CN105931443A - 一种水电气热四表集抄的方法 - Google Patents

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Abstract

一种水电气热四表集抄的方法，主站系统通过公网通信与集中器进行数据通信，主站系统通过实时召测指令读取集中器及其下属设备的数据，或者通过给集中器配置任务，由集中器处理好任务数据后再主动上报；集中器通过电力线载波方式或微功率无线方式与采集器通信；采集器与水电气热表通信，采集水电气热表的数据后传给集中器；采集器还通过可集中供电的上行通信方式与射频抄表器通信从而给射频抄表器提供电源，射频抄表器对水气热表进行超抄表及无线充电。本发明解决了四表集抄中的水、气、热表的供电问题，实现了抄表总线与水气热表的物理隔离。

Description

一种水电气热四表集抄的方法
技术领域
本发明涉及一种水电气热四表集抄的方法。
背景技术
公用事业计量仪表包括水表、电表、燃气表（气表）和热量表四种，其中电表行业发展快，目前已经基本实现了全部数据的远程采集。电表发展快的原因是本身没有供电问题，而其它的三表，都存在供电问题，主要有两种方式来实现抄表，一是采用电池供电的无线通信技术，优点是免布线，但电池的容量有限，难保证产品的使用寿命；二是采用集中供电的总线技术，包括RS485、M-BUS等，优点是解决了供电问题，然而这些总线要通过物理连接接到仪表上，一旦个别仪表故障或有人破坏，会使得整个总线上的仪表都损坏，部分仪表甚至会引起计量问题。
发明内容
为了解决四表集抄中的集中供电总线要直接物理连接到仪表上带来的相互影响问题，本发明提出了一种水电气热四表集抄的方法，它通过无线充电方式给仪表供电，实现了总线与仪表的非接触，确保仪表的安全。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种水电气热四表集抄的方法，主站系统通过公网通信与集中器进行数据通信，主站系统通过实时召测指令读取集中器及其下属设备的数据，或者通过给集中器配置任务，由集中器处理好任务数据后再主动上报；
集中器通过电力线载波方式或微功率无线方式与采集器通信；
采集器通过RS485或M-BUS总线或微功率无线与水电气热表通信，采集水电气热表的数据后传给集中器；
采集器还通过可集中供电的上行通信方式与射频抄表器通信从而给射频抄表器提供电源，每个射频抄表器都有一个总线地址，采集器进行抄表时，在其数据帧中包含了一个字节的射频抄表器的地址；
若采集器不知射频抄表器的地址，则用通配字符代替射频抄表器的地址，射频抄表器进行抄表返回数据，返回的数据帧中包含了射频抄表器的地址，采集器根据返回的地址确定该射频抄表器的地址，方便下次抄表；若射频抄表器抄不到水气热表数据，则不返回数据，采集器下次仍用通配符来代替射频抄表器的地址；
若采集器下发的数据帧包含了准确的射频抄表器的地址，则射频抄表器直接抄表，如果抄到数据则直接返回正常数据帧，如果没有抄到数据，则返回抄表不成功数据帧，告知采集器抄表通路存在问题；
由射频抄表器通过射频技术对水气热表进行充电与抄表，水气热表由计量部分、功能模块、射频模块组成，水气热表的射频模块包括线圈及谐振电路、整流电路、储能电容、充电检测与供电开关、ASK解调电路、ASK调制电路；
射频抄表器由上行通信接口、MCU、射频模块组成，射频抄表器上行通过可集中供电的上行通信与采集器通信，射频抄表器下行则是射频接口，射频抄表的具体工作流程如下：
（1）.射频抄表器收到来自采集器的指令后，将抄表指令数据帧通过不归零编码技术进行编码；
（2）.射频抄表器通过其射频模块将编码后的数据经射频调制后发送出去，射频抄表器的射频模块每循环发送完几帧编码数据后，会连续发射固定频率的射频一段时间，这段时间可接收数据，以等待返回指令；
（3）.水气热表的线圈及谐振电路受射频抄表器的射频影响产生谐振，产生交流电能，经过整流电路后转换为直流给储能电容充电，充电检测与供电开关检测到储能电容充满后，给ASK解调电路、ASK调制电路以及水气热表的功能模块供电；
（4）.ASK解调电路从线圈及谐振电路解调出来自射频抄表器的指令信息给水气热表的功能模块，功能模块执行相应的指令，并根据执行结果得到返回数据帧，并将返回数据帧通过不归零编码技术进行编码；
（5）.功能模块通过分析来自ASK解调电路的信息，判断射频抄表器是否处于连续发射射频状态，若是，则立即将编码过的返回帧信息通过ASK调制电路发射出去，而且不断的重复发射该返回帧；
