CN106960558B - 一种融合多种通信方式的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种融合多种通信方式的装置,包括双模通信模块、M‑BUS总线、RS‑485总线、LED指示模块、数据存储、实时时钟和中央处理单元,该中央处理单元采用Cortex‑M3核心处理芯片,负责整个装置数据处理和存储,采用8M外部时钟组成最小CPU系统,具有UART、SPI、IIC等串行通信接口,实现不同表计数据收发、转换,通过常规IO接口实现各种外设控制。本发明的优点:本装置能同时对电表、水表、气表、热表等表计的数据进行采集,实现多表一体化采集功能,消除数据壁垒,实现信息共享;本装置融合了宽带电力线、微功率无线、M‑BUS总线、RS‑485总线和红外通信等多种通信方式,现场应用约束小,选择余地大,组网方式灵活,给施工调试带来极大方便。

Description

一种融合多种通信方式的装置
技术领域
本发明涉及一种通信装置,尤其是一种融合多种通信方式的装置。
背景技术
已有各通信装置存在以下不足:
1、已有通信装置通信方式单一、现场要求苛刻,无法满足多样化的应用需求,尤其是老住宅小区,信息采集点错综复杂,单一技术应用面临极大挑战;
2、已有通信装置组网灵活性小,一旦建设完成,新增、扩容难度大,存在信号盲区,无法满足采集全覆盖的要求;
3、已有通信装置缺少M_BUS总线接口,无法为有线水气热等无源表计供电并与其通信,不能实现电水气热表一体化多表采集;
4、已有通信装置现场使用分散,电水气热表计采集各自为政,重复施工,建设成本高,维护难度大;
5、已有通信装置各自组网,自成体系,无法实现用户信息共享,形成信息壁垒。
发明内容
本发明的目的提供一种满足了现行用户多样化表计采集需求的融合多种通信方式的装置,解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
为解决上述问题,本发明的技术方案为:一种融合多种通信方式的装置,其创新点在于:包括
一双模通信模块,该双模通信模块由宽带电力线载波通信单元和微功率无线通信单元组成;
一M-BUS总线,该M-BUS总线是一种半双工通信总线,该M-BUS总线在数据传输的同时负责为从站提供电源;
一RS-485总线,该RS-485总线是一种串行通信线;
一红外通信,该红外线通信是一种利用红外线传输信息的通信方式;
一LED指示模块,该指示灯用于显示装置工作状态,包括运行、告警、上行收发和下行收发;
一数据存储,该数据存储主要用于存储表计参数配置信息和表计数据冻结;
一实时时钟,该实时时钟用于装置时钟校时,保持系统时钟一致性;
一中央处理单元,该中央处理单元采用Cortex-M3核心处理芯片,负责整个装置数据处理和存储,采用8M外部时钟组成最小CPU系统,具有UART、SPI、IIC等串行通信接口,实现不同表计数据收发、转换,通过常规IO接口实现各种外设控制。
在一些实施方式中,双模通信模块包括宽带载波通信单元和微功率无线通信单元。
本发明的优点:本装置能同时对电表、水表、气表、热表等表计的数据进行采集,实现多表一体化采集功能,消除数据壁垒,实现信息共享;
本装置融合了宽带电力线、微功率无线、M-BUS总线、RS-485总线和红外通信等多种通信方式,现场应用约束小,选择余地大,组网方式灵活,给施工调试带来极大方便;
本装置可为M-BUS表计提供电源,表计可完全从总线取电或者由总线和电池一起供电,解决了无源表计电源消耗问题,延长了电池使用寿命,降低了表计维护成本;
本装置双模通信模块可与水气热表微功率子模块形成点对多点星形网络,该微功率子模块不参与组网,采用周期性开窗侦听空中信号的方式与双模模块进行通信,最大限度减少了无源表计的通信能耗,延长了表计使用年限;
本装置将水气表公司与电网企业数据采集业务进行融合,避免重复建设,减少施工给居民带来的不便,大大提高了数据自动采集业务推广的可行性;
本装置的推广使用,改变了传统电水气热表公司各自为政的局面,促进融合发展,走信息共享道路,为全方位的能效管理平台建设提供技术支撑。
附图说明
图1为一种融合多种通信方式的装置硬件框图。
图2为M-BUS总线主站端口唤醒图。
图3为M-BUS总线码流图。
图4为M-BUS总线实现原理图。
图5为一种融合多种通信方式的装置功能图。
具体实施方式
