CN106781358A - 一种模块化ami集中器 - Google Patents

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杨小铭
成海生
魏巍
全巧艳
许金宇
饶丹
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Abstract

本发明涉及到一种模块化AMI集中器，包括电源模块、接线端子模块、主处理板、GPRS通信模块、载波通信模块、M‑BUS通信模块、数据模型设计。所述主处理板完成集中器的系统管理，任务调度、数据处理、数据计量、数据存储等核心工作，确保终端的可靠运行，主处理板、接线端子模块及载波模块完成抄表、脉冲采集、遥信采集、载波通信等工作。GPRS模块、M‑BUS模块完成无线通信及本地维护等工作，电源模块提供集中器稳定可靠的供电。

Description

一种模块化AMI集中器
技术领域
本发明涉及电力自动化技术及通讯领域中使用的集中器。
背景技术
高级计量体系(Advanced Metering Infrastructure，简称AMI)是智能电网的重要组成部分，AMI的建立彻底改变了电力流和信息流单方向流动的现状，为用户和电网的互动提供了支持和技术平台。集中器是AMI系统的核心设备，故需要提供一种成熟稳定的集中器以满足AMI系统的要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能够满足AMI系统的要求的集中器。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种模块化AMI集中器，包括主处理板、下行通讯模块、上行通讯模块、接线端子模块、电源模块；所述下行通讯模块中集成M-BUS通信模块；主处理板用以完成集中器的系统管理、任务调度、数据处理、数据计量、数据存储工作，主处理板和下行通信模块完成抄表、脉冲采集、遥信采集、载波通信工作；上行通信模块、M-BUS模块用以完成无线通信及本地维护工作；电源模块用以提供供电。
有益效果：本发明通过以上步骤，可达到以下有益效果：
该模块化AMI集中器采用集中器模块标准化设计，统一平台的硬件研究，采用模块化设计思想、研究以CPU核心板为基础，通过组配标准化接口设计的硬件功能模块，实现在AIM系统中不同的集中器硬件应用功能需求。
进一步的，还包括底座、上盖、尾盖、通信模块盒盖、挡板；所述上盖、尾盖、通信模块盒盖同时卡合在底座上；且尾盖与通信模块盒盖分别连接并固定在上盖的两端；所述上行通信模块、下行通信模块连接在主处理板的一端并固定在底座及通信模块盒盖之间，接线端子模块连接在主处理板的另一端并固定在底座及尾盖之间；所述挡板固定在底座端部并挡在接线端子模块的端口外侧，且挡板上具有与接线端子模块的端口一一对应的开口，每个开口上均设有防护圈；所述底座与上盖、尾盖、通信模块盒盖卡合处设有密封条。该结构设计的有益效果是，集中器采用全模块化设计结构，可扩展性强，并且该结构防护等级达到IP54级别，能够适应各种高温和低温天气。
进一步的，所述接线端子模块上设有第一路RS485通讯接口、第二路RS485通讯接口、RS232通讯接口、电源输入接口；所述上盖上设有本地通讯RJ45口、远程通讯RJ45口、USB接口、硬件防护按钮、尾盖开启门禁按钮、复位按钮。
进一步的，采用PLC、和/或RS485和/或RF方式采集电表的数据，然后再通过PSTN、和/或GPRS、和/或CDMA、和/或3G、和/或Wi-Fi、和/或光纤以太网通讯方式将电表数据上送到主站系统；采用的数据模型独立于通讯信道及通讯规约，采用IEC62056-61/62数据模型，所有计量数据遵循DLMS/COSEM标准，数据对象的标识用OBIS代码；PLC通信从网络层、应用层、LLC子层、MAC子层到物理层完全遵循IEC61334系列标准。
进一步的，集中器在定时任务完成后，启动自动搜索表号功能，当台区内电能表发生信息变更时，对搜索后新增的电能表和减少的电能表分项列表，主动上报AMI主站。
附图说明
图1是满足户外IP54等级的模块化AMI集中器系统方框图；
图2是满足户外IP54等级的模块化AMI集中器软件系统结构图；
图3和图4是满足户外IP54等级的模块化AMI集中器模块化结构分解图；
图5是满足户外IP54等级的模块化AMI集中器各接口及指示灯说明；
具体实施方式
本实施方式提供一种满足户外IP54等级的模块化AMI集中器，其采用以下设计思路：
1、本发明采用集中器模块标准化设计，统一平台的硬件研究(MCU、计量、通信、存储等)，采用模块化设计思想、研究以CPU核心板为基础，通过组配标准化接口设计的硬件功能模块，实现不同的集中器硬件应用功能需求。
2、本发明研究基于DLMS/COSEM的采集终端模型建立，采用IEC62056协议的用电采集终端抄表流程及IEC62056协议的采集终端安全防护技术。
3、研究开发PRIME和G3载波芯片在集中器上的应用方案，研究基于PRIME和G3载波技术的组网方案及PRIME和G3载波技术的抄表方案。
4、在Prime汇聚层，采用IEC-61334-4-32逻辑链路控制协议实现和集中器及智能电表接口。
5、集中器数据存储采用数据库形式，抄读数据，可以存储2000个用户的数据，集中器与管理系统采用XML/Web service方式，与维护系统采用Web service和FTP方式；
6、实现采集终端对电能表增减的自动识别与配置功能:集中器在定时任务完成后，启动自动搜索表号功能，当台区内电能表发生信息变更时，对搜索后新增的电能表和减少的电能表分项列表，主动上报AMI主站。同时在集中器本地，为便于调试，人工启动表号搜索功能
7、本发明的集中器能适应远程、载波信道方式的互换，完成主动上报(包括功能项，数据项，版本等),减少集中器调试与维护；
8、本发明采用PRIME、G3载波模块，自动组网，实现与电能表的通信。
下面结合附图对本实施方式作进一步详细说明。
附图1为满足户外IP54等级的模块化AMI集中器系统结构图。本发明满足户外IP54等级的模块化AMI集中器包括主处理板、电源模块、接线端子模块、上行通信模块(GPRS)、下行通信模块(载波、微功率无线)、M-BUS通信模块(集成在下行通信模块内)，各模块之间的关系与信息交互均如图1所示。主处理板完成集中器的系统管理，任务调度、数据处理、数据计量、数据存储等核心工作，确保终端的可靠运行，主处理板和下行通信模块(载波、微功率无线)完成抄表、脉冲采集、遥信采集、载波(微功率)通信等工作。上行通信模块(GPRS)、M-BUS模块完成无线通信及本地维护等工作，电源模块提供集中器稳定可靠的供电。
附图2为满足户外IP54等级的模块化AMI集中器软件系统结构图。终端软件以嵌入式Linux为核心，应用功能的程序采用模块化设计，方便功能的加载和裁减，可以适用不同的客户需求和功能定制，具有较强的灵活性和可扩展性。遵循IEEE POSIX接口规范，符合软件工程规范。基于IEC62056标准使用COSEM接口对象,采用面向对象的方法来构建仪表的数据模型和功能模型,通过各个COSEM接口类对象之间的配合来完成某个特定功能。按照IEC-62056DLMS规范体系，构建统一的通信规约总线，支持IEC-62056DLMS，也支持IEC-60870-102规约、Q/GDW1376.1、DL645-1997/2007等规约体系,通信规范不再采用国内的698框架及645规约，同时考虑到与多家DLMS电表的互联互通。
附图3和图4为满足户外IP54等级的模块化AMI集中器模块化结构分解图。AMI集中器模块化结构，包括由底座13、上盖2、尾盖3、通信模块盒盖1、主处理板7、上行通信模块5、下行通信模块6、电源模块9、接线端子模块8、挂钩14、旋钮4、挡板11、密封条10、防护圈12、电池盒盖15、铅封16、等组成；采用全模块化结构，模块尺寸空间大，可兼容各种通信模块，生产与组装方便，防护性好，外壳防护等级达到IP54级别。硬件装置采用模块化设计，功能模块可自由组合、替换，可较为方便的对接口进行扩充。
附图5是满足户外IP54等级的模块化AMI集中器各接口及指示灯说明。对外接口有第一路RS485通讯接口17、第二路RS485通讯接口18、RS232通讯接口19、电源输入接口20、本地通讯RJ45口21、远程通讯RJ45口22、USB接口23、硬件防护按钮24(主要是功能切换、程序设置、密码)、尾盖开启门禁按钮25、复位按钮26、RJ45接口指示灯27、下行通信模块指示灯28、上行通信模块指示灯29。

