x)。设置状态超时60s无通信数据，系统恢复使用状态。设置状态下长按此键5秒，系统恢复使用状态。
自检按键：长按此键5秒，系统进入自检状态，检测项目包括网络通讯，485通讯，flash读写等，如有故障，系统指示灯常亮。自检状态60s后系统恢复使用状态。
设备的外部主要接口如图9所示 主要有：2路485，1路LAN、1路CATV、16路继电器控制。
“采集485”接口用于连接485电表，A、B端连接到对应的电表A、B端；
“LAN接口”用于参数配置，通过网线与电脑相连；
“CATV接口”用于连接有线电视的同轴电缆，是与电力主站连接的上行数据通道；
“继电器控制接口”用于控制继电器合闸跳闸，与继电器直接连接。
Claims (1)
1.一种智能用电管理终端，包括电表、采集器模块、Cable Modem模块、上行通信信道、下行通信信道；其特征在于：所述采集器模块、Cable Modem模块间通过以太网接口直接进行通信连接，并且集成在同一硬件设备内，上行通信信道采用广电网络CATV通信介质；
所述采集器模块为主控核心部分，采集器模块连接有电路和以太网以及输出IO控制信号；采用ARM CPU芯片，外挂Flash和SDRAM存储器，接口上提供LED、以太网、串口485总线连接电表、RTC实时时钟；
所述采集器模块的两路485信号分别连接到用户电表和设备面板调试485接口；所述采集器模块连接的电路中还包括了开关电源模块，220V电源输入通过模块转换为3．3V、5V、9．0V电压供设备硬件单元使用；所述采集器模块输出32根IO控制信号，用于远端控制用户电表，保持继电器的远断；
所述采集器模块连接以太网，两路以太网信号一路连接到Cable Modem模块，另外一路连接设备面板调试网口；
智能用电管理终端设备的外部接口有：2路485，1路LAN、1路CATV、16路继电器控制；其中“采集485”接口用于连接485电表，A、B端连接到对应的电表A、B端；“LAN接口”用于参数配置，通过网线与电脑相连；“CATV接口”用于连接有线电视的同轴电缆，是与电力主站连接的上行通信信道；“继电器控制接口”用于控制继电器合闸跳闸，与继电器直接连接。
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