CN103675438A

CN103675438A - 用于在集线器和电表之间的并行仪表读数的方法

Info

Publication number: CN103675438A
Application number: CN201310502611.1A
Authority: CN
Inventors: 刘永奎
Original assignee: LS Industrial Systems Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-09-13
Also published as: KR101333845B1; US20140077970A1; CN103675438B

Abstract

一种在集线器和电表之间的并行仪表读数方法，包括：测定从集线器供至电表的电力的相位；产生与针对每一相测定的电力同步的参考信号；产生一个与测定的三相电力同步的请求信号并传送该产生的请求信号至电表调制解调器；接收该请求信号，测定根据请求信号供给电表的电力的相位，产生一个与测定的相位同步的响应信号并将该产生的响应信号传送至集线器调制解调器；以及接收关于该请求信号的电表调制解调器的响应信号，并无论该响应信号与该参考信号是否同步都测定供给电表的电力的相位。

Description

用于在集线器和电表之间的并行仪表读数的方法

技术领域

本发明涉及在集线器和电表之间的并行仪表读数(计量)方法，且特别地涉及能够避免隐藏节点的冲突的在集线器和电表之间的并行仪表读数方法。

背景技术

由于使用现有的电力线，而不另行安装通信线，电力线通信具有低投资成本，以及通过将插头连接插入安装在墙上的插座，而简化了通信的优越性。因此，电力线通信被认为是各种类型领域中最为合适的媒介物，譬如家庭网络、家庭自动化、远距离计量、以及工厂自动化。

通常，使用电力线通信对电表(换句话说，瓦特小时计)进行的远距离仪表读数(远距离计量)允许安装在杆式变压器的次级绕组上的集线器读取连接到该杆式变压器次级绕组上的所有消费者的电表数据。

图1是根据相关技术在集线器和电表之间典型的仪表读数方法的布局视图。

集线器20可包括用于读取电表10-1，10-2，…，10-N数据的仪表读数处理器22，以及用于电力线通信的集线器调制解调器21。用于采用集线器20执行电力线通信的每个电表10-1，10-2，…，10-N可包括计量／通信单元11-1，11-2，…，11-N以及电表调制解调器12-1，12-2，…，12-N。

仪表读数处理器22和集线器20的集线器调制解调器21可执行以太网通信。以太网通信的速度可达10到1Gbps的范围。集线器调制解调器21和每个电表调制解调器12-1，12-2，…，12-N可执行电力线通信，且该电力线通信的速度可达0.1到200Mbps的范围。同样，每个电表调制解调器12-1，12-2，…，12-N和计量／通信单元11-1，11-2，…，11-N还可执行红外线通信，且该红外线通信的速度可达9.6到19.2kbps的范围。

系统的通信速度取决于所使用的通信体系中最低的速度。据此，根据相关技术的在集线器和电表之间的典型的仪表读数方法的通信速度取决于红外线通信体系的速度。这使得无法使用高速的电力线通信。

图2是根据相关技术的在集线器和电表(仪表)之间的并行仪表读数方法的布局视图。

仪表11-1，11-2，…，11-N的布局与图1相同，并因此省略相应的描述。

集线器30的多个仪表读数处理器32-1，32-2，…，32-N可与集线器调制解调器31并联连接。集线器调制解调器31和多个电表调制解调器12-1，12-2，…，12-N可执行电力线通信。每个电表调制解调器12-1，12-2，…，12-N和每个计量／通信单元11-1，11-2，…，11-N可执行红外线通信。并行仪表读数方法中的集线器30克服了根据使用多个仪表读数处理器32-1，32-2，…，32-N的相关技术的在集线器和仪表之间的仪表读数引起的通信速度降低的典型问题。

图3是示出了由于根据相关技术的在集线器和仪表之间的并行仪表读数方法中隐藏的节点而在集线器接收的信号之间发生冲突的典型视图。

如图3所示，集线器30可安装在杆式变压器的次级绕组上，并接收三相(譬如R、S和T相)电力。杆式变压器可向每个消费者传输三相电力。每位消费者拥有一个电表。集线器30可通过把多个电表分类(换句话说，归类或划分)为多个仪表读数组来读取测得的数据。

例如，当多个电表被分类为多个仪表读数组时，不考虑电力线分配系统的情况下，集线器30可将接收不同相电力的多个电表分类为一个仪表读数组。

即，电表33-1、34-1和35-1可分类为第一仪表读数组，电表33-2、34-2和35-2可分类为第二仪表读数组，以及电表33-M、34-M和35-M分类为第M仪表读数组。

