CN106940523A - 一种基于低频时码技术的授时装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于低频时码技术的授时装置，包括：信号解调模块和数据处理模块，所述信号解调模块包括磁棒天线、信号调制单元、第一主控单元，所述磁棒天线通过所述信号调制单元与所述第一主控单元相连；所述数据处理模块包括第二主控单元；所述第一主控单元与所述第二主控单元进行通信。本发明实施例公开的一种基于低频时码技术的授时装置，有如下优点：所有终端设备可以进行统一校时，校时信号覆盖范围广泛。无需网络连接和人工干预，每天24小时自动校时。授时精度高，无累计误差。节省RTC相关电路，仅增加可靠的低频时码接收电路，节省了成本。本发明实施例提出的授时装置，解决了智能电网终端因计时不准导致的用户计费不准等问题。
Description
技术领域
本发明涉及数据业务技术领域，尤其涉及一种基于低频时码技术的授时装置。
背景技术
目前智能电表维持时间精度主要依靠RTC(Real-Time Clock，实时时钟)时钟芯片计时和主站授时，RTC以晶振频率为时钟基准，精度随温度变化有一定的偏差，长时间运行后会造成较大的累计误差，通过主站下发授时可以纠正时间偏差。
智能电表中的RTC主要负责提供高精准度的时钟及基本的日历功能，目前RTC时钟会用于分时计费和远程集抄系统的计时，其1HZ需要的精度约为10ppm(parts permillion，每百万单位，表示频率偏差)。如果误差大于该值，将导致电能的分段计费或超标过程中产生的电量数据不准确，由此带来的误差对用户或供电单位都可能造成较大的损失，因此智能电表对RTC精度要求较高。
当智能电表未接入电网或者在运行中停电时，其正常运行的电能是由表中的电池提供，RTC在断电情况下依然要保证正常工作，因此对其功耗要求较高。当智能电表接入用户用电采集系统中后，构成由主站、集中器、采集器、智能电表组成的网络。主站可以通过多种方式获得准确时间，并通过网络向智能电表发送校时命令，智能电表收到主站命令后校对本地时间，从而消除RTC芯片的累计误差，实现精确计量的目标。
现有的智能电表授时方式依赖于本地RTC精度和用电信息采集系统的网络，由于智能电表在全国的部署环境差别巨大，而RTC模块对温度变化又非常敏感，为了解决芯片的温度漂移问题，需要对晶体振荡器进行温度补偿，同时封装条件、半导体工艺都会对RTC精度产生影响。基于上述各种因素，高精度、一致性好、良品率高的RTC芯片在电表中很难实现。
在电表授时不准的情况下，可以通过用电信息采集系统网络进行校时，该系统由主站、集中器、采集器、智能电表等构成，来自主站的校时命令能够可靠的传递到集中器、采集器，然而在网络的最末端却可能出现各种问题。由于集中器和电表间的信道形式多样，例如RS485、微功率无线、MBUS、窄带载波等等，这些通信方式会因为各种原因导致信道故障无法完成校时命令。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术存在以下技术问题：由于上述各种原因导致的电表本地时钟不准的情况，在已运行的电表中出现的概率已经超过10％，因此现有技术中缺乏一种对智能电表进行授时的可靠方法。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何提供一种准确性高的智能电网终端授时机制。
为解决以上技术问题，本发明提供一种装置，包括：信号解调模块和数据处理模块，所述信号解调模块包括磁棒天线、信号调制单元、第一主控单元，所述磁棒天线通过所述信号调制单元与所述第一主控单元相连；所述数据处理模块包括第二主控单元；所述第一主控单元与所述第二主控单元进行通信；所述磁棒天线耦合接收到的低频时码授时系统的授时信号，并将所述授时信号发送到信号调制单元；所述信号调制单元对所述授时信号进行调制，并将调制后的授时信号发送到第一主控单元；所述第一主控单元对调制后的授时信号进行解调，得到时间信息，并将所述时间信息发送到所述第二主控单元；所述第二主控单元检测到所述时间信息符合预设要求时，授时成功，将所述时间信息发送到电网终端。
在一种可能的实现方式中，所述第二主控单元分别统计授时成功的次数和授时失败的次数。
在一种可能的实现方式中，所述数据处理模块还包括：存储单元，所述存储单元与所述第二主控单元进行通信，所述存储单元用于存储授时成功时的时间信息和所述授时信号的信号强度。
