CN106530662A - 一种电、水、气、热多表集抄的采集装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电、水、气、热多表集抄的采集装置，其特征在于，所述装置包括：核心处理模块、过载保护模块、接口模块和电源模块，所述核心处理模块，分别与电源模块、接口模块和过载保护模块相连接，用于接口模块通信数据的收发及处理，过载信号的监测，过载时发出电源切断信号；所述过载保护模块，与所述核心处理模块相连接，用于对MBUS接口模块的负载情况进行监测；所述接口模块，与所述核心处理模块相连接，用于完成接口模块的设备间的通信，述接口模块包括：MBUS主站接口模块、MBUS从站接口模块、微功率无线通信模块、载波通信模块和485接口模块；以及所述电源模块，分别与所述核心处理模块和接口模块相连接，用于给采集装置供电。

Description

一种电、水、气、热多表集抄的采集装置及方法
技术领域
本发明涉及用于电、水、气、热多表集抄的模块化设计采集器领域，并且更具体地，涉及一种电、水、气、热多表集抄的采集装置及方法。
背景技术
2015年6月国家电网公司提出了“积极推广电、水、气、热‘四表合一’采集”的要求。前，国家电网已建设成约4亿智能电表全覆盖的用电信息采集系统以及对应的远传抄表通信网络，并在此基础上实现电力负荷管理、用电需求侧响应等并提升了电网运营效率及安全性。而水、气、热等的抄表系统目前仍为人工抄表，且目前存在的用户侧与计量相关的供水漏损，供气安全，供热温度不达标等问题，都需要水、气、热行业作出综合规划，开展大规模用户侧改进工程。“四表合一”工程是国家电网公司重点推动的重点工程，为进一步落实“便民、为民、惠民”的服务举措，利用电网现有自动抄表系统实现电、水、气、热公共事业数据一体化的远程抄收，目的在于减少硬件重复建设，改善水、气、热表抄表效率及相关的负荷管理，打造新型用能服务模式、全面支撑智慧城市建设。
发明内容
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种电、水、气、热多表集抄的采集装置，所述装置包括：核心处理模块、过载保护模块、接口模块和电源模块，
所述核心处理模块，分别与电源模块、接口模块和过载保护模块相连接，用于接口模块通信数据的收发及处理，过载信号的监测，过载时发出电源切断信号；
所述过载保护模块，与所述核心处理模块相连接，用于对MBUS接口模块的负载情况进行监测；
所述接口模块，与所述核心处理模块相连接，用于完成接口模块的设备间的通信；以及
所述电源模块，分别与所述核心处理模块和接口模块相连接，用于给采集装置供电。
优选地，其中所述电源模块包括：滤波整流电路、电源控制器和变压器，
所述滤波整流电路用于将交流电转换成单向脉冲直流电；
所述电源控制器用于动态调节输出电压，使输出电压为定值；以及
所述变压器用于调节输出终端所需的稳定的直流电流源。
优选地，其中所述核心处理模块包括：CPU核心处理电路和电压转换电路，
所述CPU核心处理电路用于接收并响应抄表命令，并对采集的数据进行处理；以及
所述电压转换电路用于CPU核心处理电路提供特定电压。
优选地，其中所述载波通信模块和微功率无线通信模块采用模块化设计，接口统一，并支持模块间的互换。
优选地，其中所述接口模块包括：MBUS主站接口模块、MBUS从站接口模块、微功率无线通信模块、载波通信模块和485接口模块，
所述MBUS主站接口模块用于对MUBS接口对应的表计的抄读；
所述MBUS从站接口模块用于对MBUS主站设备的数据传输；
所述微功率无线通信模块用于对微功率无线通信表计的抄读；
所述载波通信模块通过电力线载波与其他设备进行载波通信；以及
所述485接口模块用于对485接口对应的表计的抄读。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用电、水、气、热多表集抄的采集装置的采集方法，所述方法包括：
485接口模块、微功率无线通信模块和MBUS从接口模块分别接收抄表命令；
所述485接口模块、微功率无线接口模块和MBUS从接口模块分别对485通信表计、微功率无线通信表计和MBUS通信表计进行抄读；以及
将抄读的数据分别通过载波通信模块、微功率无线通信模块或MBUS从站接口模块进行上传。
本发明的有益效果在于：
1.本发明集成多种通信信道，满足电、水、气、热表表种多样化的集抄要求。
2.接口采用过载保护，保障采集设备的高可靠性。
3.接口模块的接口信号统一，并支持通信模块间的互换，模块的可扩展性好，可根据现场需要灵活控制接口数量。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的采集装置的结构示意图；