如图1所示,一种融合多种通信方式的装置主要由以下组成;
1)双模通信模块:本装置内置一个双模通信模块,该模块由宽带电力线载波通信单元和微功率无线通信单元组成,宽带载波通信单元采用针对低压配电电力线网络优化的OFDM物理层宽带通信技术,工作频率范围为2~12.5MHz,物理层通信速率大于10MHz;微功率无线通信单元采用470MHz-510MHz专业计量频段,GFSK调制方式,发射功率小于50mW,通信速率为10Kbps,能有效满足短距离无线通信的各项技术要求;该双模模块分别兼容了本地宽带载波通信网络和本地微功率无线通信网络,克服了现有单一宽带载波通讯在电源质量较差线路上传输成功率不高和单一微功率无线对空间要求高等缺点,适用于更多信息采集场合,在电源质量较差环境模块配置为微功率无线通讯方式,在所处环境密闭空间较多时配置为载波通讯方式,大大提高了数据传输成功率;此外,该微功率无线通信单元还与周围低功耗无线水气热表组成点对多点星形网络,采集低功耗无线水气热表数据,降低低功耗表计电源消耗,延长表计使用年限;(与现有通信方式区别:该模块取宽带载波和微功率无线通信各自优点,可根据现场进行配置;此外,微功率通信单元与低功耗无线表计通信为新增功能)
2)M-BUS总线:M-BUS总线是一种半双工通信总线,该总线在数据传输的同时负责为从站提供电源,也称电源总线,通信时采用主从方式,主站向从站传输的信号采用电压值的变化来表示,从站向主站传输的信号采用电流值的变化来表示,该总线上各节点连接不分正负,无极性要求,能有效解决水气热等表计无法取电的问题;该装置配置有2路M-BUS总线主站端口和1路从站端口,能实现从站数据到主站数据的实时转换;针对现有M-BUS总线主站端短时间唤醒通信成功率低和长时间供电功耗高等问题,该装置M-BUS总线主站端采用首次唤醒延时通信及通信成功后延时下电的方式,在从M-BUS总线主站端口抄收数据时,先对该总线上电1.5s,再发送抄读数据帧,M-BUS表计回复成功后延迟40s再下电,如40s内有下一帧抄表数据,则不进行上电唤醒操作,直接抄表,循环进行直到所有M-BUS表计抄读完成后延迟40s下电,该唤醒方式既解决了M-BUS总线主站端持续供电功耗高问题,又有效避免了首次唤醒抄表失败的情况。
M-BUS总线电路,M-BUS总线上传输的数据位定义如下:(1)由主站向从站传输的信号采用电压值的变化来表示,即主站向从站发送的数据码流是一种电压脉冲序列,用+36V表示逻辑1,用+24V表示逻辑0。在稳态时,线路将保持逻辑1状态,图3上半部分所示为由主站向终端从站传输的数据码流图。(2)从站向主站传输的信号采用电流值的变化来表示,即由从站向主站发送的数据码流是一种电流脉冲序列,通常用1.5mA的电流值表示逻辑1,当传输0时,由从站控制使电流值增加11-20mA。图3下半部分所示为由从站向主站传输数据的码流图。
针对M-BUS总线传输原理,该装置选用全新M-BUS大功率收发电路,发送时由大电流运算放大器调制电压输出,接收时由运放处于比较输入模式,采样从端发送电路;选择不同的运算放大器,可实现不同级别带载数量;M-BUS总线原理图如图4所示。
唤醒流程如图2所示;区别:现有设备很少使用该M-BUS总线接口,基本没有同时具有M-BUS总线主站接口和从站接口的设备,同时现行的M-BUS总线主机接口基本采用持续供电方式,设备功耗高,能源浪费严重。
3)RS485总线:RS-485总线是一种常见的串行通信线,采用差分信号进行数据传输,具有接入节点多、传输距离远、抗干扰能力强等特点;该装置有1路RS485总线接口,与现有设备单一抄表相比,该接口复合了抄表、数据转发、参数设置和软件升级等功能,大大提高了该装置的适用性和维护性。该接口默认工作在上行通信模式,接抄表站时可进行抄表数据转发,接485转TTL串口工具发送升级命令可进入升级模式,发送参数设置命令可设置相应参数,发送功能切换命令可切换为下行抄表功能,使该总线性能得到全面发挥。
4)红外通信:红外线通信是一种利用红外线传输信息的通信方式,红外线波长范围为0.70μm~1mm,载波频率为38KHz。
5)LED指示模块:指示灯主要用于显示装置工作状态,包括运行、告警、上行收发和下行收发。
6)数据存储:数据存储主要用于存储表计参数配置信息和表计数据冻结。
7)实时时钟:时钟部分用于装置时钟校时,保持系统时钟一致性。.
