CN108492544A - 高速载波通信装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能电能表抄表技术领域，提供一种高速载波通信装置及系统，所述装置包括：通信接口、整流模块及主控芯片，所述通信接口、整流模块均与所述主控芯片电连接；所述通信接口用于获取所述电能表采集的抄读数据，并发送至所述主控芯片；所述主控芯片用于将所述抄读数据按照预设协议封装成抄读数据包，并利用所述整流模块将所述抄读数据包调制输出。本发明采用高速载波通信装置，解决没有GPRS/CDMA信号的偏远地区和地下室无法自动抄表的问题，同时减少了GPRS等通讯维护费用。

Description

高速载波通信装置及系统

技术领域

本发明涉及智能电能表抄表技术领域，具体而言，涉及一种高速载波通信装置及系统。

背景技术

随着我国智能电网建设步伐不断加进，各种AMR自动抄表系统也逐步取代了传统的人工抄表方式。微功率无线、电力载波、GPRS及CDMA等等技术也让智能电网的集抄系统趋近完美。特别是上行通讯中移动GPRS/CDMA网络技术以其频带宽，传输速率高，传输距离远，抗干扰高性能高及安装方便等等优点在国网上得到广泛的应用。然而针对一些没有GPRS/CDMA信号的偏远地区和地下室无法自动抄表，以及每年国网都要固定投入大量资金用于GPRS等通讯维护等等问题依然存在。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种高速载波通信装置及系统，一方面用以解决没有GPRS/CDMA信号的偏远地区和地下室无法自动抄表的问题，同时也可以减少GPRS等通讯维护费用。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例还提供了一种高速载波通信装置，所述高速载波通信装置与电能表电连接，高速载波通信装置包括通信接口、整流模块及主控芯片，所述通信接口、整流模块均与主控芯片电连接，通信接口用于获取电能表采集的抄读数据，并发送至主控芯片；主控芯片用于将抄读数据按照预设协议封装成抄读数据包，并利用整流模块将抄读数据包调制输出。

第二方面，本发明实施例还提供了一种高速载波通信系统，所述高速载波通信系统包括上述的高速载波通信装置，所述高速载波通信系统还包括电能表，高速载波通信装置安装于电能表上，且与电能表电连接；电能表用于采集抄读数据并发送至高速载波通信装置；高速载波通信装置用于将抄读数据按照预设协议封装成抄读数据包并调制输出。

相对现有技术，本发明实施例提供的一种高速载波通信装置及系统，首先通信接口获取电能表采集的抄读数据，并发送至主控芯片，主控芯片将接收到的抄读数据按照预设协议封装成抄读数据包，并利用整流模块将抄读数据包调制输出。与现有技术相比，本发明实施例利用高速载波通信装置，实现了抄读数据的高速载波传输，一方面解决了没有GPRS/CDMA信号的偏远地区和地下室无法自动抄表的问题，另一方面由于减少了电力设备上的GPRS通信模块，因此减少了GPRS等通信维护费用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的高速载波通信装置应用场景的方框示意图。

图2示出了本发明实施例提供的高速载波通信装置的方框示意图。

图3示出了本发明实施例提供的高速载波通信系统的第一方框示意图。

图4示出了本发明实施例提供的高速载波通信系统的第二方框示意图。

图标：100-主站；101-存储模块；102-指示模块；103-主控芯片；104-通信接口；105-整流模块；200-高速载波通信装置；300-主集中器；400-电网；500-电能表；600-中继器；700-从集中器；800-采集器；900-485电能表。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

请参照图1，图1示出了本发明实施例提供的高速载波通信装置200应用场景的方框示意图。主站100可以对电能表500的电量，需量，电压，电流，功率，功率因数，电压合格率等电能表数据的自动采集，存储，远传，实现用户用电量的统计，为电力营销系统提供各类电量结算数据，对用户的负荷进行控制和管理。用户通过主站100发送抄表命令至主集中器300，以使主集中器300将该抄表命令通过电网400发送至电能表500，电能表500通过电网400将抄读数据发送至主集中器300，以使主集中器300将该抄读数据发送至主站100进行分析和统计。主集中器300是远程抄表系统中负责定时读取电能表500的抄读数据、抄表命令传送、抄读数据通讯、网络管理、事件记录、抄读数据的横向传输等功能，主集中器300上安装有高速载波通信装置200，通过主集中器300上的高速载波通信装置200实现主集中器300和电能表500之间的高速载波通信，同时主集中器300上还安装有GPRS模块、或者CDMA模块、或者光纤模块，通过GPRS模块、或者CDMA模块、或者光纤模块实现主集中器300与主站100之间的抄读数据通信。电网400负责将抄表命令和抄读数据以电信号的形式在电能表500与主集中器300之间进行传输。电能表500是用来测量电能的仪表，电能表500上安装有高速载波通信装置200，利用电能表500上的高速载波通信装置200将抄读数据通过电网400以高速载波通信的方式传送至主集中器300上的高速载波通信装置200，实现主集中器300和电能表500之间的高速载波通信。

