CN102648418A - 测量计和通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了引入了通信功能的电测量计设备。通信电路被装在一个通信模块上，而所述通信模块可以装在测量计设备壳体内的分开的隔间内。测量计设备壳体内的另一个隔间内安装用于实现测量计功能的电路。每个隔间具有单独的接近门，以便能够单独接近所述通信隔间而避开测量计的其他部分。使用中的通信电路与电力网供电是电隔离的。

Description

测量计和通信设备

技术领域

本发明涉及一种测量计和通信设备，更具体地说但不仅仅是，涉及一种电测量计以及用于电测量计的可升级的通信设备。

背景技术

用于监测与资源(如电和燃气)消耗有关的数据的测量计，不管是家用的还是工业用的，均广为人知。在多数国家出于管理需要，在所有场所均安装有测量计以监测资源消耗。

高级的测量仪器，例如高级的家用和工业用电测量计，均配备有通信设备，以便能够与远程位置进行数据通信。通信功能可以包括向远程位置报告数据(如自动的、集中的测量计读数)，将资源费用数据或其他消费数据提供给显示设备(如家中的显示设备)，从远程位置接收控制数据以控制测量计，或者其他任何通信需求。本申请人先前的申请号为2005227360的专利申请(其公开的内容通过引用的方式纳入本文)公开了一种电测量计和一种家用显示器，所述家用显示器接收从电测量计传来的与电消耗量和价格有关的数据，并显示给家庭用户。

通信设备的一个问题是有许多不同的通信格式、标准和类型可以使用。例如，不同的地理位置可能有不同的通信类型服务于它们。因此，某一特定品牌或类型的电测量计可能需要在具有不同通信类型的不同地区使用。另外，同一类型的电测量计根据应用场合、地理位置等的不同而可能需要提供不同的功能。因此，同一类型的电测量计需要不同类型的通信。

另外，通信技术快速发展，对于传输数据的量和类型的需求也在不断变化。因此，经常需要将与电测量计相关联的通信设备改变或升级。

电测量计与电力网供应有线连接，所以能够监测电量消耗。为了接近(access)测量计以便改变、升级或以其他方式维护通信设备，通常需要将测量计断电，并请有资质的注册工程师执行该操作。在许多地区，包括澳大利亚，测量计被“安全密封”以防止未经授权的接近。为了接近现有电测量计中的通信设备，安全封条必须被打开。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种测量计设备，包括被设置为与电力供电相连接并监测与电力网供电相关联的数据的测量计电路，所述测量计设备可连接到被设置为与该测量计传送数据的通信设备，所述通信设备与电力网供电电隔离，以便在接近所述通信设备的同时不影响到所述测量计的电力网供电。

在一个实施方案中，所述测量计设备包括一壳体，所述壳体包括装有所述测量计电路的第一壳体部分和装有所述通信设备的第二壳体部分。在一个实施方案中，第二壳体部分包括第二接近装置，使得可以接近第二壳体部分，以便经由第二接近装置来接近所述通信设备而无需接近第一壳体部分。

本发明的至少一个实施方案中优点是，可以接近所述通信设备进行改变、升级或其他维护，无需影响到所述测量计的电力网供电。因此，在一个实施方案中，在接近所述通信设备的时候，无需将所述测量计断电，所述测量计可以继续工作。另外，在一些实施方案中，所述通信设备可以由有资质的注册工程师之外的人接近(接近所述测量计电路则需要有资质的注册工程师)。在壳体包括第一和第二壳体部分的实施方案中，人们只需要接近第二壳体部分即可接近所述通信设备。在一个实施方案中，第二壳体部分可配备有安全封条以阻止未经授权的接近。在一个实施方案中，第一壳体部分也可以配备有安全封条。在一个实施方案中，提供第一接近装置以便能够接近至少所述测量计电路与所述电力网供电之间的连接。

在一个实施方案中，所述通信设备通过通信模块安装。在一个实施方案中，所述通信模块包括装有通信电路的通信模块壳体。在所述通信设备装于第二壳体部分的实施方案中，第二壳体部分包括一通信隔间，用于容纳所述通信模块壳体。在一个实施方案中，所述通信隔间包括物理引导件，以强制性定位所述通信模块壳体。有利地，在一个实施方案中，所述通信模块壳体被设置为完全吻合地装配在所述测量计壳体的底印中，使得即使在所述测量计设备的安装空间有限的情况下，也可接近所述通信模块壳体。