8)中央处理单元:中央处理单元采用Cortex-M3核心处理芯片,负责整个装置数据处理和存储,采用8M外部时钟组成最小CPU系统,具有UART、SPI、IIC等串行通信接口,实现不同表计数据收发、转换,通过常规IO接口实现各种外设控制,是装置的核心部分。
该装置工作原理如下:
1)电表采集:该装置可通过微功率无线或RS485总线方式实现电表采集功能,通信规约兼容DLT645规约_2007版和1997版,抄读数据类型包括当前实时数据、告警数据和历史冻结数据。
2)水表采集:水表采集可通过微功率无线、M-BUS总线主站或RS485总线实现,通信规约有CJ/T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》、DLT645规约_2007版和1997版及各厂家自有协议,抄读数据类型包括当前累计流量和结算日累计流量。
3)气表采集:气表采集主要使用采用内置微功率无线模块的方式实现,该模块通过周期性循环开窗检测空中无线信号,根据接收数据决定是否进行处理,通信规约主要为CJ/T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》,抄收数据类型包括当前累计流量和结算日累计流量。
4)热表采集:热表采集主要采用M-BUS总线主站方式实现,通信规约主要为CJ/T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》,抄收数据类型包括当前累计流量和结算日累计流量。
5)协议转换:协议转换器能自适应多种表计规约要求,将上级集中器的抄表报文转换为表计所能识别的规约报文下发抄表,成功抄表后,再将表计回复的报文转换为集中器规约报文进行回复。
6)数据传输:该装置上行采用电力线宽带载波、M-BUS总线从端和红外通信方式,下行有微功率无线、M-BUS总线主端及RS485总线方式,实现数据自上而下和自下而上的传输过程,能解决多个上行通道抄表时的冲突。
7)数据存储:该装置存储表计数据包括日冻结数据、月冻结数据和告警事件等。
8)报文转发:该装置可根据集中器要求,实现电水气热表报文透明转发,并根据上行报文切换合适的波特率进行抄表。
9)远程供电:M-BUS总线主站在对远程从站进行通信的同时,为该总线上所有从站提供22V以上、2mA电源,供从站抄读表计数据和数据传输使用。
以上所述仅是本发明的优选方式,应当指出,对于本领域普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干相似的变形和改进,这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种融合多种通信方式的装置,其特征在于:包括
一双模通信模块,该双模通信模块由宽带电力线载波通信单元和微功率无线通信单元组成;
一M-BUS总线,该M-BUS总线是一种半双工通信总线,该M-BUS总线在数据传输的同时负责为从站提供电源;
一RS-485总线,该RS-485总线是一种串行通信线;
一红外通信,该红外线通信是一种利用红外线传输信息的通信方式;
一LED指示模块,该指示灯用于显示装置工作状态,包括运行、告警、上行收发和下行收发;
一数据存储,该数据存储主要用于存储表计参数配置信息和表计数据冻结;
一实时时钟,该实时时钟用于装置时钟校时,保持系统时钟一致性;
一中央处理单元,该中央处理单元采用Cortex-M3核心处理芯片,负责整个装置数据处理和存储,采用8M外部时钟组成最小CPU系统,具有UART、SPI、IIC串行通信接口,实现不同表计数据收发、转换,通过常规IO接口实现各种外设控制;
数据传输:上行采用电力线宽带载波、M-BUS总线从端和红外通信方式,下行有微功率无线、M-BUS总线主端及RS485总线方式,实现数据自上而下和自下而上的传输过程;
M-BUS总线主站端首次唤醒延时通信及通信成功后延时下电的方式:
在从M-BUS总线主站端口抄收数据时,先对该总线上电1.5s,再发送抄读数据帧,M-BUS表计回复成功后延迟40s再下电,如40s内有下一帧抄表数据,则不进行上电唤醒操作,直接抄表,循环进行直到所有M-BUS表计抄读完成后延迟40s下电。
2.根据权利要求1所述的一种融合多种通信方式的装置,其特征在于:所述双模通信模块包括宽带载波通信单元和微功率无线通信单元。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106960558B (zh) * 2017-03-10 2020-01-21 深圳市国电科技通信有限公司 一种融合多种通信方式的装置
CN107833452B (zh) * 2017-11-15 2019-11-19 安徽南瑞中天电力电子有限公司 一种mbus总线强带载能力ⅲ型、ⅳ型采集器
CN108492544A (zh) * 2018-04-08 2018-09-04 安特仪表集团有限公司 高速载波通信装置及系统
CN108710598B (zh) * 2018-04-28 2022-02-22 全球能源互联网研究院有限公司 一种芯片架构