请参照图2，图2示出了本发明实施例提供的高速载波通信装置200的方框示意图。高速载波通信装置200包括存储模块101、指示模块102、主控芯片103、通信接口104及整流模块105。存储模块101、指示模块102主控芯片103各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。

其中，存储模块101用于存储主控芯片103按照预设周期获取的电能表500采集的抄读数据，存储模块101可以是，但不限于，Flash闪存，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。在本发明实施例中，存储模块101可以是Flash闪存，Flash闪存包括NORFlash闪存和NAND Flash闪存，存储模块101包括NOR Flash闪存、NAND Flash闪存中的至少一种。

指示模块102用于指示高速载波通信装置200的当前工作状态，当前工作状态包括数据发送状态、数据接收状态、告警状态，在本发明实施例中，指示模块102包括LED指示灯。

主控芯片103可以是一种集成电路芯片，具有载波信号处理能力，用于从电能表500中获取抄读数据，或者从存储模块101中获取预先存储的抄读数据，按照预设协议封装成抄读数据包，并利用整流模块105将该抄读数据包调制输出，其中，预设协议包括国家电网高速载波通信协议及南方电网高速载波通信规约。主控芯片103可以在接收到抄表命令时直接获取电能表500的实时抄读数据，也可以按照预设周期将从电能表500获取的实时抄读数据预先存储在存储模块101中，当用户发送抄表命令的时候，主控芯片103从存储模块101中获取预先存储的该抄读数据。在本发明实施例中，主控芯片103包括SPL1020A、SPL1020B中的至少一种。

通信接口104用于接收和发送抄读数据，在本发明实施例中，通信接口104是TTL串口。

当通信接口104所属的高速载波通信装置200安装在电能表500上时，通信接口104用于通过电网400接收主集中器300发送的抄表命令并发送至主控芯片103，以使主控芯片103执行该抄表命令，从电能表500中获取抄读数据，或者从存储模块101中获取预先存储的抄读数据，通信接口104将该抄读数据通过电网400发送至主集中器300。

当通信接口104所属的高速载波通信装置200安装在主集中器300上时，通信接口104用于接收用户通过主站100发送的抄表命令，并通过电网400将该抄表命令并发送至电能表500，通信接口104还用于接收电能表500通过电网400发送的抄读数据，并将该抄读数据发送至主站100。

整流模块105用于将抄读数据包进行调制并通过电线进行输出，抄读数据按照预设协议封装成抄读数据包之后，整流模块105将抄读数据包调制成高速载波选定频道的射频信号，通过电线进行输出，在本发明实施例中，整流模块105可以是AFE。

在本发明实施例中，用户通过主站100发送抄表命令并将抄表命令发送至主集中器300，主集中器300上的高速载波通信装置200接收该抄表命令，并将该抄表命令通过电网400发送至电能表500，电能表500上高速载波通信装置200获取电能表500采集的抄读数据，并发送至所述主控芯片103，主控芯片103将抄读数据按照预设协议封装成抄读数据包，并利用整流模块105将该抄读数据包调制输出至电网400，通过电网400将抄读数据发送至主集中器300，最终到达主站100。由于电能表500、主集中器300上均安装有高速载波通信装置200，因此电能表500和主集中器300之间可以实现高速载波通信，一方面即使在没有GPRS/CDMA信号的偏远地区也可以通过高速载波进行抄表数据通信，实现自动抄表，由于不需要GPRS/CDMA信号，因而也无需额外支出GPRS等通讯维护费用，另一方面，采用高速载波通信也可以使抄表数据传输速率更快、传输抄表数据过程中抗干扰能力更强、抄读数据传输距离也更长。

第二实施例

请参照图3，图3示出了本发明实施例提供的高速载波通信系统的第一方框示意图。该高速载波通信系统包括主站100、主集中器300、中继器600、从集中器700、电能表500，主站100、主集中器300、中继器600、从集中器700、电能表500依次通信连接，该高速载波通信系统还包括多个上述高速载波通信装置200，每个高速载波通信装置200均包括存储模块101、指示模块102、主控芯片103、通信接口104及整流模块105。存储模块101、指示模块102主控芯片103各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。该高速载波通信装置200分别安装在主集中器300、中继器600、从集中器700、电能表500上，安装在主集中器300上的高速载波通信装置200与该主集中器300电连接，安装在中继器600上的高速载波通信装置200与该中继器600电连接，安装在从集中器700上的高速载波通信装置200与从集中器700电连接，安装在电能表500上的高速载波通信装置200与该电能表500电连接，该主集中器300上还安装有GPRS模块、或者CDMA模块、或者光纤模块，通过GPRS模块、或者CDMA模块、或者光纤模块实现主集中器300与主站100之间的抄读数据通信。