并行的仪表读数使用载波监听多路访问／冲突避免(CSMA／CA)。因此，集线器调制解调器(未示出)可采用第一仪表读数组36-1的电表33-1、34-1和35-1的每个电表调制解调器(未示出)来执行电力线通信。

然而，电力线通信在属于第一仪表读数组的电表33-1、34-1和35-1的电表调制解调器之间是无法执行的。

据此，分类为一个仪表读数组的多个电表中的其中一个不会收到关于其它电表是否与集线器30通信的信息。因此，信息未知的电表被定义为隐藏的节点。

当多个电表同时向集线器30传送信号时，集线器30接收到的信号间会产生冲突，或者信号接受序列会发生变化。这会导致集线器30和电表间的电力线通信效率的降低。

信号的强度会随着距离越来越远而降低，且信号更可能会混杂噪声。因此，第二仪表读数组36-2比第一仪表读数组36-1受隐藏的节点影响更大，而第M仪表读数组36-3比第二仪表读数组36-2受隐藏的节点影响更大。

发明内容

因此，为了消除相关技术的缺点，本发明的一个方案提供一种在集线器和电表之间的并行仪表读数方法，其通过基于每一相而对每个仪表读数组进行分类来避免由于3相电力线结构产生的隐藏节点。。

为实现这些和其它的有益效果以及依照本发明的目的，如本文所实施和宽泛地描述地那样，提供了一种在集线器和电表之间并行的仪表读数方法，该方法包括：

a)通过集线器调制解调器测定从集线器供至电表的三相电力中的每一相；

b)通过集线器调制解调器产生与针对每一相测定的电力同步的参考信号；

c)通过集线器调制解调器产生与针对每一相测定的三相电力中的每一相同步的请求信号并传送该产生的请求信号至电表调制解调器；

d)通过电表调制解调器接收该请求信号；

e)通过电表调制解调器测定根据请求信号供给电表的电力的相位；

f)通过电表调制解调器产生与测定的电力的相同步的响应信号并将该产生的响应信号传送至集线器调制解调器；以及

g)通过集线器调制解调器接收关于该请求信号的电表调制解调器的响应信号，并无论该响应信号与该参考信号是否同步都测定供给电表的电力的相位。

在本发明的一方面，步骤a)可由集线器调制解调器使用针对每一相的过零点检测器来执行以测定供自集线器的三相电力的相位。

在本发明的一方面，步骤e)由集线器调制解调器使用过零点检测器来执行以测定供给电表的电力的相位。

在本发明的一方面，步骤g)进一步包括采用集线器将针对每一相分类的电表归类为针对每一相的一个仪表读数组。

在本发明的一方面，步骤g)进一步包括采用集线器将针对每一相分类的电表归类为针对每一相的多个仪表读数组。

在本发明的一方面，步骤f)进一步包括由位于集线器的一跳范围内的电表调制解调器接收位于所述一跳范围外的电表调制解调器的响应信号，并将该接收的响应信号与其自身的响应信号一起传送至集线器调制解调器。

本申请适用性的进一步的范围可从下文给出的细节描述中更加地显而易见。然而，应当理解，细节描述和特定的实施例，尽管表明了本发明的优选实施例，但其仅是展示的方式，因为在本发明的精神和范围内的各种改变和变化对所属领域技术人员来说从细节描述中是显而易见的。

附图说明

所包含用来提供对本发明的进一步理解，合并入并构成本发明一部分的附图示出了典型的实施例，并与说明书一起用来阐释本发明的原理。

在附图中：

图1是示出了根据相关技术的在集线器和电表之间的典型的仪表读数方法的布局视图；

图2是示出了根据相关技术的在集线器和电表之间的并行的仪表读数方法的布局视图；

图3是示出了由于根据相关技术的在集线器和电表之间的并行的仪表读数方法的隐藏的节点，集线器接收的信号之间出现冲突的典型视图；

图4是示出了用以避免隐藏的节点的根据本发明的在集线器和电表之间的并行的仪表读数方法的典型视图；

图5是示出了用以避免隐藏的节点的根据本发明的在集线器和电表之间的并行的仪表读数方法的流程图；

图6是示出了根据本发明的过零点检测器的检测原理的视图；以及

图7是示出了根据本发明的检测供给电表的相位的方法的典型视图。

具体实施方式

参照附图，就典型实施例的细节将做出描述。附图用来帮助容易地理解本发明的技术思想，且应理解为本发明的思想不由这些附图来限定。本发明的思想应解释为除了这些附图以外延伸到任何的变型例、等同方案和替代方案。