在一个实施方案中，所述测量计电路包括一电连接器，它与所述通信设备的对应的电连接器配对，从而提供电力网和数据通信中的一种或两种。在一个实施方案中，所述测量计电路的所述电连接器位于所述通信模块隔间内。

在所述通信设备装于通信模块壳体内的实施方案中，所提供的通信电路可处理任何类型的通信，包括RF Mesh、WiMax以及其他任何通信系统。

根据本发明的第二方面，提供了一种通信设备，它被设置为与本发明的第一方面的测量计设备相连接，从而与电力网供电电隔离，以便在接近所述通信设备的同时不影响到所述测量计的电力网供电。

在一个实施方案中，所述通信设备包括一装有通信电路的通信模块壳体，如上述本发明的第一方面所述。

根据本发明的第三方面，提供了一种测量计系统，包括本发明第一方面的测量计设备和本发明的第二方面的通信设备。

根据本发明的第四方面，提供了一种测量计设备，包括一壳体，所述壳体包括装有测量计配置的第一壳体部分和被设置装有通信设备的第二壳体部分，所述第二壳体部分包括第二接近装置，使得可以接近第二壳体部分，以便经由第二接近装置来接近所述通信设备而无需接近第一壳体部分。

在一个实施方案中，所述测量计配置包括测量计电路，所述测量计电路被设置为与电力网供电相连接并监控与电力网供电有关的数据。

根据本发明的第五方面，提供了一种使通信设备与电测量计中的测量设备相关联的方法，所述方法包括如下步骤：使所述通信设备与所述测量计设备电隔离，并通过提供分开的隔间来容纳所述通信设备，使所述通信设备与所述测量计设备物理隔离。

附图说明

从以下仅以示例方式提供的对具体实施方式的描述，并参考附图，本发明的特征和优点将变得显而易见，其中：

图1是根据本发明的一个实施方案的测量计设备的从上方和一侧观察的立体图，其中通信隔间的盖子已被去掉；

图2是图1实施方案的从上方和一侧观察的立体图，显示在正确位置上的通信模块；

图3是图1的测量计设备的前视图；

图4是图1的设备的从上方和一侧观察的立体图，显示在正确位置上的通信隔间的盖子；

图5是图4的设备的俯视图；

图6是图4的设备的一侧的侧视图；

图7是图1的设备的上方和一侧的视图，显示在正确位置的通信模块；

图8是根据本发明的一个实施方案的通信模块的从上方和一侧观察的立体图；

图9是图1的设备的前视图，显示测量计端隔间的盖子被去掉；

图10是图9的设备的下方的视图；

图11是图1的设备的俯视图，显示通信隔间；

图12是图1的设备的一侧的侧视图，显示与测量计设备分离的通信模块；

图13是通信模块的从上方和一侧观察的立体图；

图14是通信模块的从上方和一侧观察的立体图，其中通信模块的盖子已被去掉；

图15是图13的通信模块的前视图；

图16是图13的通信模块的仰视图；

图17是图13的通信模块的俯视图；

图18是图13的通信模块的一侧的侧视图；

图19是显示测量计设备的组件的功能框图；以及

图20是测量计设备的框图，显示通信电路和测量计电路相隔离。

具体实施方式

参考附图，根据本发明的一个实施方案的测量计设备被显示，并且总体上用标号1表示。该测量计设备包括测量计电路2(图19)和通信设备，在本实施方案中，该通信设备包括含有通信电路的通信模块3。

该测量计电路被设置为监控与电力网供电有关的数据，并且被设置为与该电力网供电相连接。在本实施方案中，提供高压端子4(图9和图10)来使电力网电压与测量计电路相连接。

该测量计设备的设置方式可使得通信设备与电力网供电实现电隔离，以便可以在不影响到测量计的电力网供电的情况下接近通信设备。这样的优点是，在更换、升级或以其他方式处理通信电路时，无需切断测量计电源，并且在本实施方案中，无需要求有资质的工程师通过接近测量计来接近通信设备。这样做进一步的优点是，因为无需切断测量计设备的电源，用户负载和电气设备不受影响。

电隔离是指通信设备遵循安全超低电压(Safe Extra Low Voltage，SELV)的要求。

更详细地说，在本示例性实施方案中，测量计设备包括一个壳体10，壳体10具有容纳测量计电路的第一壳体部分11和装有通信设备的第二壳体部分12。在本实施方案中，第一壳体部分11是以第一隔间11的形式出现，它容纳整个测量计电路。分隔板13将第一隔间11与第二壳体部分12分开，在本实施方案中，第二壳体部分是以通信隔间12的形式出现，以容纳装有通信电路3的通信模块15。