该高速载波通信系统的工作原理如下：

用户通过主站100发送抄表命令，主站100将该抄表命令发送至主集中器300，主集中器300上的高速载波通信装置200接收该抄表命令，并将该抄表命令发送至中继器600，中继器600上的高速载波通信装置200接收该抄表命令，并将承载该抄表命令的电信号进行放大再生后发送至从集中器700，从集中器700上的高速载波通信装置200接收该抄表命令，并将该抄表命令发送至电能表500，电能表500上的高速载波通信装置200接收该抄表命令，并从电能表500上获取抄读数据，将该抄读数据发送至从集中器700，从集中器700上的高速载波通信装置200接收该抄读数据，并将该抄读数据发送至中继器600，中继器600上的高速载波通信装置200接收该抄读数据，中继器600上的高速载波通信装置200接收该抄读数据，并将承载该抄读数据的电信号进行放大再生后发送至主集中器300，主集中器300上的高速载波通信装置200接收该抄读数据，并通过GPRS模块、或者CDMA模块、或者光纤模块将该抄读数据发送至主站100进行统计和分析。

在本发明实施例中，首先，主站100通过GPRS模块、或者CDMA模块、或者光纤模块与主集中器300通信连接，以使主站100从主集中器300上获取抄读数据进行统计和分析；其次，主集中器300、中继器600、从集中器700上均安装有高速载波通信装置200，以使主集中器300、中继器600、从集中器700之间以高速载波的方式进行通信，这样，由于主集中器300、中继器600、从集中器700上不需要安装GPRS模块、或者CDMA模块、或者光纤模块，因此，一方面，既节省了GPRS等通讯维护费用，同时又在没有GPRS/CDMA信号的偏远地区也可以通过高速载波进行抄表，另一方面，采用高速载波通信也可以使抄表数据传输速率更快、传输抄表数据过程中抗干扰能力更强、抄读数据传输距离也更长。

第三实施例

请参照图4，图4示出了本发明实施例提供的高速载波通信系统的第二方框示意图。该高速载波通信系统包括主站100、主集中器300、中继器600、从集中器700、采集器800及多个485电能表900，主站100、主集中器300、中继器600、从集中器700、采集器800依次通信连接，采集器800与多个485电能表900均通信连接，该高速载波通信系统还包括多个高速载波通信装置200，每个高速载波通信装置200均包括存储模块101、指示模块102、主控芯片103、通信接口104及整流模块105。存储模块101、指示模块102主控芯片103各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。该高速载波通信装置200分别安装在主集中器300、中继器600、从集中器700、采集器800上，安装在主集中器300上的高速载波通信装置200与该主集中器300电连接，安装在中继器600上的高速载波通信装置200与该中继器600电连接，安装在从集中器700上的高速载波通信装置200与从集中器700电连接，安装在采集器800上的高速载波通信装置200与该采集器800电连接，该主集中器300上还安装有GPRS模块、或者CDMA模块、或者光纤模块，通过GPRS模块、或者CDMA模块、或者光纤模块实现主集中器300与主站100之间的抄读数据通信，其中，图4中的485电能表900与图3和图1中的电能表500均不相同，图4中的485电能表900是指增加了RS-485接口的单相电子式电能表，该485电能表900上没有安装高速载波通信装置200，采集器800上包含有RS-485接口，该485电能表900与采集器800采用RS-485的组网方式，以实现485电能表900与采集器800通信连接。

该高速载波通信系统的工作原理如下：

用户通过主站100发送抄表命令，主站100将该抄表命令发送至主集中器300，主集中器300上的高速载波通信装置200接收该抄表命令，并将该抄表命令发送至中继器600，中继器600上的高速载波通信装置200接收该抄表命令，并将承载该抄表命令的电信号进行放大再生后发送至从集中器700，从集中器700上的高速载波通信装置200接收该抄表命令，并将该抄表命令发送至采集器800，采集器800上的高速载波通信装置200将预先存储的与采集器800通信连接的每个485电能表900的抄读数据发送至从集中器700，从集中器700上的高速载波通信装置200接收该抄读数据，并将该抄读数据发送至中继器600，中继器600上的高速载波通信装置200接收该抄读数据，中继器600上的高速载波通信装置200接收该抄读数据，并将承载该抄读数据的电信号进行放大再生后发送至主集中器300，主集中器300上的高速载波通信装置200接收该抄读数据，并通过GPRS模块、或者CDMA模块、或者光纤模块将该抄读数据发送至主站100进行统计和分析。采集器800按照预设周期从与其通信连接的每个485电能表900上均获取抄读数据并保存在采集器800上的高速载波通信装置200中的存储模块101，在接收到从集中器700发送的抄表命令时将获取预先存储的与其通信连接的每个485电能表900的抄读数据发送至从集中器700。例如，采集器800在每天的23：00从与其通信连接的每个485电能表900上获取对应485电能表900的当天抄读数据。