（6）.射频抄表器在连续发射固定频率射频期间为数据接收状态，其射频模块接收来自水气热表的返回信息，并经MCU判断有正确的返回数据后，停止调制命令帧的发送，转换为连续发射固定频率的射频信号，完全进入数据接收状态；
（7）.当射频抄表器从水气热表接收到完整的返回数据帧后，停止射频的发射，水气热表不能从射频获得电能，就停止工作，储能电容的剩余能量可以用于下次抄表。
本发明的有益效果在于：1、它解决了四表集抄中的水、气、热表的供电问题，因此没有了因电池原因带来的使用寿命问题；2、它实现了抄表总线与水气热表的物理隔离，解决了仪表防破坏问题；3、它实现了抄表总线与水气热表的物理隔离，使得仪表完全密封，提升了仪表性能与安全性；4、它使得仪表的更换更加的方便。
附图说明
图1是本发明方法中的射频抄表器的组成。
图2是本发明方法中的水气热表的组成。
图3是本发明方法中的水气热表的射频模块组成。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参照图1、图2、图3，一种水电气热四表集抄的方法，主站系统通过公网通信与集中器进行数据通信，主站系统通过实时召测指令读取集中器及其下属设备的数据，或者通过给集中器配置任务，由集中器处理好任务数据后再主动上报。
集中器通过电力线载波方式或微功率无线方式与采集器通信。
采集器通过RS485或M-BUS总线或微功率无线与水电气热表通信，采集水电气热表的数据后传给集中器。
采集器还通过可集中供电的上行通信方式与射频抄表器通信从而给射频抄表器提供电源，每个射频抄表器都有一个总线地址，采集器进行抄表时，在其数据帧中包含了一个字节的射频抄表器的地址。本实施例中采集器通过M-BUS总线与射频抄表器通信，并通过M-BUS总线给射频抄表器提供电源。当然也可采用有源RS485、电力线载波等可集中供电的上行通信方式实现采集器与射频抄表器的通信。
若采集器不知射频抄表器的地址，则用通配字符代替射频抄表器的地址，射频抄表器进行抄表返回数据，返回的数据帧中包含了射频抄表器的地址，采集器根据返回的地址确定该射频抄表器的地址，方便下次抄表；若射频抄表器抄不到水气热表数据，则不返回数据，采集器下次仍用通配符来代替射频抄表器的地址；
若采集器下发的数据帧包含了准确的射频抄表器的地址，则射频抄表器直接抄表，如果抄到数据则直接返回正常数据帧，如果没有抄到数据，则返回抄表不成功数据帧，告知采集器抄表通路存在问题；
由射频抄表器通过射频技术对水气热表进行充电与抄表，水气热表由计量部分201、功能模块202、射频模块203组成，水气热表的射频模块203包括线圈及谐振电路401、整流电路402、储能电容403、充电检测与供电开关404、ASK解调电路405、ASK调制电路406；
射频抄表器由M-BUS接口301（若采用其他集中供电的上行通信方式，则采用其他接口）、MCU302、射频模块303组成，射频抄表器上行通过M-BUS与采集器通信，射频抄表器下行则是射频接口，射频抄表的具体工作流程如下：
（1）.射频抄表器收到来自采集器的指令后，将抄表指令数据帧通过不归零编码(NRZ)技术进行编码；
（2）.射频抄表器通过其射频模,303将编码后的数据经射频调制后发送出去，因为NRZ编码特点，调制后的射频信号不会出现较长时间的空闲，空中的射频信号功率密度基本恒定。射频抄表器的射频模块303每循环发送完几帧编码数据后，会连续发射固定频率的射频一段时间，这段时间可接收数据，以等待返回指令；
（3）.水气热表的线圈及谐振电路401受射频抄表器的射频影响产生谐振，产生交流电能，经过整流电路402后转换为直流给储能电容403充电，充电检测与供电开关404检测到储能电容充满后，给ASK解调电路405、ASK调制电路406以及水气热表的功能模块供电。
（4）.ASK解调电路405从线圈及谐振电路401解调出来自射频抄表器的指令信息给水气热表的功能模块，功能模块执行相应的指令，并根据执行结果得到返回数据帧，并将返回数据帧通过不归零编码技术进行编码。
（5）.功能模块通过分析来自ASK解调电路405的信息，判断射频抄表器是否处于连续发射射频状态，若是，则立即将编码过的返回帧信息通过ASK调制电路406发射出去，而且不断的重复发射该返回帧；
（6）.射频抄表器在连续发射固定频率射频期间为数据接收状态，其射频模块303接收来自水气热表的返回信息，并经MCU302判断为正确的返回数据格式后，停止调制命令帧的发送，转换为连续发射固定频率的射频信号，完全进入数据接收状态；
（7）.当射频抄表器从水气热表接收到完整的返回数据帧后，停止射频的发射，水气热表不能从射频获得电能，就停止工作，储能电容的剩余能量可以用于下次抄表。

