CN107784822A - 一种红外电表数据采集设备、方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外电表数据采集设备、方法及系统。该设备包括红外接口单元、中央处理单元、电源单元和通信单元；所述红外接口单元与关口表连接，用于向所述关口表发送电能调取指令和接收其传回的电能数据；所述中央处理单元与红外接口单元和通信单元分别连接，用于将其编码的电能调取指令通过红外接口单元发出，并将红外接口单元接收的电能数据解码，且将解码后的电能数据经通信单元向外发送；所述电源单元与红外接口单元、中央处理单元和通信单元分别连接。本发明可以精确获取光伏电站实际发电量，不存在与电力调度数据存在误差，不与关口表进行任何电气连接，符合供电局规范要求，而且企业无需另配配电盘柜，有效降低运维企业成本。
Description
技术领域
本发明涉及电表数据采集装置领域，具体涉及一种红外电表数据采集设备、方法及系统。
背景技术
在很多光伏电站在设计和实施工程中，都未在交流配电柜内安装电表，只在并网点安装一台关口表，而这台关口表一般是用于电力调度数据传送用途，且一般情况下进行铅封处理，不允许接入其他设备。而在实际运维过程中，业主想要获得光伏电站中各个发电组件准确的发电量信息时，却发现逆变设备的发电量计量数据与实际发电量存在一定的精度误差，从而无法准确判断阵列的发电能力。这就导致数据分析和定量维护产生偏差，无法形成有效数据库。如果后续加装电表对于业主来说却较为繁杂：要在交流配电柜内加装互感设备、智能电表表头，补充监控测量点等。实施过程中不光要考虑的是现场是否具备有安装空间，而且该工程对于大多数企业来说都不愿意投入人力和物力来配合。为了解决以上难点，提供了一款关口表数据采集设备，可以精确获取光伏电站实际发电量，不存在与电力调度数据存在误差，不与关口表进行任何电气连接，符合供电局规范要求，而且企业无需另配配电盘柜，有效降低运维企业成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种红外电表数据采集设备、方法及系统。
为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种红外电表数据采集设备，包括红外接口单元、中央处理单元、电源单元和通信单元；
所述红外接口单元与关口表连接，用于向所述关口表发送电能调取指令和接收其传回的电能数据；
所述中央处理单元与红外接口单元和通信单元分别连接，用于将其编码的电能调取指令通过红外接口单元发出，并将红外接口单元接收的电能数据解码，且将解码后的电能数据经通信单元向外发送；
所述电源单元与红外接口单元、中央处理单元和通信单元分别连接，用于分别向其提供工作电源。
作为优选，所述红外接口单元与所述中央处理单元分体设置，并通过红外延长线与中央处理单元连接。
作为优选，所述红外延长线与RS-232转RS-485接口转换器连接，所述RS-232转RS-485接口转换器与中央处理单元和电源单元连接。
作为优选，所述中央处理单元包括微处理设备、RAM单元、ROM单元、Flash Memory单元和看门狗电路，所述RAM单元、ROM单元、Flash Memory单元和看门狗电路均集成在微处理设备内部。
作为优选，所述通信单元包括RS-485通信接口。
作为优选，所述电源单元的输入端为交流220伏输入，其输出端包括直流5V输出端和直流24V输出端，所述直流5V输出端与红外接口单元、中央处理单元和通信单元分别连接，所述直流 24V输出端用于对外供电。
作为优选，所述通信单元与中央处理单元之间还设有磁隔离芯片。
在第二方面，本发明提供了一种红外电表数据采集方法，包括以下步骤：
1）向关口表发送载有电能调取指令的红外信号；
2）接收反馈的载有电能数据的红外信号；
3）对接收的载有电能数据的红外信号进行解码，并将解码后的电能数据发送至主站。
在第三方面，本发明还提供了一种红外电表数据采集系统，包括多个具有红外接口的关口表、主站和多个上述的红外电表数据采集设备，每个关口表与一红外电表数据采集设备红外线连接，分别用以采集关口表的数据，多个红外电表数据采集设备分别与主站连接，用于分别将电表数据发送至主站。
作为优选，所述多个红外电表数据采集设备与所述主站之间分别设有一RS-485转USB接口转换器。
有益效果：本发明可以精确获取光伏电站实际发电量，不存在与电力调度数据存在误差，不与关口表进行任何电气连接，符合供电局规范要求，而且企业无需另配配电盘柜，有效降低运维企业成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的红外电表数据采集设备结构示意图；
