CN103427877A - 一种电力载波mbus数据转化器和mbus设备的远程操控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电力载波MBUS数据转化器和MBUS设备的远程操控方法，所述电力载波MBUS数据转化器包括电力载波通信模块、电源模块、升压电路、MCU控制单元、MBUS发送电路和MBUS接收电路，电源模块的输出端连接于电力载波通信模块、升压电路和MCU控制单元，升压电路的输出端连接于MBUS发送电路，电力载波通信模块连接于MCU控制单元，MCU控制单元分别连接于MBUS发送电路和MBUS接收电路，本发明的方案有效地结合了电力载波技术和MBUS总线技术，所提出的电力载波MBUS数据转化器能够完成MBUS总线数据和电力线载波通信数据的双向转换，实现了对MBUS终端设备如仪表等的远程操控，具有通讯操控距离远、不需要重新布放MBUS数据线、施工简单等优点。

Description

一种电力载波MBUS数据转化器和MBUS设备的远程操控方法

技术领域

本发明涉及电力载波通信技术的应用领域，具体的是基于电力载波通信技术对远程MBUS设备进行操控的技术，尤其涉及一种电力载波MBUS数据转化器和MBUS设备的远程操控方法。

背景技术

MBUS(仪表总线meter bus）是一种新型总线结构，主要特点是通过两条无极性传输线来同时供电和传输串行数据，而各个子站（以不同的ID确认）并联在MBUS总线上。将MBUS用于各类仪表或相关装置的能耗类智能管理系统中时，可对相关数据或信号进行采集并传递至集中器，然后再通过相应的接口传至主站。利用MBUS可大大简化住宅小区，办公场所等能耗智能化管理系统的布线和连接，且具有结构简单、造价低廉、可靠性高的特点。但是现有的MBUS总线直接采用专线技术，每一个终端到控制端都必须完成布线，施工费时、费力，特别在已有的建筑物内施工工程量极大，效率极低。更为重要的是对连接在MBUS总线上的各种仪表、终端设备进行数据读取等操控时，只能基于建筑物内已经布设的MBUS总线通过RS485通讯模块来实现，无法对其进行远程的操控，现有技术中要对这些仪表等终端设备进行远程操控时，必须专门重新布设远程的MBUS总线，造成实际操控成本的大幅增加，限制了其实际使用价值。电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号利用已有电力线进行高速传输的技术，最大的特点是不需要重新架设网络，只要有电力线，就能进行数据传递，是近距离通讯的理想方式之一，但现有中这种电力载波技术因杂波串扰等问题并没有得到广泛的应用，更没有与MBUS总线技术结合使用。

发明内容

本发明基于上述现有技术问题，创新的提出一种电力载波MBUS数据转化器和MBUS设备的远程操控方法，有效的结合了电力载波技术和MBUS总线技术，并在电力载波技术方面进行了扩频，提高了发送信号的传输效果，所提出的电力载波MBUS数据转化器能够完成MBUS总线数据和电力线载波通信数据的双向转换，实现了对MBUS终端设备如仪表等的远程操控，具有通讯操控距离远、不需要重新布放MBUS数据线、施工简单等特点，主要可用于小区的智能管理、远程抄表、工厂的智能控制、市政路灯的远距离管控等。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种电力载波MBUS数据转化器，包括电力载波通信模块、电源模块、升压电路、MCU控制单元、MBUS发送电路和MBUS接收电路，所述电源模块和电力载波通信模块共同连接于所述电力载波MBUS数据转化器的电力引线端口，所述电源模块的输出端连接于所述电力载波通信模块、升压电路和MCU控制单元，所述升压电路的输出端连接于MBUS发送电路，所述电力载波通信模块连接于所述MCU控制单元，并与其进行双向数据传送，所述MCU控制单元分别连接于所述MBUS发送电路和MBUS接收电路，所述MBUS发送电路和MBUS接收电路共同连接于所述电力载波MBUS数据转化器的MBUS总线引线端口。

