CN102957473A - 城市电网电缆环流监测数据管理中继装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种城市电网电缆环流监测数据管理中继装置，其特征在于：太阳能供电电源连接CPU中央处理单元，微处理器采用ATmega64单片机，看门狗采用X5043，LED显示电路采用MAX7219，射频通讯单元接与CPU处理单元连接，GSM/GPRS通讯单元将数据传送到远方计算机系统，RS-485总线与CPU中央处理单元连接；其可近距离无线接收采集装置的数据进行管理分类存储，并通过GSM/GPRS网络把数据传送到远方，可以把分散的数据集中处理远传到计算机分析管理系统，进行远方数据监测与综合分析。可分时或实时的接收现场采集数据，进行分类管理，不管监测反范围大小均可有效的进行数据中继传送。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市电网电缆环流监测数据管理中继装置，属于一种数据管理中继装置，应用于城市电缆环流监测数据的中继。
背景技术
城市电缆环流监测点比较分散，现场采集装置受电源、安装地点、通讯距离等条件的限制，无法储存较大容量的数据及远距离传输数据。需要一种中继器把分散的数据集中处理远传到计算机分析管理系统，进行远方数据监测与综合分析。
发明内容
本发明的目的是提供一种城市电网电缆环流监测数据管理中继装置，可近距离无线接收采集装置的数据进行管理分类存储，并通过GSM/GPRS网络把数据传送到远方，可以把分散的数据集中处理远传到计算机分析管理系统，进行远方数据监测与综合分析。
本发明的技术方案是这样实现的：城市电网电缆环流监测数据管理中继装置，由CPU中央处理单元，无线射频通讯单元、GSM/GPRS通讯单元，RS-485总线、太阳能供电电源等组成，其特征在于：太阳能供电电源连接CPU中央处理单元，微处理器采用ATmega64单片机，看门狗采用X5043，LED显示电路采用MAX7219，无线射频通讯单元与CPU处理单元连接，GSM/GPRS通讯单元将数据传送到远方计算机系统，RS-485总线与CPU中央处理单元连接。
所述的无线射频通讯单元为无线通信选用NRF905单片无线收发器，NRF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段；由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。
所述的RS-485总线与每个现场数据采集监测装置串接。
所述的GSM/GPRS通讯单元主要由射频天线、内部Flash、GSM基带处理器、匹配电源和一个40脚的Zip插座组成，其中GSM基带处理器是核心部件，处理外部系统通过串口发送过来的AT指令，射频天线部分实现信号的调制和解调，外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换，匹配电源为处理器以及射频部分提供所需的电源，对GSM模块的操作使用GSM07.05规定的AT指令集，单片机通过串行接口直接向GSM模块下发AT命令，实现GSM的短信息SMS的收发、查询和管理，单片机发出的AT指令用来建立通信链路，AT指令集的命令格式帧都以AT开头，“AT”或者“at”的前缀必须出现在每一个命令行的开始。
本发明的积极效果是可分时或实时的接收现场采集数据，进行分类管理，不管监测反范围大小均可有效的进行数据中继传送。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的CPU单元原理图。
图3为本发明的射频通讯电路原理图。
图4为本发明的GSM/GPRS通讯原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：如图1所示，城市电网电缆环流监测数据管理中继装置，由CPU中央处理单元，无线射频通讯单元、GSM/GPRS通讯单元，RS-485总线、太阳能供电电源等组成，其特征在于：太阳能供电电源连接CPU中央处理单元，CPU处理单元的微处理器采用ATmega64单片机，看门狗采用X5043，LED显示电路采用MAX7219，射频通讯单元接与CPU处理单元连接，GSM/GPRS通讯单元将数据传送到远方计算机系统，RS-485总线与CPU中央处理单元连接。
工作时，如图1所示，中继装置分时或实时把采集的现场数据通过无线射频通讯方式接收现场采集的数据，进行分类管理，如果变电站内或小范围内监测管理可修选择采用RS-485总线方式传到计算机系统，较大范围多个变电站电缆监测则采用GSM/GPRS无线通讯方式传送到远方计算机管理系统。
如图2所示，CPU处理单元主要由微处理器、键盘显示电路、太阳能供电电源等组成，主要通过无线射频通讯单元接收各采集点的数据并进行分类管理、存储，由GSM/GPRS无线网络传送到远方计算机系统。
无线射频通讯单元由三部分组成：接收现场采集装置数据的无线射频通讯电路、变电站内数据传送至计算机管理系统的RS485总线通讯、远距离数据传送到远方计算机管理系统的GSM/GPRS模块。无线射频通讯电路传输距离为300米左右，完成与现场数据采集装置的数据传输，原理接线图如图3所示。