图2是本发明实施例提供的红外电表数据采集系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种红外电表数据采集设备，该采集设备包括红外接口单元4、中央处理单元1、电源单元2和通信单元3。红外接口单元4与关口表6的红外接口通过红外线连接，来完成本采集设备与关口表6之间的通信，如本采集设备的红外接口单元4可以向关口表6发送电能调取指令，关口表6通过其红外接口收到电能调取指令，关口表6在接收到该指令后会通过其红外接口发出载有电能数据信息的红外信号，红外接口单元4可以接收该载有电能数据信号的红外信号。中央处理单元1与红外接口单元4和通信单元3分别连接，中央处理单元1用于将电能调取指令编码到红外信号上，然后将该红外信号发送给红外接口单元4，通过红外接口单元4将红外信号发出。中央处理单元1还用于将红外接口单元4接收的载有电能数据的红外信号解码，且将解码后的电能数据传送给通信单元3，经通信单元3向外发送。电源单元2与红外接口单元4、中央处理单元1和通信单元3分别连接，用于分别向其提供工作电源。
本发明实施例的红外接口单元4包括红外收发管，红外收发管的波长优选为940nm，红外信号的调制载波频率38KHz。
本发明实施例的中央处理单元1、电源单元2和通信单元3优选设置在一起，即设置在同一壳体的内部，红外接口单元4可以与中央处理单元1设置在一起，即红外接口单元4与中央处理单元设置在同一壳体的内部，但由于采集设备本体的尺寸较大，较难安装，并且红外接口单元4与关口表6的红外接口的距离与角度都有要求，现场会出现满足不了采集设备本体的安装条件，因此本发明实施例的红外接口单元4与中央处理单元1分体设置，并通过红外延长线与中央处理单元连接。红外接口单元4体积较小，且质量较轻，比较容易的就可以将其固定在关口表6的外侧或附近，只需保证红外接口单元4能保持与关口表6可进行红外通信。
现有技术中的红外接口单元4多为RS-232输出接口的，由于RS-232通信距离较短，且抗干扰能力较差，当红外接口单元4与中央处理单元的距离较远时，信号在传输过程中的衰减或受到干扰均会导致获取的电能数据出现误差，为确保测量的电能数据精确，将本发明实施例的红外延长线与RS-232转RS-485接口转换器5连接，RS-232转RS-485接口转换器5与中央处理单元1连接。将红外接口单元4发出的RS-232接口信号转换为RS-485接口信号传输。RS-232转RS-485接口转换器5还与电源单元2连接，电源单元2向RS-232转RS-485接口转换器5提供工作电源。
本发明实施例的中央处理单元1包括微处理设备、RAM单元、ROM单元、FlashMemory单元和看门狗电路，所述RAM单元、ROM单元、Flash Memory单元和看门狗电路均集成在微处理设备内部。CPU还集成了PWM捕获功能，本采集设备接收端利用PWM捕获功能采集红外接收管的波形，根据波形的高低电位，判断0,1状态，再根据0,1的组合及红外电表波形特点，实现由红外接收波形信息转换成数字信号，达到红外解码的目的。
本发明实施例的通信单元3可以采用现有技术中的多种方式通信，如采用RS-232接口或RS-485接口，RS-485通信线的电压差较低，电路芯片不易损坏，传输速率也较高，抗噪声干扰性好，因此优选采用RS-485接口通信。采用RS-485接口通信，RS-485通信接口还可以与无线通信设备连接，将电能数据通过无线的通信方式向外发送。
本发明实施例的电源单元2的输入端为交流220伏输入，其输出端包括直流5V输出端和直流24V输出端，直流5V输出端与红外接口单元4、中央处理单元1和通信单元3分别连接，分别向其提供直流5V工作电源，直流 24V输出端用于对外部辅助设备供电，如对上述实施例中的RS-232转RS-485接口转换器5供电。
为防止信号干扰，本发明实施例在通信单元3与中央处理单元1之间还设有磁隔离芯片，磁隔离芯片可以根据通信单元的类型选取不同类型的磁隔离芯片。
如图1所示，本发明实施例工作原理为：中央处理单元1将数字量的电能调取指令转换成高低电位并编码到红外载波上形成红外信号，该载有电能调取指令的红外信号通过红外接口单元4向外发送，由于红外接口单元4与电度表6的红外接口通过红外线连接，该电能调取指令被关口表6接收，根据关口表6的红外通信协议，关口表6在接收到电能调取指令后会通过红外接口向外射送载有电能数据的红外信号，该红外信号就被与关口表6连接的红外接口单元4接收，然后将该载有电能数据的红外信号传送至中央处理单元1，中央处理单元1将该载有电能数据的红外信号解码，得到包含电能数据的数字量信号，然后将包含电能数据的数字量信号通过通信单元远传至外部设备7，并最终传送至主站，供企业运维系统使用。