Claims (5)

1.一种模块化AMI集中器，其特征在于，包括主处理板、下行通讯模块、上行通讯模块、接线端子模块、电源模块；所述下行通讯模块中集成M-BUS通信模块；
主处理板用以完成集中器的系统管理、任务调度、数据处理、数据计量、数据存储工作，
主处理板和下行通信模块完成抄表、脉冲采集、遥信采集、载波通信工作；
上行通信模块、M-BUS模块用以完成无线通信及本地维护工作；
电源模块用以提供供电。
2.根据权利要求1所述的模块化AMI集中器，其特征在于，还包括底座(13)、上盖(2)、尾盖(3)、通信模块盒盖(1)、挡板(11)；所述上盖(2)、尾盖(3)、通信模块盒盖(1)同时卡合在底座(13)上；且尾盖(3)与通信模块盒盖(1)分别连接并固定在上盖(2)的两端；所述上行通信模块(5)、下行通信模块(6)连接在主处理板(7)的一端并固定在底座(13)及通信模块盒盖(1)之间，接线端子模块(8)连接在主处理板(7)的另一端并固定在底座(13)及尾盖(3)之间；所述挡板(11)固定在底座(13)端部并挡在接线端子模块的端口外侧，且挡板(11)上具有与接线端子模块的端口一一对应的开口，每个开口上均设有防护圈(12)；所述底座(13)与上盖(2)、尾盖(3)、通信模块盒盖(1)卡合处设有密封条(10)。
3.根据权利要求2所述的模块化AMI集中器，其特征在于，所述接线端子模块(8)上设有第一路RS485通讯接口(17)、第二路RS485通讯接口(18)、RS232通讯接口(19)、电源输入接口(20)；所述上盖(2)上设有本地通讯RJ45口(21)、远程通讯RJ45口(22)、USB接口(23)、硬件防护按钮(24)、尾盖开启门禁按钮(25)、复位按钮(26)。
4.根据权利要求1或2或3所述的模块化AMI集中器，其特征在于，采用PLC、和/或RS485和/或RF方式采集电表的数据，然后再通过PSTN、和/或GPRS、和/或CDMA、和/或3G、和/或Wi-Fi、和/或光纤以太网通讯方式将电表数据上送到主站系统；采用的数据模型独立于通讯信道及通讯规约，采用IEC62056-61/62数据模型，所有计量数据遵循DLMS/COSEM标准，数据对象的标识用OBIS代码；PLC通信从网络层、应用层、LLC子层、MAC子层到物理层完全遵循IEC61334系列标准。
5.根据权利要求4所述的模块化AMI集中器，其特征在于，集中器在定时任务完成后，启动自动搜索表号功能，当台区内电能表发生信息变更时，对搜索后新增的电能表和减少的电能表分项列表，主动上报AMI主站。
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