Claims (1)

1.一种水电气热四表集抄的方法，主站系统通过公网通信与集中器进行数据通信，主站系统通过实时召测指令读取集中器及其下属设备的数据，或者通过给集中器配置任务，由集中器处理好任务数据后再主动上报；
集中器通过电力线载波方式或微功率无线方式与采集器通信；
采集器通过RS485或M-BUS总线或微功率无线与水电气热表通信，采集水电气热表的数据后传给集中器；
其特征在于：采集器还通过可集中供电的上行通信方式与射频抄表器通信从而给射频抄表器提供电源，每个射频抄表器都有一个总线地址，采集器进行抄表时，在其数据帧中包含了一个字节的射频抄表器的地址；
若采集器不知射频抄表器的地址，则用通配字符代替射频抄表器的地址，射频抄表器进行抄表返回数据，返回的数据帧中包含了射频抄表器的地址，采集器根据返回的地址确定该射频抄表器的地址，方便下次抄表；若射频抄表器抄不到水气热表数据，则不返回数据，采集器下次仍用通配符来代替射频抄表器的地址；
若采集器下发的数据帧包含了准确的射频抄表器的地址，则射频抄表器直接抄表，如果抄到数据则直接返回正常数据帧，如果没有抄到数据，则返回抄表不成功数据帧，告知采集器抄表通路存在问题；
由射频抄表器通过射频技术对水气热表进行充电与抄表，水气热表由计量部分、功能模块、射频模块组成，水气热表的射频模块包括线圈及谐振电路、整流电路、储能电容、充电检测与供电开关、ASK解调电路、ASK调制电路；
射频抄表器由上行通信接口、MCU、射频模块组成，射频抄表器上行通过可集中供电的上行通信与采集器通信，射频抄表器下行则是射频接口，射频抄表的具体工作流程如下：
（1）.射频抄表器收到来自采集器的指令后，将抄表指令数据帧通过不归零编码技术进行编码；
（2）.射频抄表器通过其射频模块将编码后的数据经射频调制后发送出去，射频抄表器的射频模块每循环发送完几帧编码数据后，会连续发射固定频率的射频一段时间，这段时间可接收数据，以等待返回指令；
（3）.水气热表的线圈及谐振电路受射频抄表器的射频影响产生谐振，产生交流电能，经过整流电路后转换为直流给储能电容充电，充电检测与供电开关检测到储能电容充满后，给ASK解调电路、ASK调制电路以及水气热表的功能模块供电；
（4）.ASK解调电路从线圈及谐振电路解调出来自射频抄表器的指令信息给水气热表的功能模块，功能模块执行相应的指令，并根据执行结果得到返回数据帧，并将返回数据帧通过不归零编码技术进行编码；
（5）.功能模块通过分析来自ASK解调电路的信息，判断射频抄表器是否处于连续发射射频状态，若是，则立即将编码过的返回帧信息通过ASK调制电路发射出去，而且不断的重复发射该返回帧；
（6）.射频抄表器在连续发射固定频率射频期间为数据接收状态，其射频模块接收来自水气热表的返回信息，并经MCU判断有正确的返回数据后，停止调制命令帧的发送，转换为连续发射固定频率的射频信号，完全进入数据接收状态；
（7）.当射频抄表器从水气热表接收到完整的返回数据帧后，停止射频的发射，水气热表不能从射频获得电能，就停止工作，储能电容的剩余能量可以用于下次抄表。
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