此外，包括譬如第一、第二、等等序数的术语可用于描述各种元件，但元件不应由这些术语来限定。这些术语仅用于将一个元件与其它元件区分开来的目的。

应当理解，当一个元件被称作与另一个元件“连接”时，该元件可与另一个元件直接连接，或者也可以采用中介元件。相比之下，当一个元件被称作与另一个元件“直接连接”时，则不采用中介元件。

应当注意，本文使用的技术术语仅用于描述特定的实施例，而非对本发明进行限定。附带地，除非另有明确使用，单数形式的表达包括复数的含义。在本申请中，术语“包含”和“包括”不应解释为必须包括本文公开的所有元件或步骤，而应被理解为不包括其中的部分元件或步骤，或应理解为进一步包括附加的元件或步骤。

图4是示出了用来避免隐藏的节点的根据本发明的在集线器和电表之间的并行的仪表读数方法的典型的实施例。

如图4所示，集线器30可将多个用于三相电力(换句话说，三相交流电力)的每一相的电表分类为R相电表33-1，33-2，…，33-N、S相电表34-1，34-2，…，34-N、和T相电表35-1，35-2，…，35-N。

该经分类的电表可归类(换句话说，划分)到根据每一相的一个仪表读数组中。即，经分类的电表可针对每一相而归类为第一仪表读数组37-1、第二仪表读数组37-2、和第三仪表读数组37-3。

根据本发明的并行仪表读数方法示出了将电表针对每一相归类为一个仪表读数组。然而，本发明并不限于此。电表还可针对每一相归类为多个仪表读数组。

可允许接收相同相位的电力的电表在其间执行电力线通信。因此，通过针对每一相而归类为仪表读数组37-1、37-2和37-3，可以避免由于供电的不同相位引起的隐藏的节点，并可避免集线器30接收的信号之间的冲突。

在下文中，对于测定供至每个电表的电力的相位以针对每一相对仪表读数组进行归类(换句话说，分类或划分)的方法做出详细描述。

图5是示出了用来避免隐藏的节点的根据本发明的在集线器和电表之间的并行仪表读数方法的流程图。

集线器调制解调器31可对供至电表的三相电力的相位(例如R相、S相、和T相)进行分类(归类)(S1)，并产生用于针对每一相对仪表读数组进行归类的参考信号。可针对每一相产生该参考信号(S2)。

集线器调制解调器31可以生成一个与基于每个相位的电力同步的请求信号，并将所生成的请求信号传送至每个电表调制解调器(S3)。该请求信号可以是用于请求供至电表的电力的相位的相关信息的信号。集线器调制解调器31可传送请求信号至随机的电表调制解调器。

每个电表调制解调器可测定供至电表的电力的相位，并产生一个与测定的电力同步的响应信号以传送至集线器调制解调器31(S4)。该响应信号可包括关于供至电表的电力的相位的相关信息。

集线器30可测定电表调制解调器传送的响应信号是否与参考信号同步(S5)。即，集线器30可测定响应信号是否与针对每一相产生的参考信号同步，以测定供至电表的电力的相位。

集线器30可针对每一相来对电表进行分类，并将经分类的电表根据每一相而归类为仪表读数组(S6)。

图6是示出了根据本发明的过零点检测器的检测原理的视图。

如图6所示，三相电力可包括R相电力、S相电力和T相电力、且每一相都具有正弦波形。正弦波在每个周期内具有其大小变成0(零)的瞬间(即时间点)。这被称作过零点。即，过零点检测器可搜索正弦波的大小是0(零)的点。

例如，如果假定初始点(原点)为过零点的情况是R相电力，基于R相电力变成0的初始点，可存在具有120°的相位差的两个过零点。流过两个过零点其中一个的电力可具有S相，且流过另一个的电力可具有T相。

因此，集线器调制解调器31可使用过零点检测器将供至电表的三相电力的相位归类为R相、S相和T相。

图7是示出了根据本发明的检测供给电表的电力的相位的方法的典型视图。

参照图2、4和7，集线器调制解调器31可产生一个与三相电力的每一相同步的请求信号，并将该请求信号传送至每个电表。

由于具有所有电表的电力线通信调制解调器的列表，因此容许集线器30将该请求信号传送至随机的电表。集线器30可以自动的或手动的方式获取(换句话说，记录和保存)电力线通信调制解调器的列表。