图2为根据本发明实施方式的电源模块的结构示意图；
图3-1为根据本发明实施方式的核心处理模块的电压转换电路的结构示意图；
图3-2为根据本发明实施方式的核心处理模块的CPU核心处理电路的结构示意图；
图4为根据本发明实施方式的过载保护模块的结构示意图；
图5为根据本发明实施方式的载波通信模块的结构示意图；
图6为根据本发明实施方式的MBUS主站接口模块的结构示意图；
图7为根据本发明实施方式的MBUS从站接口模块的结构示意图；
图8为根据本发明实施方式的485接口模块的结构示意图；
图9为根据本发明实施方式的微功率无线通信模块的结构示意图；以及
图10为根据本发明实施方式的采集方法1000的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提出的是一种电、水、气、热多表集抄的采集装置，其目的在于集成多种通信信道，包括MBUS主从站接口、485接口、微功率无线通信和载波通信，以向下兼容电、水、气、热表多表种的集抄要求，向上兼容国家电网现有集抄网络系统，以最小的硬件建设量实现水、气、热表的远程集抄，促进实现智慧城市监测。
图1为根据本发明实施方式的采集装置的结构示意图。如图1所示，所述采集装置包括：电源模块A、核心处理模块B、过载保护模块C、载波通信模块D、MBUS主站接口模块E、MBUS从站接口模块F、485接口模块G、微功率无线通信模块H，所述电源模块A分别与所述核心处理模块B和各接口模块相连接，用于给采集装置供电。电源模块A中的A-12V电源输出端与核心处理模块B中的B-12VIN电源输入端相接。
图2为根据本发明实施方式的电源模块的结构示意图。如图2所示，A中的A-36V、A-24V和A-5V电源输出分别与MBUS主站接口模块E及485接口模块G相连，A中的A-12VOUT电源输出接至外接端口供外部使用。核心处理模块B中的B-12VOUT电源输出与载波通信模块D及微功率无线通信模块H中的D-12V及H-12V相连。优选地，其中所述电源模块A包括：滤波整流电路、电源控制器和变压器，所述滤波整流电路用于将交流电转换成单向脉冲直流电；所述电源控制器用于动态调节输出电压，使输出电压为定值；以及所述变压器用于调节输出终端所需的稳定的直流电流源。滤波整流电路将交流电转换成单向脉动直流电，电源控制器可动态调节电压，使输出电压稳定在所需要的定值，变压器可以调节输出终端所需的稳定的直流12V、36V、24V和5V电源。
优选地，所述核心处理模块B分别与电源模块A、各接口模块和过载保护模块C相连接，用于接口模块通信数据的收发及处理，过载信号的监测，过载时发出电源切断信号。核心处理模块B的UART信号分别与载波通信模块D、MBUS主站模块E、MBUS从站模块F、485接口模块G、微功率无线通信模块H通信。优选地，其中所述核心处理模块B包括：CPU核心处理电路和电压转换电路，所述CPU核心处理电路用于接收并响应抄表命令，并对采集的数据进行处理；以及所述电压转换电路用于CPU核心处理电路提供特定电压。外部电源模块提供的电源电压为通用常用电压，通过电压转换电路可转换为CPU单片机所需的特定电压，保证CPU单片机正常工作，CPU核心处理电路可接收并响应上行抄表命令，进行采集数据的处理与转发。图3-1为根据本发明实施方式的核心处理模块的电压转换电路的结构示意图。图3-2为根据本发明实施方式的核心处理模块的CPU核心处理电路的结构示意图，如图所示，核心处理模块是终端的核心处理部分，将终端采集到的数据按照既定的规约进行处理、保存，并且可以控制终端其它模块执行相应的功能，如控制载波/微功率无线通信向上行/下行发送通信信号、控制MBUS主站抄读MBUS表、控制接收来自MBUS主站的信号并返回相应信号等。其结构包括电压转换电路、CPU核心处理电路，外部电源模块提供的电源电压为通用常用电压，通过电压转换电路可转换为CPU单片机所需的特定电压，保证CPU单片机正常工作。“B-12VIN”为核心处理模块的电源输入接口，通过电压转换电路将12V直流电压转换为可控开关的3.3V电压。“B-12VOUT”为核心处理模块的12V电源输出接口，与载波/微功率无线通讯模块的“12V”电源输入接口相接，给各通讯模块供电。
优选地，所述过载保护模块C与所述核心处理模块B相连接，用于对MBUS接口模块的负载情况进行监测。图4为根据本发明实施方式的过载保护模块的结构示意图，模块E的电流检测信号输入模块C，进行比较放大及隔离后输出信号OUT1、OUT2至核心处理模块B。
优选地，所述载波通信模块D与核心处理模块B相连接，通过电力线载波与其他设备进行载波通信。优选地，所述载波通信模块D和微功率无线通信模块H采用模块化设计，接口统一，并支持模块间的互换。图5为根据本发明实施方式的载波通信模块的结构示意图。如图所示，工包含20个信号，其中L/N信号有电源模块A输入，其余信号由核心处理模块B输入。表1为各信号的定义。