本领域技术人员可以理解，本发明实施例还提供了一种红外电表数据采集系统，如图2所示，该系统包括多个具有红外接口的关口表6、主站10和上述的红外电表数据采集设备8，每个关口表6与一红外电表数据采集设备8红外线连接，分别用以采集关口表6的电能数据，多个红外电表数据采集设备8分别与主站10连接，用于分别将电能数据发送至主站10。
由于主站上的RS-485接口的数量有限，不便于增加，且增加需要的成本较高，如图2所示，本发明实施例在多个红外电表数据采集设备8与主站10之间分别设有一RS-485转USB接口转换器9，将电能数据通过USB接口发送至主站。
为确保本采集设备采集电能功能正常和数据精确，本发明实施例另有一些安装要求，红外接口单元4与与其连接的关口表红外接口的距离优选不大于2米，红外接口单元4与与其连接的关口表红外接口的角度不大于15°。红外电表数据采集设备与与其连接的关口表的距离优选不大于20米，红外电表数据采集设备与主站的距离优选不大于200米。
综上所述，本发明实施例解决光伏企业运维系统中发电量采集不精准的问题，可以精确获取光伏电站实际发电量，不存在与电力调度数据存在误差，不与关口表进行任何电气连接，符合供电部门关口表铅封规定，符合供电局规范要求，而且企业无需另配配电盘柜及复杂现场施工，有效降低运维企业成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种红外电表数据采集设备，其特征在于，包括红外接口单元、中央处理单元、电源单元和通信单元；
所述红外接口单元与关口表连接，用于向所述关口表发送电能调取指令和接收其传回的电能数据；
所述中央处理单元与红外接口单元和通信单元分别连接，用于将其编码的电能调取指令通过红外接口单元发出，并将红外接口单元接收的电能数据解码，且将解码后的电能数据经通信单元向外发送；
所述电源单元与红外接口单元、中央处理单元和通信单元分别连接，用于分别向其提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的红外电表数据采集设备，其特征在于，所述红外接口单元与所述中央处理单元分体设置，并通过红外延长线与中央处理单元连接。
3.根据权利要求2所述的红外电表数据采集设备，其特征在于，所述红外延长线与RS-232转RS-485接口转换器连接，所述RS-232转RS-485接口转换器与中央处理单元和电源单元连接。
4.根据权利要求1所述的红外电表数据采集设备，其特征在于，所述中央处理单元包括微处理设备、RAM单元、ROM单元、Flash Memory单元和看门狗电路，所述RAM单元、ROM单元、Flash Memory单元和看门狗电路均集成在微处理设备内部。
5.根据权利要求1所述的红外电表数据采集设备，其特征在于，所述通信单元包括RS-485通信接口。
6.根据权利要求1所述的红外电表数据采集设备，其特征在于，所述电源单元的输入端为交流220伏输入，其输出端包括直流5V输出端和直流24V输出端，所述直流5V输出端与红外接口单元、中央处理单元和通信单元分别连接，所述直流 24V输出端用于对外供电。
7.根据权利要求1所述的红外电表数据采集设备，其特征在于，所述通信单元与中央处理单元之间还设有磁隔离芯片。
8.一种红外电表数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）向关口表发送载有电能调取指令的红外信号；
2）接收反馈的载有电能数据的红外信号；
3）对接收的载有电能数据的红外信号进行解码，并将解码后的电能数据发送至主站。
9.一种红外电表数据采集系统，其特征在于，包括多个具有红外接口的关口表、主站和多个权利要求1至7任意之一所述的红外电表数据采集设备，每个关口表与一红外电表数据采集设备红外线连接，分别用以采集关口表的数据，多个红外电表数据采集设备分别与主站连接，用于分别将电表数据发送至主站。
10.根据权利要求9所述的红外电表数据采集系统，其特征在于，所述多个红外电表数据采集设备与所述主站之间分别设有RS-485转USB接口转换器。
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