CN106448118A - 一种农灌台区无线采集处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农灌台区无线采集处理系统,涉及农业灌溉技术领域。包括数据采集装置、数据传输装置和数据处理装置,数据采集装置包括采集器和电表,采集器和电表通过485接口相连,用来采集每个用户的用电量,数据传输装置包括网络发射器和无线数据转发装置,数据处理装置包括集中器和数据处理总站,采集器采集的信息通过数据传输装置传输到连接的集中器上,集中器再通过数据传输装置传输到数据处理总站上。采用上述结构后,使得本发明的成本低,使用方便,能有效提高电表采集的准确率和采集效率,以便辨别有无窃电、合理配电,提高工作效率。

Description

一种农灌台区无线采集处理系统
技术领域
[0001] 本发明涉及农业灌溉技术领域。背景技术
[0002] 目前农业排灌电表数量多,现场安装的是机械表或电子式表计,但随着国家电网对智能农网要求的提高,排灌电表实现正常采集、费控已势在必行。改造为载波方案,必须架设零线,成本较高,而且载波通讯由于自身存在的易受排灌电机谐波干扰,存在载波抄表不稳定情况,尤其在部分排灌与低压电表混合的综合台区,载波采集效果不理想的情况更加明显。发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种农灌台区无线采集处理系统,其成本低,使用方便,能有效提高电表采集的准确率和采集效率,以便辨别有无窃电、合理配电,提高工作效率。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种农灌台区无线采集处理系统,其特征在于:包括数据采集装置、数据传输装置和数据处理装置,数据采集装置包括采集器和电表,采集器和电表通过485接口相连,用来采集每个用户的用电量,数据传输装置包括网络发射器和无线数据转发装置,数据处理装置包括集中器和数据处理总站,采集器采集的信息通过数据传输装置传输到连接的集中器上, 集中器再通过数据传输装置传输到数据处理总站上。
[0005] 作为进一步的技术方案,,所述数据处理总站包括工作站、数据库服务器和售电单机系统装置,均通过以太网连接到一起,负责总结处理用户的用电信息。
[0006] 作为进一步的技术方案,所述无线数据转发装置包括无线采集模块、主控模块和主机通信模块,三个模块依次连接在芯片上,负责在无线传输过程中数据的控制和转发。
[0007] 作为进一步的技术方案,,所述网络发射器包括GPRS网络发射器、CFDA网络发射器和3G网络发射器,能提供三种不同的网络架构来满足系统需求。
[0008] 作为进一步的技术方案,所述系统还包括栗,且所述栗通过远程遥控控制栗的开启和关闭。
[0009] 作为进一步的技术方案,所述系统还包括蜂鸣语音报警系统,自动监测故障电量实现异常信息报警,及时查处窃电行为。
[0010] 作为进一步的技术方案,所述每个采集器都配有一个380V交流变压器。
[0011] 作为进一步的技术方案,所述集中器与数据处理总站之间设有光纤接入的路由器,用来连接两个不同的网络。
[0012] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于:采用智能电表与采集器相结合的方案,使得本发明的成本低,使用方便,能有效提高电表采集的准确率和采集效率,以便辨别有无窃电、合理配电,提高工作效率。附图说明
[0013] 图1是本发明的结构示意图;图2是本发明一个实施例的结构示意图;图3是本发明另一个实施例的结构示意图;图4是无线数据转发装置的电路示意图。
[0014] 图中:1、数据采集装置;2、数据传输装置;3、数据处理装置;4、蜂鸣语音报警系统; 5、路由器;11、采集器;12、电表;21、网络发射器;22、无线数据转发装置;31、集中器;32、数据处理总站;111、380V交流变压器;221、无线采集模块;222、主控模块;223、主机通信模块; 321、工作站;322、数据库服务器;323、售电单机系统装置。具体实施方式