进一步的根据本发明所述的电力载波MBUS数据转化器，其中所述电力引线端口直接连接于220V或380V交流市电电力线，所述MBUS总线引线端口直接连接于MBUS总线。

进一步的根据本发明所述的电力载波MBUS数据转化器，其中所述升压电路采用MC34063开关型DC-DC稳压芯片，并将电源模块输入的电压升压成36V和20V两路电压输出给所述MBUS发送电路，所述电力载波通信模块将电力线上传输的载波通信数据进行数据格式转换后传输给所述MCU控制单元，并将MCU控制单元提供的数据信号以电力载波通信的方式向电力线发送，所述MCU控制单元是具有双串口功能的单片机STC16C5A16S2，所述MBUS接受电路的核心芯片为双电压比较器LM393。

进一步的根据本发明所述的电力载波MBUS数据转化器，其中还包括有RS485通信模块，其连接于所述MCU控制单元并作为备用的通讯接口。

一种MBUS设备的远程操控系统，包括集中控制器、上述技术方案中所述的电力载波MBUS数据转化器和MBUS总线，所述的集中控制器在远程端连接于220V或380V交流市电电力线，所述的电力载波MBUS数据转化器通过其电力引线端口连接于220V或380V交流市电电力线，并通过其MBUS总线引线端口连接于所述MBUS总线，所述MBUS设备并联于所述MBUS总线上。

一种使用所述远程操控系统进行MBUS设备的远程操控方法，包括以下步骤：

（1）、远程操控终端通过所述集中控制器把要发送的操控数据进行处理后发送到电力线上，并以电力载波通信的方式沿电力线进行传输，所述操控数据包括有要访问的电力载波MBUS数据转化器的地址号、要访问的MBUS设备信息和要进行的操控指令；

（2）、远处连接于电力线上的每个电力载波MBUS数据转化器通过各自的电力载波通信模块接收电力线传输的载波数据，并通过各自内部的MCU控制单元进行数据解析，当解析出的操控数据中要访问的电力载波MBUS数据转化器的地址号不是该MCU控制单元所在电力载波MBUS数据转化器的地址号时，不做任何处理，当解析出的操控数据中要访问的电力载波MBUS数据转化器的地址号是该MCU控制单元自身所在电力载波MBUS数据转化器的地址号时，执行步骤（3）；

（3）、所述MCU控制单元将解析后的操控数据进一步通过MBUS发送电路发送到MBUS总线上；

（4）、所述MBUS总线上的所有MBUS设备对MBUS总线上的数据都进行接收，只有和MBUS总线数据中的要访问的MBUS设备信息相符合的MBUS设备才对MCU控制单元的请求做出响应，并根据操控指令完成相应操作，同时将数据通过MBUS接收电路回传给MCU控制单元，所述MCU控制单元将接收的数据进行处理后提交给电力载波通信模块，由其将数据信息以电力载波通信的方式沿电力线传输至远程的集中控制器，从而完成对MBUS设备的远程操控。

进一步的根据本发明所述MBUS设备的远程操控方法，其中步骤（1）中所述的操控数据还包括数据包起始位和数据包总校验位，且其中要访问的MBUS设备信息包括要访问的MBUS设备类型、序号及其在相应电力载波MBUS数据转化器中的位置顺序号。

进一步的根据本发明所述MBUS设备的远程操控方法，其中步骤（3）中，MCU控制单元将操控数据中的MBUS设备类型、序号和位置顺序号按照MBUS设备所要求的协议数据格式通过MBUS发送电路发送到MBUS总线上。

进一步的根据本发明所述MBUS设备的远程操控方法，其中步骤（4）中，在预定时间内当所有MBUS设备都不对MCU控制单元的请求做出响应时，MCU控制单元判定MBUS总线上无此终端设备或者相应设备已损坏，同时不对本次操作做任何处理。