在本发明实施例中，首先，主站100通过GPRS模块、或者CDMA模块、或者光纤模块与主集中器300通信连接，以使主站100从主集中器300上获取抄读数据进行统计和分析；其次，主集中器300、中继器600、从集中器700、采集器800上均安装有高速载波通信装置200，以使主集中器300、中继器600、从集中器700、采集器800之间以高速载波的方式进行通信，这样，由于主集中器300、中继器600、从集中器700、采集器800上不需要安装GPRS模块、或者CDMA模块、或者光纤模块，因此，一方面，既节省了GPRS等通讯维护费用，同时又在没有GPRS/CDMA信号的偏远地区也可以通过高速载波进行抄表，另一方面，采用高速载波通信也可以使抄表数据传输速率更快、传输抄表数据过程中抗干扰能力更强、抄读数据传输距离也更长；最后，只需要在主集中器300、中继器600、从集中器700、采集器800上安装高速载波通信装置200，而无需在每个现有的485电能表900上安装高速载波通信装置200，减少了安装高速载波通信装置200的工作量和成本，使高速载波通信系统实现起来更简单。

综上所述，本发明提供的一种高速载波通信装置及系统，所述装置包括：通信接口、整流模块及主控芯片，通信接口、整流模块均与主控芯片电连接；通信接口用于获取电能表采集的抄读数据，并发送至主控芯片；主控芯片用于将抄读数据按照预设协议封装成抄读数据包，并利用整流模块将抄读数据包调制输出。与现有技术相比，本发明利用高速载波通信装置，实现了抄读数据的高速载波传输，一方面解决了没有GPRS/CDMA信号的偏远地区和地下室无法自动抄表的问题，另一方面由于减少了电力设备上的GPRS通信模块，因此减少了GPRS等通信维护费用。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.一种高速载波通信装置，其特征在于，所述高速载波通信装置与电能表电连接，所述高速载波通信装置包括通信接口、整流模块及主控芯片，所述通信接口、整流模块均与所述主控芯片电连接；

所述通信接口用于获取所述电能表采集的抄读数据，并发送至所述主控芯片；

所述主控芯片用于将所述抄读数据按照预设协议封装成抄读数据包，并利用所述整流模块将所述抄读数据包调制输出。

2.如权利要求1所述的高速载波通信装置，其特征在于，所述高速载波通信装置还包括存储模块，所述存储模块与所述主控芯片电连接；

所述存储模块用于按照预设周期接收并存储所述主控芯片发送的所述电能表采集的抄读数据。

3.如权利要求2所述的高速载波通信装置，其特征在于，所述存储模块包括NOR Flash闪存、NAND Flash闪存中的至少一种。

4.如权利要求1所述的高速载波通信装置，其特征在于，所述高速载波通信装置还包括指示模块，所述指示模块与所述主控芯片电连接；

所述指示模块用于指示所述高速载波通信装置的当前工作状态。

5.如权利要求4所述的高速载波通信装置，其特征在于，所述指示模块包括LED指示灯。

6.如权利要求1所述的高速载波通信装置，其特征在于，所述通信接口是TTL串口。

7.如权利要求1所述的高速载波通信装置，其特征在于，所述主控芯片包括SPL1020A、SPL1020B中的至少一种。

8.一种高速载波通信系统，其特征在于，所述高速载波通信系统包括权利要求1-7任一项所述的高速载波通信装置，所述高速载波通信系统还包括电能表，所述高速载波通信装置安装于所述电能表上，且与所述电能表电连接；

所述电能表用于采集抄读数据并发送至所述高速载波通信装置；

所述高速载波通信装置用于将所述抄读数据按照预设协议封装成抄读数据包并调制输出。

9.如权利要求8所述的高速载波通信系统，其特征在于，所述高速载波通信装置为多个，所述高速载波通信系统还包括主集中器，所述主集中器上安装有与所述主集中器电连接的所述高速载波通信装置，安装于所述电能表上的高速载波通信装置与安装于所述主集中器上的高速载波通信装置通信连接，用于实现所述电能表与所述主集中器之间的高速载波通信。

10.如权利要求9所述的高速载波通信系统，其特征在于，所述高速载波通信系统还包括主站，所述主站与所述主集中器通信连接；

所述电能表还用于通过所述主集中器将抄读数据发送至所述主站；

所述主站用于对所述抄读数据进行存储、统计及分析，以得到所述电能表的用电信息。