射频通讯电路：无线通信选用NRF905单片无线收发器，NRF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段。由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。其通信距离300米左右，nRF905在正常工作前应由MCU先根据需要写好配置寄存器，或是按照默认配置工作。发送数据时，MCU应先把nRF905置于待机模式(PWR_UP引脚为高、TRX_CE引脚为低)，然后通过SPI总线把发送地址和待发送的数据都写入相应的寄存器中，之后把nRF905置于发送模式(PWR_UP、TRX_CE和TX_EN全置高)，数据就会自动通过天线发送出去。若射频配置寄存器中的自动重发位(AUTO_RETRAN)设为有效，数据包就会重复不断地一直向外发，直到MCU把TRX_CE拉低，退出发送模式为止。为了数据更可靠地传输,建议多使用此种方式。接收数据时，MCU先在nRF905的待机模式中把射频配置寄存器中的接收地址写好，然后置其于接收模式( PWR_UP =1、TRX_CE=1、TX_EN=0)，nRF905就会自动接收空中的载波。若收到地址匹配和校验正确的有效数据，DR引脚会自动置高，MCU在检测到这个信号后，可以改其为待机模式，通过SPI总线从接收数据寄存器中读出有效数据。
RS-485总线：根据现场实际情况在变电站内或小范围电缆环流监测数据可采用RS-485总线的方式传输数据，每个现场数据采集监测装置串接在总线上，远方计算机系统按照对应的地址编号进行交换数据及信息，RS-485总线技术成熟、组网简单，可满足现场的实际需要。
GSM/GPRS通讯单元：由于现场数据采集监测装较分散，数据管理中继装置离远方计算机管理系统较远，数据远传输是关键，采用GSM/GPRS通讯方式很好的解决了此问题。图4所示的是本次所用GSM/GPRS模块的内部结构图，模块主要由射频天线、内部Flash、GSM基带处理器、匹配电源和一个40脚的Zip插座组成。其中GSM基带处理器是核心部件，它的作用相当于一个协处理器，用来处理外部系统通过串口发送过来的AT指令。射频天线部分主要实现信号的调制和解调，实现外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换，匹配电源为处理器以及射频部分提供所需的电源。
对GSM模块的操作使用GSM07.05规定的AT指令集，单片机通过串行接口直接向GSM模块下发AT命令，就可以方便简洁地实现GSM的短信息SMS的收发、查询和管理。单片机发出的AT指令用来建立通信链路，AT指令集的命令格式帧都以AT开头，“AT”或者“at”的前缀必须出现在每一个命令行的开始。
GSM/GPRS模块采用法国Wavecom公司生产的双频GSM/GPRS通信模2406A。和同类产品相比，Q2406A模块功耗低——空闲模式最大功耗为3mA，休眠状态下最大功耗为10μA。Q2406A模块只需外扩一个SIM卡，通过UART1和微处理器之间通信，UART1的TXD1引脚和微处理器连接串行发送数据，UART1的RXD1引脚和微处理器连接串行接收数据；微处理器应用GSM AT指令对模块进行操作。当数据管理中继装置和上位机之间需要通讯时，微处理器通过串口控制2406A发送和接收数据。
Claims (4)
1.城市电网电缆环流监测数据管理中继装置，由CPU中央处理单元，无线射频通讯单元、GSM/GPRS通讯单元，RS-485总线、太阳能供电电源等组成，其特征在于：太阳能供电电源连接CPU中央处理单元，微处理器采用ATmega64单片机，看门狗采用X5043，LED显示电路采用MAX7219，无线射频通讯单元与CPU处理单元连接，GSM/GPRS通讯单元将数据传送到远方计算机系统，RS-485总线与CPU中央处理单元连接。
2.根据权利要求1所述的城市电网电缆环流监测数据管理中继装置，其特征在于所述的无线射频通讯单元为无线通信选用NRF905单片无线收发器，NRF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段；由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。
3.根据权利要求1所述的城市电网电缆环流监测数据管理中继装置，其特征在于所述的RS-485总线与每个现场数据采集监测装置串接。
4.根据权利要求1所述的城市电网电缆环流监测数据管理中继装置，其特征在于所述的GSM/GPRS通讯单元主要由射频天线、内部Flash、GSM基带处理器、匹配电源和一个40脚的Zip插座组成，其中GSM基带处理器是核心部件，处理外部系统通过串口发送过来的AT指令，射频天线部分实现信号的调制和解调，外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换，匹配电源为处理器以及射频部分提供所需的电源，对GSM模块的操作使用GSM07.05规定的AT指令集，单片机通过串行接口直接向GSM模块下发AT命令，实现GSM的短信息SMS的收发、查询和管理，单片机发出的AT指令用来建立通信链路，AT指令集的命令格式帧都以AT开头，“AT”或者“at”的前缀必须出现在每一个命令行的开始。
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