该测量计电路可包括能够获得和提供有关电力网供电的适当数据的任何测量计电路。在本实施方案中，测量计电路被装在PCB上，并且包括电源100(图20)、控制测量计的微处理器、存储器以及到显示器16的接口。测量计设备还包括一个用户界面(按钮17，18和光学端口19)。提供了串行接口21用于通信设备3和测量计电路2之间的通信。通过电源21向通信设备提供电力。通信设备3与电力网供电是隔离的。

提供了连接器22用于使通信设备3与测量计电路2相连接。对于串行接口20和供给的低压电源21均提供隔离屏障。连接器22还使低压电源21连接至通信设备3。

测量计电路2与通信设备3之间的RS 232串行通信链路20使用标准的ANSI C12.18协议。在本实施方案中，通信设备3作为本协议的主控设备(master)，发起与测量计电路2的所有通信。通信设备3能够从测量计电路2读取任何测量数据--能量记录器(energy registers)、区间数据(interval data)、事件日志等，并发送执行任务的命令，如激活继电器(relays)、设定时间、清空记录器等。

除串行接口之外，还提供来自测量计电路的直接信号，指示失去电力网或者关键的测量计事件。

通信设备3的隔离电源是12伏，DC，8W。

电测量计，例如本实施方案中的测量计，与电力网供电直接连接(在本实施方案中是通过端子4)，以便能够测量电压和电流并计算能量。结果，电力网供电与测量计电路2之间没有隔离，测量计被认为保持在电力网的电势水平。

在本实施方案中，如上所述，经由单个的连接器22有两个接口，一个接口101(图20)为通信设备3提供电源，另一个接口102为通信设备3和测量计电路2之间提供通信。

在本实施方案中，通信信号通过光隔离器(opto isolators)103提供，所述光隔离器是作为与测量计电路2的接口提供的。它们提供至少4kV的隔离屏障(在澳大利亚，这是隔离测量计电路的要求。隔离测试是在4kV持续1分钟)。

通过开关式电源100向通信电路3提供电力，所述开关式电源具有变压器104，所述变压器带有两个分开的线圈105，106，从这两个线圈获得两个分开的低压DC供给。一个106提供电力以驱动测量计电路，另一个105通过连接器22提供给通信电路3。从图20中可见，通信设备包括通信数据处理器110，它被设置成通过光耦合器103与测量计中的通信数据处理器111通信。通信模块还引入DC通信电源112。

在本实施方案中，通信设备3包括一个通信模块15(见图13至18)。它包括一个通信模块壳体25，其内部装有通信电路。参考图14，该电路装在电路板26上。该电路在这里没有被示出。可以理解，能够提供所需通信功能的任何通信电路都可被引入电路板26或者以其他方式装在通信模块壳体25内。以模块15的方式提供通信设备3的好处在于，模块15可被容易地更换，以改变或升级通信功能。模块15也可被容易地接近，以保养或更换通信电路。具有相同类型壳体25的不同模块可容纳具有不同性能的不同通信电路，所以，可以仅仅通过使用具有特定性能的模块，使特定的测量计设备升级或者使其通信功能改变。一种简单的升级可以通过例如这种方式进行：去掉一个模块15，替换成另一个具有改变的通信功能的模块。通信模块壳体25可以装载任何数量的通信设备(例如，用于不同的通信类型)。

通信模块15具有匹配连接器27，以便与测量计电路2和电源21的连接器22相匹配。

如上所述，通信设备可包括任何通信功能。例如，它可以通过它所采用的技术，向/从它所外部连接的任何地方，发送或接收数据和命令。在通常的比较先进的测量计的情形下，这可以包括通过LAN/WAN如RFMesh、WiMax与中心位置的连接，以及通过家庭区域网络(如Zigbee^TM)或者其他网络与家庭或者工业位置的连接。

数据可被传送至家用显示器上，例如如澳大利亚专利申请号2005227360所述，使得可以向家中的用户提供电量消耗信息。数据可被传送至控制位置，以便例如远程测量计读数。数据还可从远程位置传送过来以便控制测量计(如自动终止电力供应)。与测量计操作无关的数据也可被传送。例如，可以设想，在一些实施方案中，可以通过通信设备3实现向家庭住户的网络宽带连接，如互联网。在这种情况下，通信设备3提供了一个互联网网关(internet gateway)。可以设想，这种通信设备可以提供向和/或从一个住所的任何通信的网关，或者与测量计设备有关的其他设施。