进一步的根据本发明所述MBUS设备的远程操控方法，其中所述MBUS设备为MBUS仪表，所述要进行的操控指令为读取MBUS仪表数据。

通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果：

1）、通过结合电力载波和MBUS总线技术，实现了对MBUS终端设备的远程操控，提高了对设备的远程智能化管控水平；

2）、所述电力载波通信基于现有电力线进行，无需重新布线，降低了施工成本，有效利用了现有资源；

3）、本发明所提供的电力载波MBUS数据转化器在使用中仅需连接于电力线和MBUS总线即可实现对MBUS终端设备的远程操控，操作使用非常简单，应用前景十分光明。

附图说明

附图1为本发明的MBUS设备远程操控系统的整体连接结构示意图；

附图2为本发明所述电力载波MBUS数据转化器的具体组成结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明的方案，但并不因此限制本发明的保护范围。

如附图1所示，本发明所述的电力载波MBUS数据转化器输出2路4条引线，每路有2条引线，一路直接接220V或者380V交流市电电力线，另一路直接接入MBUS总线系统中，MBUS总线连接有若干个终端设备如MBUS仪表等，在220V或者380V交流市电电力线的远程端连接有集中控制器，这种集中控制器用于对多个远程的基于MBUS总线技术构建的终端设备进行远程操控，优选的，其中所述的集中控制器可为一电力抄表集中器，其挂设于远程的交流电力线上，用于对多个居民小区的MBUS仪表（如水表、电表等）进行远程抄表，在使用本发明所述的的电力载波MBUS数据转化器时，仅需将这种电力载波MBUS数据转化器安装于居民小区即可，即将电力载波MBUS数据转化器一端连接于居民小区的MBUS总线，另一端连接于其交流电力线上，如附图1所示的，可针对不同小区分别安装对应的电力载波MBUS数据转化器，每个电力载波MBUS数据转化器所连接的MBUS总线上并联有若干MBUS仪表，当电力抄表集中器发出抄表控制信号时，该信号基于电力载波通信技术沿电力线进行传输，并在终端处被相应的电力载波MBUS数据转化器所接收，所述电力载波MBUS转化器能直接将电力载波传输来的数据处理后发送到MBUS总线上，完成对对应MBUS设备数据的读取和控制后，再次以电力载波通信的方式沿电力线回传给远程的电力抄表集中器，进而实现了对各远程设备的操控，更详细的工作原理将在结合下述电力载波MBUS数据转化器的具体结构给出。

如附图2所示，本发明所述的电力载波MBUS数据转化器的组成结构包括：电力载波通信模块、电源模块、升压电路、MCU控制单元、MBUS发送电路和MBUS接收电路，具体连接方式为所述电源模块和电力载波通信模块共同连接于电力载波MBUS数据转化器的电力引线端口，该电力引线端口直接连接于220V或380V交流市电电力线，电源模块的输出端连接于电力载波通信模块、升压电路和MCU控制单元，用于将220V或380V的交流电经过变压器降压整流后，输出三路直流电压（如5V、12V、5V）给电力载波通信模块、升压电路和MCU控制单元，作为其工作驱动直流电压，所述的升压电路可采用MC34063开关型DC-DC稳压芯片，其输出端连接于MBUS发送电路，用于将电源模块输入的电压（如12V）进行升压后（一路升压到36V、一路升压到20V）输出给MBUS发送电路，作为其信号发送驱动电压。所述的电力载波通信模块连接于所述MCU控制单元，并与其进行双向的数据传送，该电力载波通信模块能够将电力线上传输的载波通信信号进行数据格式转换后传输给MCU控制单元，并可将MCU控制单元提供的数据信号以电力载波的方式沿电力线进行通信传输，应用于本发明的电力载波通信模块优选采用进行了扩频的凯星电子公司提供的KS-100C和KS-200C通讯模块组。所述MCU控制单元分别连接于MBUS发送电路和MBUS接收电路，向所述MBUS发送电路输出发送数据，并接受来自MBUS接收电路的输入数据，优选的这种MCU控制单元是具有双串口功能的单片机STC16C5A16S2。所述MBUS发送电路和MBUS接收电路共同连接于所述电力载波MBUS数据转化器的MBUS总线引线端口，该总线引线端口用于将电力载波MBUS数据转化器连接于MBUS总线，优选的所述MBUS接受电路的核心芯片为双电压比较器LM393。优选的在本发明所述电力载波MBUS数据转化器中还包括RS485通信模块，其连接于MCU控制单元，该RS485通信模块作为备用的通讯接口，实现在本地直接对MBUS总线上的MBUS设备进行操控。