[0015] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
[0016] 如图1所示,为本发明一种农灌台区无线采集处理系统的一个实施例,包括:数据采集装置1、数据传输装置2和数据处理装置3,数据采集装置1包括采集器11和电表12,采集器11和电表12直接相连,用来采集每个用户的用电量,数据传输装置2包括网络发射器21和无线数据转发装置22,数据处理装置3包括集中器31和数据处理总站32,采集器11采集的信息通过数据传输装置2传输到连接的集中器31上,集中器31再通过数据传输装置2传输到数据处理总站32上。[〇〇17] 优选的,如图2所示,数据处理总站32包括工作站321、数据库服务器322和售电单机系统装置323,均通过以太网连接到一起,负责总结处理用户的用电信息。[〇〇18] 无线数据转发装置22包括无线采集模块221、主控模块222和主机通信模块223,三个模块依次连接在芯片上,负责在无线传输过程中数据的控制和转发。[〇〇19] 网络发射器21包括GPRS网络发射器211、CFDA网络发射器212和3G网络发射器213,能提供三种不同的网络架构来满足系统需求。
[0020] 优选的,如图3所示,数据采集装置还包括栗13,且所述栗13可以通过远程遥控控制栗的开启和关闭。系统还包括蜂鸣语音报警系统4,能准确定位故障位置,方便维修人员故障维修。所述每个采集器11都配有一个380V交流变压器111。所述集中器31与数据处理总站32之间设有光纤接入的路由器5,用来连接两个不同的网络。
[0021] 对于智能电表的更换,主要有两种方案:本实施例中,针对电子式表计,不更换电表,只需安装380V采集器,电表通过485接口与采集器实现正常通讯;其他的,对于机械表, 更换为三相四线智能电表,不需要架设零线,通过无线方式实现正常通讯。
[0022] 数据采集装置1也可称为智能井房,还包括智能开关和闸,能控制栗13的开关进而控制水的上下流动。
[0023] 工作站321、数据库服务器322和售电单机系统装置323均连接到以太网上,然后是通过光纤接入的路由器5来分隔网络,路由器5与集中器31之间的局域网可以为GPRS网络、 CDMA网络或3G网络,而集中器31与采集器11之间的网络为CFDA小无线网络,CFDA是微蜂窝-传感式固定无线数据接入平台,CFDA工作于无线抄表频段,属于微功率免申请业余频段,无需额外授权费用或网络第三方支持;CFDA支持分组多频点的频率空间复用及跳频技术,采用蜂窝结构的网络组织方式,提高了频率利用效率和网络扩展性;并且在每个蜂窝小区范围内支持自组织多跳传输技术,使得每个蜂窝小区的现实场地有效覆盖,并且较好的解决了网络覆盖盲区问题;CFDA提供了RS232 (TTL-232、RS-485、标准232)和UART两种通用的设备接口,可分别以"外挂"或者"嵌入"方式与用户设备相连,具有良好的通用性。CFDA兼具分布式和集中式系统的特征,具有网络覆盖率高、结构灵活、可靠性高、通用性强、施工铺设简单、维护方便、工程总成该低等特点;适用于远程数据采集、特殊恶劣环境下的数据传输及接入等方面,如住宅小区安防报警系统、水电气自动抄表系统、地下井坑及管线的监控系统等。[0〇24] CFDA小无线网络由三类节点:GPRS网关,微蜂窝接入中心CAC、分布接入单元DAU组成。分布接入单元(DAU):安装在每个用户数据采集点上,与用户的数据采集设备相连,构成 CFDA中的分布式数据采集接入的基础设备,负责将采集到的用户数据以多跳的方式发送到指定的微蜂窝接入数据中心CAC。微蜂窝接入中心(Cellular Access Center-CAC):安装在用户的数据处理设备上,构成在一定地理区域范围内的数据中心接入点,负责接收该区域内所有的分布接入单元DAU发送的用户数据,以进行后续处理。GPRS网关:安装在用户的数据处理设备上,它下行联接CAC,上行连接MIS收费平台,构成整个网络的网关。