表1信号定义
优选地，所述MBUS主站接口模块E与核心处理模块B相连接，用于对MUBS接口对应的表计的抄读。图6为根据本发明实施方式的MBUS主站接口模块的结构示意图。如图6所示，A-36V、A-24V是电源模块A输出的电源，MBUS RX接口信号经过放大比较及隔离后输入核心处理模块B，核心处理模块B的TX信号进过隔离后输入MBUS主站模块E。
优选地，所述MBUS从站接口模块F与核心处理模块B相连接，用于对MBUS主站设备的数据传输。图7为根据本发明实施方式的MBUS从站接口模块的结构示意图。如图7所示，由MBUS从站模块F的信号处理模块TSS721产生TX信号并经过隔离后给核心处理模块B，核心处理模块B返回RX信号并隔离后给MBUS从站模块F。
优选地，所述485接口模块G与核心处理模块B相连接，用于对485接口对应的表计的抄读。图8为根据本发明实施方式的485接口模块的结构示意图。如图8所示，由485接口模块G的接口芯片产生TX信号并经隔离后给核心处理模块B，核心出来模块B返回RX信号并隔离后给485接口模块G。
优选地，所述微功率无线通信模块H用于对微功率无线通信表计的抄读。图9为根据本发明实施方式的微功率无线通信模块的结构示意图，微功率无线通信的信号由核心处理模块B输入。
图10为根据本发明实施方式的采集方法1000的流程图。如图10所示，所述采集方法1000从步骤1001处开始，在步骤1001采集装置的485接口模块、微功率无线通信模块和MBUS从接口模块分别接收抄表命令。
优选地，在步骤1002所述485接口模块、微功率无线接口模块和MBUS从接口模块分别对485通信表计、微功率无线通信表计和MBUS通信表计进行抄读。
优选地，在步骤1003将抄读的数据分别通过载波通信模块、微功率无线通信模块或MBUS从站接口模块进行上传。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (6)

1.一种电、水、气、热多表集抄的采集装置，其特征在于，所述装置包括：核心处理模块、过载保护模块、接口模块和电源模块，
所述核心处理模块，分别与电源模块、接口模块和过载保护模块相连接，用于接口模块通信数据的收发及处理，过载信号的监测，过载时发出电源切断信号；
所述过载保护模块，与所述核心处理模块相连接，用于对MBUS接口模块的负载情况进行监测；
所述接口模块，与所述核心处理模块相连接，用于完成接口模块的设备间的通信；以及
所述电源模块，分别与所述核心处理模块和接口模块相连接，用于给采集装置供电。
2.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述电源模块包括：滤波整流电路、电源控制器和变压器，
所述滤波整流电路用于将交流电转换成单向脉冲直流电；
所述电源控制器用于动态调节输出电压，使输出电压为定值；以及
所述变压器用于调节输出终端所需的稳定的直流电流源。
3.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述核心处理模块包括：CPU核心处理电路和电压转换电路，
所述CPU核心处理电路用于接收并响应抄表命令，并对采集的数据进行处理；以及
所述电压转换电路用于CPU核心处理电路提供特定电压。
4.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述载波通信模块和微功率无线通信模块采用模块化设计，接口统一，并支持模块间的互换。
5.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述接口模块包括：MBUS主站接口模块、MBUS从站接口模块、微功率无线通信模块、载波通信模块和485接口模块，
所述MBUS主站接口模块用于对MUBS接口对应的表计的抄读；
所述MBUS从站接口模块用于对MBUS主站设备的数据传输；
所述微功率无线通信模块用于对微功率无线通信表计的抄读；
所述载波通信模块通过电力线载波与其他设备进行载波通信；以及
所述485接口模块用于对485接口对应的表计的抄读。
6.一种利用电、水、气、热多表集抄的采集装置的采集方法，其特征在于，所述方法包括：
485接口模块、微功率无线通信模块和MBUS从接口模块分别接收抄表命令；
所述485接口模块、微功率无线接口模块和MBUS从接口模块分别对485通信表计、微功率无线通信表计和MBUS通信表计进行抄读；以及
将抄读的数据分别通过载波通信模块、微功率无线通信模块或MBUS从站接口模块进行上传。
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