在一种可能的实现方式中，所述数据处理模块还包括：显示单元，所述显示单元与所述第二主控单元进行通信，所述显示单元用于显示授时成功时的时间信息。
在一种可能的实现方式中，所述信号解调模块还包括：第一电源模块，所述第一电源模块为所述信号解调模块进行供电。
在一种可能的实现方式中，所述数据处理模块还包括：第二电源模块，所述第二电源模块为所述数据处理模块进行供电。
在一种可能的实现方式中，所述数据处理模块还包括：按键，所述按键与所述第二主控单元相连。
在一种可能的实现方式中，所述第一主控单元通过I2C总线与所述第二主控单元进行通信。
在一种可能的实现方式中，所述电网终端为以下任意一种或多种：电能表、集中器、采集器、故障指示器。
本发明实施例公开的一种基于低频时码技术的授时装置，基于低频时码信号对电网终端设备进行校时，相比于传统的方法，有如下优点：所有终端设备可以进行统一校时，校时信号覆盖范围广泛。无需网络连接和人工干预，每天24小时自动校时。授时精度高，无累计误差。节省RTC相关电路，仅增加可靠的低频时码接收电路，节省了成本。本发明实施例提出的授时装置，解决了智能电网终端因计时不准导致的用户计费不准等问题。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。
图1示出本发明实施例的低频时码授时系统的时钟信号传播拓扑图；
图2示出本发明实施例的BPC主站的局端低频时码电波发送范围示意图；
图3示出本发明实施例的授时装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
本发明实施例公开的授时装置采用低频时码授时系统的授时信号，低频时码授时系统基本架构由“低频时码发射局端”与电能表端“低频时码接收模块”构成，是国际电信联盟(ITU，International Telecommunication Union)长期推荐的一项授时技术。通信信道天波为地面到底层平流层，天波传输距离3000km，地波传输距离为1500km，在地表传播。低频时码(电波)授时精度为10E-4秒，加入扩频编码后可达到10E-6秒。低频时码授时系统的架构如图1所示。
低频时码授时系统的基站部分利用河南商丘BPC主站，如图2所示，为中国河南BPC主站的局端低频电波时码发送范围示意图。低频时码主站在1000km～1500km的覆盖较好，最广可以覆盖到2500km范围。
在本发明实施例中，授时信号每帧周期为20秒，每分钟发送3帧信号，并将每分钟分为三个时间段(0至19秒，20至39秒，40至59秒)，使每帧各占一个时间段。每秒以一个不同宽度的低电平或高电平表示时间信息(与解调时0、1的表示方法选取有关)，时间信息“分”、“时”、“日”、“月”、“年”、“星期”等以秒脉冲不同的组合嵌入到每帧信号中。
如图3所示，本发明实施例的一种基于低频时码技术的授时装置，包括：信号解调模块1和数据处理模块2，分别完成低频授时信号的接收解调和数据处理分析功能。所述信号解调模块1包括磁棒天线11、信号调制单元12、第一主控单元13，所述磁棒天线11通过所述信号调制单元12与所述第一主控单元13相连；所述数据处理模块2包括第二主控单元21；所述第一主控单元13与所述第二主控单元21进行通信。
所述磁棒天线11耦合接收到的低频时码授时系统的授时信号，并将所述授时信号发送到信号调制单元12；所述信号调制单元12对所述授时信号进行调制，并将调制后的授时信号发送到第一主控单元13；所述第一主控单元对调制后的授时信号进行解调，得到时间信息，并将所述时间信息发送到所述第二主控单元21；所述第二主控单元21检测到所述时间信息符合预设要求时，授时成功，将所述时间信息发送到电网终端。
在一种可能的实现方式中，所述第二主控单元21分别统计授时成功的次数和授时失败的次数。
在一种可能的实现方式中，所述数据处理模块2还包括：存储单元22，所述存储单元22与所述第二主控单元21进行通信，所述存储单元22用于存储授时成功时的时间信息和所述授时信号的信号强度。
在一种可能的实现方式中，所述数据处理模块2还包括：显示单元23，所述显示单元23与所述第二主控单元21进行通信，所述显示单元23用于显示授时成功时的时间信息。
在一种可能的实现方式中，所述信号解调模块1还包括：第一电源模块14，所述第一电源模块14为所述信号解调模块1进行供电。
在一种可能的实现方式中，所述数据处理模块2还包括：第二电源模块24，所述第二电源模块24为所述数据处理模块2进行供电。