CN109754591A (zh) * 2018-12-21 2019-05-14 湖南常德牌水表制造有限公司 一种抄表系统及抄表方法
CN110060456A (zh) * 2019-03-27 2019-07-26 山东德源电力科技有限公司 基于无线和高速载波的数据传输方法、装置及相关系统
CN110568236B (zh) * 2019-07-24 2022-04-15 浙江华云信息科技有限公司 一种低功耗的智能电能表通信仓
CN111813728B (zh) * 2020-09-02 2021-01-15 湖南慧明谦信息技术有限公司 一种单串口复用方式实现的多总线、多信道接口
CN114827223B (zh) * 2022-05-10 2023-08-08 哈尔滨圣昌科技开发有限公司 一种智能管线远程设备的控制系统及其操作方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2706733A1 (en) * 2012-09-07 2014-03-12 There Corporation OY Method for suspending traffic in control system of mesh network
CN204089806U (zh) * 2014-09-16 2015-01-07 宁夏赛文节能设备制造有限公司 低功耗主机mbus收发控制电路
CN106781399A (zh) * 2017-01-11 2017-05-31 安徽汉威电子有限公司 一种低功耗无线抄表中继单元

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8665061B2 (en) * 2009-08-05 2014-03-04 Electro Industries/Gauge Tech Intelligent electronic device having user-authenticating capabilities
CN202230599U (zh) * 2011-09-14 2012-05-23 山东同天电子有限公司 能源管理采集器
CN105322981B (zh) * 2014-06-30 2018-05-25 深圳友讯达科技股份有限公司 一种双模异构通信装置
CN204129936U (zh) * 2014-09-04 2015-01-28 烟台腾联信息科技有限公司 远程燃气抄表系统
CN204965713U (zh) * 2015-07-10 2016-01-13 珠海慧信微电子有限公司 基于电力线宽带载波通信的多信道数据采集器
CN204833686U (zh) * 2015-08-13 2015-12-02 国网辽宁省电力有限公司 一种基于ofdm电力线载波和无线的双模抄表系统
CN105788206A (zh) * 2016-01-07 2016-07-20 江苏省电力公司电力科学研究院 一种基于双模通信的用电信息采集系统及其方法
CN105656501A (zh) * 2016-02-01 2016-06-08 华电智连信达科技(北京)有限公司 一种多模通信装置及多模通信方法
CN205354304U (zh) * 2016-02-01 2016-06-29 湖南威铭能源科技有限公司 用于多类型计量表计的通信接口转换器
CN205983452U (zh) * 2016-06-07 2017-02-22 贵州电网有限责任公司贵阳供电局 一种基于tc‑bus的通信接口转换器
CN205959384U (zh) * 2016-08-29 2017-02-15 中国电力科学研究院 一种集成式数据采集装置
CN106205101A (zh) * 2016-09-28 2016-12-07 申丽 一种用于集抄系统并兼容欧标协议的m‑bus通信接口转换器
CN106960558B (zh) * 2017-03-10 2020-01-21 深圳市国电科技通信有限公司 一种融合多种通信方式的装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2706733A1 (en) * 2012-09-07 2014-03-12 There Corporation OY Method for suspending traffic in control system of mesh network
CN204089806U (zh) * 2014-09-16 2015-01-07 宁夏赛文节能设备制造有限公司 低功耗主机mbus收发控制电路
CN106781399A (zh) * 2017-01-11 2017-05-31 安徽汉威电子有限公司 一种低功耗无线抄表中继单元

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Publication number Publication date
WO2018161545A1 (zh) 2018-09-13
CN106960558A (zh) 2017-07-18

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