本发明基于上述电力载波MBUS数据转化器来对MBUS设备进行远程操控的方法如下：首先，远程操控终端通过集中控制器把要发送的操控数据发送到电力线上，并以电力载波通信的方式沿电力线进行传输，这种操控数据包括数据包起始位、要访问的电力载波MBUS数据转化器的地址号、要访问的MBUS终端设备（MBUS仪表）的类型，序号及其在相应电力载波MBUS数据转化器中的位置顺序号、要进行的操控指令、数据的总校验位。接着远处连接于电力线上的每个电力载波MBUS数据转化器通过各自的电力载波通信模块都接收到电力线传输的载波数据，通过各自内部的MCU控制单元进行数据解析，解析出要访问的电力载波MBUS数据转化器的地址号，若解析出来的地址号不是自己所在电力载波MBUS数据转化器的地址号时，不做任何处理；若解析出来的地址号是自己的地址号则说明要操控的终端设备挂载在本电力载波MBUS数据转化器所连接的MBUS总线下，然后该电力载波MBUS数据转化器的MCU控制单元将接收的操控数据中的MBUS终端设备类型、序号和位置顺序号按照MBUS终端设备所要求的协议数据格式通过MBUS发送电路发送到MBUS总线上。然后MBUS总线上的所有MBUS终端设备（如MBUS仪表）都对这种数据进行接收，且只有和所要访问的设备的类型、序号和位置顺序号等信息完全相同的MBUS终端设备才对MCU控制单元的请求做出应答，并根据操控数据的指令要求做相应操作（如读取设备数据等）后通过MBUS接收电路回传给MCU控制单元，然后MCU控制单元将所述数据进行处理后提交给电力载波通信模块，由其将数据信息以电力载波的方式沿电力线传输至远程的集中控制器，从而完成对MBUS终端设备的远程操控。当自电力载波MBUS数据转化器在MBUS总线上发出请求数据包开始，时间超过一秒后，依然没有任何一个MBUS终端设备对MCU控制单元的请求做出应答，则MCU控制单元认为MBUS总线上无此终端设备或者相应终端坏了，同时不对本次操作做任何处理。以MBUS终端设备为MBUS仪表为例，上述过程即可实现对MBUS仪表的远程抄表操作，所有抄表的指令都只能由集中控制器先发送命令，本发明的电力载波MBUS数据转化器收到指令后，根据指令要求完成抄表过程。

以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明的产品相对现有技术具有节省施工时间，减少人力，不用布放专线，而且对以后的工程扩容和改动也非常的容易和简单，是专线技术很好的替代品。本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。

Claims (10)

1.一种电力载波MBUS数据转化器，其特征在于，包括电力载波通信模块、电源模块、升压电路、MCU控制单元、MBUS发送电路和MBUS接收电路，所述电源模块和电力载波通信模块共同连接于所述电力载波MBUS数据转化器的电力引线端口，所述电源模块的输出端连接于所述电力载波通信模块、升压电路和MCU控制单元，所述升压电路的输出端连接于MBUS发送电路，所述电力载波通信模块连接于所述MCU控制单元，并与其进行双向数据传送，所述MCU控制单元分别连接于所述MBUS发送电路和MBUS接收电路，所述MBUS发送电路和MBUS接收电路共同连接于所述电力载波MBUS数据转化器的MBUS总线引线端口。