该请求信号可以是用于请求关于供给电表的电力的相位的信息的信号，优选地使用60Hz的频率。这是因为向消费者供电的电力通常使用60Hz的频率，且当该请求信号的频率等于所供给的电力的频率时，该请求信号通过与电力同步的方式能够被传送给消费者。这里，该频率并不限于此，其显然可以使用其它频率。

由于消费者接收单相电力(换句话说，单相交流电力)，一个电表调制解调器(未示出)可通过使用过零点检测器来检测所供给的单相电力的过零点。

该电表调制解调器可产生一个与该检测到的过零点同步的响应信号，并将该响应信号传送至集线器调制解调器31。该响应信号可包括供至该仪表的电力的相位的相关信息。

调制解调器的处理时间代表检测过零点花费的时间。

集线器调制解调器31可使用过零点检测器检测该响应信号的过零点。集线器调制解调器31可基于响应信号的过零点测定该响应信号与R相、S相或T相的参考信号是否同步。

即，当与三相中的一相同步时，集线器30可测定其为供至电表的电力的相位。这容许集线器30掌握供至电表的电力的相位。

当反复执行该进程时，可测定供至所有电表的电力的相位。据此，集线器30可将多个针对每一相而分类的电表归类为多个与每一相位相匹配的仪表读数组。

当电表调制解调器和集线器调制解调器31超过通信所允许的最大距离(一跳范围)时，该集线器调制解调器31不能接收由电表调制解调器传送的响应信号，且电表调制解调器不能接收集线器调制解调器31传送的请求信号。

位于集线器30的一跳范围内的电表调制解调器可接收位于远处而不能传送响应信号给集线器30的电表调制解调器的响应信号，然后将接收到的响应信号传送至集线器调制解调器。因此，电表调制解调器可作为转发器运行。

该转发器可接收集线器30一跳范围外的电表调制解调器的响应信号，并将与其两个过零点同步的响应信号传送至集线器调制解调器30。因此，该转发器传送其自身的响应信号和位于一跳范围外的电表调制解调器的响应信号至集线器调制解调器31。这容许电表不仅可被分类为一个仪表读数组，而且可被分类为多个针对每一相的仪表读数组。

前述的实施例和有益效果仅是典型的并不应被解释为对本发明的限制。当前的教导可以轻而易举地应用到其它装置类型。本说明书意在用作说明，并不限定权利要求的范围。多种替代，修改和变形对所属领域技术人员来说是显而易见的。本文描述的典型实施例的特征、结构、方法、和其它特性可以各种方式组合，以得到附加的和／或选择性的典型实施例。

由于当前的特征在不脱离其特性的情况下可以多种形式实施，同样可以理解的是，除非另作说明，上述的实施例不限于前述说明书的任何细节，而应宽泛地解释为如附加权利要求限定的范围之内限定的那样，因此落入权利要求的边界和界限内的所有的改变和修改，或该边界和界限的等价物旨在被附加的权利要求囊括。

Claims

1.一种在集线器和电表之间的并行仪表读数方法，该方法的特征在于包括：

a)通过集线器调制解调器测定从集线器供至电表的电力的三相中的每一相；

d)通过电表调制解调器接收该请求信号；

f)通过电表调制解调器产生与电力的测定的相位同步的响应信号并将该产生的响应信号传送至集线器调制解调器；以及

2.如权利要求1的方法，其中步骤a)由采用集线器供电的集线器调制解调器使用针对每一相的过零检测器来执行以测定三相电力的相位。

3.如权利要求1的方法，其中步骤e)由集线器调制解调器使用过零检测器来执行以测定供给电表的电力的相位。

4.如权利要求1的方法，其中步骤g)进一步包括采用集线器将针对每一相分类的电表归类为针对每一相的一个仪表读数组。

5.如权利要求1的方法，其中步骤g)进一步包括采用集线器将针对每一相分类的电表归类为针对每一相的多个仪表读数组。

6.如权利要求1的方法，其中步骤f)进一步包括由位于集线器的一跳范围内的电表调制解调器接收位于所述一跳范围外的电表调制解调器的响应信号，并将接收到的响应信号与其自身的响应信号一起传送至集线器调制解调器。