在一种可能的实现方式中，所述数据处理模块2还包括：按键25，所述按键25与所述第二主控单元2相连。
在一种可能的实现方式中，所述第一主控单元13通过I2C总线与所述第二主控单元21进行通信。
在一种可能的实现方式中，所述电网终端为以下任意一种或多种：电能表、集中器、采集器、故障指示器。
以下对本发明实施例提供的一种基于低频时码技术的授时装置的授时过程进行详细说明：
步骤1：数据处理模2通过通讯接口的FORCE信号线向信号解调模块1发送启动授时命令信号。
步骤2：信号解调模块1开始启动接收工作，进入授时信号接收状态。
步骤3：磁棒天线11耦合接收到的外部微弱的低频时码授时系统的授时信号。
步骤4：信号调制单12对授时信号进行调制，然后将调制后的授时信号输入第一主控单元13。
步骤5：第一主控单元13根据帧格式(脉冲频率)对调制后的授时信号进行解调。
步骤6：解调成功后，信号解调模块1通过信号线在当前时间秒的0时刻向数据处理模块2发送授时完成信号，解调出来的时间信息以规定的通讯格式通过I2C总线传送给数据处理模块2。
步骤7：数据处理模2检查接收到的时间信息是否符合预设要求(如是否符合预设的数据格式、校验位是否正确等)。
步骤8：数据处理模2统计授时成功和失败的次数，如果授时成功就将时间和信号强度等信息存储到存储单元22，并在显示单元23上循环显示。
在上述从接收授时信号到信号解调的整个过程中，解调出来的时间信息与授时系统发送过来的授时信号几乎是同步的，因此不存在长时间延时的问题。在授时装置授时成功后，可以将得到的时间信息通过I2C总线传输给电网终端MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)。本发明实施例的电网终端包括但不限于：电能表、集中器、采集器、故障指示器等。
本发明实施例公开的一种基于低频时码技术的授时装置，基于低频时码信号对电网终端设备进行校时，相比于传统的方法，有如下优点：所有终端设备可以进行统一校时，校时信号覆盖范围广泛。无需网络连接和人工干预，每天24小时自动校时。授时精度高，无累计误差。节省RTC相关电路，仅增加可靠的低频时码接收电路，节省了成本。本发明实施例提出的授时装置，解决了智能电网终端因计时不准导致的用户计费不准等问题。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
Claims (9)
1.一种基于低频时码技术的授时装置，其特征在于，包括：信号解调模块和数据处理模块，所述信号解调模块包括磁棒天线、信号调制单元、第一主控单元，所述磁棒天线通过所述信号调制单元与所述第一主控单元相连；
所述数据处理模块包括第二主控单元；所述第一主控单元与所述第二主控单元进行通信；
所述磁棒天线耦合接收到的低频时码授时系统的授时信号，并将所述授时信号发送到信号调制单元；
所述信号调制单元对所述授时信号进行调制，并将调制后的授时信号发送到第一主控单元；
所述第一主控单元对调制后的授时信号进行解调，得到时间信息，并将所述时间信息发送到所述第二主控单元；
所述第二主控单元检测到所述时间信息符合预设要求时，授时成功，将所述时间信息发送到电网终端。
2.根据权利要求1所述的授时装置，其特征在于，所述第二主控单元分别统计授时成功的次数和授时失败的次数。
3.根据权利要求1所述的授时装置，其特征在于，所述数据处理模块还包括：存储单元，所述存储单元与所述第二主控单元进行通信，所述存储单元用于存储授时成功时的时间信息和所述授时信号的信号强度。
4.根据权利要求1所述的授时装置，其特征在于，所述数据处理模块还包括：显示单元，所述显示单元与所述第二主控单元进行通信，所述显示单元用于显示授时成功时的时间信息。
5.根据权利要求1所述的授时装置，其特征在于，所述信号解调模块还包括：第一电源模块，所述第一电源模块为所述信号解调模块进行供电。
6.根据权利要求1所述的授时装置，其特征在于，所述数据处理模块还包括：第二电源模块，所述第二电源模块为所述数据处理模块进行供电。
7.根据权利要求1所述的授时装置，其特征在于，所述数据处理模块还包括：按键，所述按键与所述第二主控单元相连。
8.根据权利要求1所述的授时装置，其特征在于，所述第一主控单元通过I2C总线与所述第二主控单元进行通信。
9.根据权利要求1所述的授时装置，其特征在于，所述电网终端为以下任意一种或多种：电能表、集中器、采集器、故障指示器。
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