2.根据权利要求1所述的电力载波MBUS数据转化器，其特征在于，其中所述电力引线端口直接连接于220V或380V交流市电电力线，所述MBUS总线引线端口直接连接于MBUS总线。

3.根据权利要求1所述的电力载波MBUS数据转化器，其特征在于，其中所述升压电路采用MC34063开关型DC-DC稳压芯片，并将电源模块输入的电压升压成36V和20V两路电压输出给所述MBUS发送电路，所述电力载波通信模块将电力线上传输的载波通信数据进行数据格式转换后传输给所述MCU控制单元，并将MCU控制单元提供的数据信号以电力载波通信的方式向电力线发送，所述MCU控制单元是具有双串口功能的单片机STC16C5A16S2，所述MBUS接受电路的核心芯片为双电压比较器LM393。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电力载波MBUS数据转化器，其特征在于，还包括有RS485通信模块，其连接于所述MCU控制单元并作为备用的通讯接口。

5.一种MBUS设备的远程操控系统，其特征在于，包括集中控制器、权利要求1-4任一项所述的电力载波MBUS数据转化器和MBUS总线，所述的集中控制器在远程端连接于220V或380V交流市电电力线，所述的电力载波MBUS数据转化器通过其电力引线端口连接于220V或380V交流市电电力线，并通过其MBUS总线引线端口连接于所述MBUS总线，所述MBUS设备并联于所述MBUS总线上。

6.一种使用权利要求5所述的远程操控系统进行MBUS设备的远程操控方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、远程操控终端通过所述集中控制器把要发送的操控数据进行处理后发送到电力线上，并以电力载波通信的方式沿电力线进行传输，所述操控数据包括有要访问的电力载波MBUS数据转化器的地址号、要访问的MBUS设备信息和要进行的操控指令；

（2）、远处连接于电力线上的每个电力载波MBUS数据转化器通过各自的电力载波通信模块接收电力线传输的载波数据，并通过各自内部的MCU控制单元进行数据解析，当解析出的操控数据中要访问的电力载波MBUS数据转化器的地址号不是该MCU控制单元所在的电力载波MBUS数据转化器的地址号时，不做任何处理，当解析出的操控数据中要访问的电力载波MBUS数据转化器的地址号是该MCU控制单元自身所在的电力载波MBUS数据转化器的地址号时，执行步骤（3）；

（3）、所述MCU控制单元将解析后的操控数据进一步通过MBUS发送电路发送到MBUS总线上；

（4）、所述MBUS总线上的所有MBUS设备对MBUS总线上的数据都进行接收，只有和MBUS总线数据中的要访问的MBUS设备信息相符合的MBUS设备才对MCU控制单元的请求做出响应，并根据操控指令完成相应操作，同时将数据通过MBUS接收电路回传给MCU控制单元，所述MCU控制单元将接收的数据进行处理后提交给电力载波通信模块，由其将数据信息以电力载波通信的方式沿电力线传输至远程的集中控制器，从而完成对MBUS设备的远程操控。

7.根据权利要求6所述的远程操控方法，其特征在于，其中步骤（1）中所述的操控数据还包括数据包起始位和数据包总校验位，且其中要访问的MBUS设备信息包括要访问的MBUS设备类型、序号及其在相应电力载波MBUS数据转化器中的位置顺序号。

8.根据权利要求7所述的远程操控方法，其特征在于，其中步骤（3）中，MCU控制单元将操控数据中的MBUS设备类型、序号和位置顺序号按照MBUS设备所要求的协议数据格式通过MBUS发送电路发送到MBUS总线上。

9.根据权利要求6-8任一项所述的远程操控方法，其特征在于，其中步骤（4）中，在预定时间内当所有MBUS设备都不对MCU控制单元的请求做出响应时，MCU控制单元判定MBUS总线上无此终端设备或者相应设备已损坏，同时不对本次操作做任何处理。

10.根据权利要求6-9任一项所述的远程操控方法，其特征在于，所述MBUS设备为MBUS仪表，所述要进行的操控指令为读取MBUS仪表数据。

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