在使用中，通信模块隔间12提供在测量计设备1的上部。一个装载固定装置30从测量计设备壳体10的上部的后壁31伸出。固定装置30具有孔32，以便容纳螺钉、螺栓等来安装测量计。

通信模块隔间12包括后壁33和侧壁34和35，它们与分隔板13一起限定了通信隔间12，分隔板13将通信隔间12与测量计设备隔间11分开。在壁上提供了定位引导件36，3738，39来帮助通信模块的定位。当连接和断开通信模块15时，该引导件提供确切的位置引导，它同时引导连接器22和27并保持整合。通过引导套管70(图26)来提供进一步的对准，它位于通信模块15上的匹配连接器27附近。当通信模块15被卸下时，套管70还提供保护匹配连接器27的功能。连接器22从周围壳体中伸出，以便它可以直接地与匹配连接器27对准。

通信模块隔间12的前壁45与后壁33相比较低。通信模块壳体25被设计成，即使在其他设备非常靠近测量计设备1时，通信模块壳体也可被唯一地安装在测量计底印内。参考图12，通信模块25的安装是通过箭头46所示的安装路线进行的。在操作时，将通信模块向前和向下滑动进入通信隔间12，由引导件定位。通信模块在安装时，在测量计上方无需留有多大的空间，甚至无需留有空间。它也可用这种方式被拆下。这确保了该模块可在任何设施中接近和更换，即使在测量计设备周围的空间有限的情况下也可以。

提供空中天线(aerial)连接器50，51以可选地连接外部天线(最多两个)用于通信设备3。提供位置52，53以便将外部天线连接器50，51定位在通信模块隔间12内。

为第一隔间11提供安全盖板60，以便能够接近高压端子4。安全盖板60上可提供安全封条61以避免有人乱动。为通信隔间12提供单独的通信安全盖板62。在本实施方案中，通信盖板62也具有安全封条63以避免有人乱动。盖板62具有一对“敲开”部分64，65，如果通信设备3需要天线可将其去掉。

通信隔间12与盖板62一起，在环境上是密封的，以防止水进入该隔间。

在上面的实施方案中，测量计设备包括作为电测量计发挥作用的测量计电路。在其他一些实施方案中，本实施方案所采用的双隔间法可以用于不同类型的测量计设备。例如，燃气测量计或水测量计可包括含有通信设备的隔间，所述隔间与水和燃气测量计分开，所采用的方式与上述电测量计的实施方案相类似。

本文使用的词语“包括”(及其语法上的变体)是以“具有”或“含有”等囊括性意义使用，而不是以“只由......构成”的意义使用。

在本发明的实施方案中，任何测量计电路都可以装在壳体1内以提供任何测量计功能。本发明并不限于上述的测量计电路。

本领域技术人员可以理解，如具体的实施方案所示，可以对本发明进行多种变化和/或修改，而不背离以较宽方式描述的本发明的精神或范围。因此，当前的实施方案在所有方面均应被认为是示例性的，而非限制性的。

Claims (5)

1.一种测量计设备，包括被设置为与电力网供电相连接并监测与电力网供电相关联的数据的测量计电路，所述测量计设备可连接到被设置为与该测量计传送数据的通信设备，所述通信设备与电力网供电是电隔离的，以便在接近所述通信设备的同时不影响到所述测量计的电力网供电。

2.根据权利要求1的测量计设备，其中所述测量计设备包括一壳体，所述壳体包括装有所述测量计电路的第一壳体部分和装有所述通信设备的第二壳体部分，所述第二壳体部分包括第二接近装置，使得可以接近第二壳体部分，以便经由第二接近装置来接近所述通信设备而无需接近所述第一壳体部分。

3.根据权利要求2的测量计设备，其中所述通信设备通过通信模块安装，所述通信模块包括一装有通信电路的通信模块壳体，并且其中所述第二壳体部分包括通信隔间，用于容纳所述通信模块壳体，所述通信隔间包括物理引导件，以强制性地将所述通信模块壳体定位在所述隔间内。

4.根据权利要求3的测量计设备，其中所述通信模块壳体被设置为完全吻合地装配在所述测量计壳体的底印中，使得即使在所述测量计设备的安装空间有限的情况下，也可接近所述通信模块壳体。

5.一种通信设备，它被设置为与权利要求1至4中任一项的测量计设备相连接，并且包括一装有通信电路的通信模块壳体，并且被设置与所述测量计设备连接的方式是与电力网供电电隔离的，以便在接近所述通信设备的同时不影响到所述测量计的电力网供电。

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