[0025]如图4所示,无线数据转发装置22包括无线采集模块221、主控模块222和主机通信模块223,三个模块依次连接在芯片上,负责在无线传输过程中数据的控制和转发。无线串行接口电路由MICRF102单片发射器芯片MICRF007单片接收器芯片组成。工作在300〜 440MHz ISM频段,具有ASK调制和解调能力,抗干扰能力强,适合工业控制应用,采用PLL 频率合成技术,频率稳定性好,可用于单片机之间的串行数据无线传输也可在单片机数据采集,遥测遥控等系统中应用。无线发射电路以MICRF102为核心,MICRF102是Micrel公司推出的单片UHF ASK发射器,采用SOP (M)-8封装,芯片内包含由基准振荡器、相位、检波器、分频器、带通滤波器、压控振荡器构成的合成器,发射偏置控制RF功率放大器,天线调谐控制和变容二极管等电,其特征在于,无线采集模块221、主控模块222、主机通信模块223 依次连接。主控模块222通过控制无线采集模块221获取现场的电能数据信息后通过主机通信模块223将现场采集的各电能数据传输到主机中。电能表自动抄收系统通过该数据转发器可以实现主机与电表抄表器的数据交换,是一个多通道计算机数据传输系统。无线串行接口电路由MICRF102单片发射器芯片MICRF007单片接收器芯片组成。工作在300〜 440MHz ISM频段,具有ASK调制和解调能力,抗干扰能力强,适合工业控制应用,采用PLL 频率合成技术,频率稳定性好,可用于单片机之间的串行数据无线传输也可在单片机数据采集,遥测遥控等系统中应用。无线发射电路以MICRF102为核心,MICRF102是Micrel公司推出的单片UHF ASK发射器,采用SOP (M)-8封装,芯片内包含由基准振荡器、相位、检波器、分频器、带通滤波器、压控振荡器构成的合成器,发射偏置控制RF功率放大器,天线调谐控制和变容二极管等电路,是一个真正的数据输入、无线输出的单片无线发射器件。UHF 合成器产生载频和正交信号输出输入相位信号,用来驱动RF功率放大器,天线调谐正交信号用来比较天线信号相位,天线调谐控制部分检测天线通道中发射信号的相位和控制变容二极管的电容,以调谐天线实现天线自动调谐,功率放大器输出受发射偏置控制单元控制ASK/OOK调制,提供低功耗模式,数据传输速率为20kb/s。无线接收电路以MICRF007为核心,MICRF007是Micrel公司推出的单片UHF ASK/00K (导通-关断键控)超外差无线电接收芯片,MICRF007采用S0P(M)-8封装,芯片内电路可分为UHF下变换器00K解调器和基准控制三部分UHF下变换器包含RF放大器混频器、中频放大器、带通滤波器、峰值检波器、合成器、AGC控制电路、00K解调器包含低通滤波器、比较器、基准控制电路包含基准振荡器和控制逻辑电路,仅需外接2个电容器CAGC和CTH 1个晶振以及电源去耦电容即可构成1个UHF ASK接收器,所有的RF和IF调谐都在芯片内自动完成,是一个真正无线输入-数据输出的单片器件。MSP430F149通过RS232通信模块与主机进行数据通信。本发明的主控模块采用的MSP430F149单片机属于德州仪器公司MSP430系列,MSP430系列是一组超低功耗的微控制器,由多种针对不同应用目标而以不同模块组成的型号组成,微控制器设计成可使用电池长期工作,电源电压范围1.8〜3.6VJSP430F149有60KB的Flash和 2KB的RAM其中Flash又分为120段主存储器(每段512B)和两段信息存储器(每段 128B) Flash可以整个擦除也可以分段擦除这给系统的软硬件设计带来了极大的便利和灵活鉴于单片机存储器的容量和特点,外部不用扩展存储器和I/O 口外围设备得到了简化。 MSP430F149的工作电压是3.3V因此其I/O电平也是3.3V逻辑电平并且与5V TTL电平兼容MSP430F149有两个串行异步通信口,MSP430F149与主机的数据通信是通过RS232通信模块实现的RS232模块主要由Maxim公司的MAX232/MAX232A接收/发送器组成,是 Maxim公司特别为满足EIA/TEA 232E的标准而设计的。它们在EIA/TIA 232E标准串行通信接口中日益得到广泛的应用,功耗低,工作电源为单电源,外接电容仅为0.1 F或1 F采用双列直插封装形式,接收器输出为三态TTL C0MS等优越性,为双组RS232接收/发送器工作电源为+5V波特率高,价格低,可在一般需要串行通信的系统中使用。
[0026] 数据处理总站32包括工作站321、数据库服务器322和售电单机系统装置323,均通过以太网连接到一起,负责总结处理用户的用电信息,售电单机系统装置323负责对用户用电信息进行记录汇总运算,数据库服务器322负责存储用户的用电信息,方便以后调用,工作站321可以实时的、直观的了解项目地点及周围设施的详情,这些大数据量的作业也只有在具有专业图形处理能力的工作站上才能高效率地运行。该系统可以实现抄录电能表设置参数,包括区域代码、电价、倍率、报警金额,核对电价信息,规避电价执行错误造成的投诉和减收;抄录冻结电量,并在主站至少保存12个月的冻结电量;抄录和故障监测电量,故障电量为未交费使用电量为窃电电量,针对亏损和重点台区,可以自动的监测故障电量并实现异常信息报警,及时查处窃电行为;抄录用户刷卡记录、刷卡挂起记录、刷卡故障记录;远抄核心功能,实现实时电费盘库,包括用户购用记录及平衡分析,单台机井售电及刷卡电费平衡分析,台区机井售电及刷卡电费平衡分析,供电所和全公司售电及刷卡电费平衡分析, 彻底解决农排预付费管理难题。
[0027] 采用智能电表与采集器相结合的方案,使得本发明的成本低,使用方便,能有效提高电表采集的准确率和采集效率,以便辨别有无窃电、合理配电,提高工作效率。[〇〇28]尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种农灌台区无线采集处理系统,其特征在于:包括数据采集装置(1)、数据传输装 置⑵和数据处理装置⑶,数据采集装置⑴包括采集器(11)和电表(12),采集器(11)和电 表(12)通过485接口相连,用来采集每个用户的用电量,数据传输装置(2)包括网络发射器(21) 和无线数据转发装置(22),数据处理装置(3)包括集中器(31)和数据处理总站(32),采 集器(11)采集的信息通过数据传输装置(2)传输到连接的集中器(31)上,集中器(31)再通 过数据传输装置(2)传输到数据处理总站(32)上。
2.根据权利要求1所述的一种农灌台区无线采集处理系统,所述数据处理总站(32)包 括工作站(321)、数据库服务器(322)和售电单机系统装置(323),均通过以太网连接到一 起,负责总结处理用户的用电信息。
3.根据权利要求1所述的一种农灌台区无线采集处理系统,所述无线数据转发装置(22) 包括无线采集模块(221)、主控模块(222)和主机通信模块(223),三个模块依次连接在 芯片上,负责在无线传输过程中数据的控制和转发。
4.根据权利要求1所述的一种农灌台区无线采集处理系统,所述网络发射器(21)包括 GPRS网络发射器(211)、CFDA网络发射器(212)和3G网络发射器(213),能提供三种不同的网 络架构来满足系统需求。
5.根据权利要求1所述的一种农灌台区无线采集处理系统,还包括栗(13),所述栗(13) 通过远程遥控控制栗的开启和关闭。
6.根据权利要求1所述的一种农灌台区无线采集处理系统,所述系统还包括蜂鸣语音 报警系统(4),自动监测故障电量实现异常信息报警,及时查处窃电行为。
7.根据权利要求1所述的一种农灌台区无线采集处理系统,所述每个采集器(11)都设 有一个380V交流变压器(111)。
8.根据权利要求1所述的一种农灌台区无线采集处理系统,所述集中器(31)与数据处 理总站(32)之间设有光纤接入的路由器(5),用来连接两个不同的网络。
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