CN108512588A - 新型无线中继装置、无线中继方法及其用电信息采集终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型无线中继装置，包括终端本体接口、隔离升压模块、PSE供电模块、网络隔离变压器模块和远程通信模块接口；隔离升压模块通过终端本体接口从终端本体获取电源供电信号并隔离升压后输出到PSE供电模块；PSE供电模块对升压电源信号进行电源管理后通过远程通信模块接口对远程通信模块供电；网络隔离变压器实现终端本体与远程通信模块之间的通信数据的传输与电气隔离。本发明还公开了所述新型无线中继装置的无线中继方法，以及包括所述新型无线中继装置和无线中继方法的用电信息采集终端。本发明能够对用电信息采集终端的通信信号进行信号中继，而且成本低廉、可靠性高。

Description

新型无线中继装置、无线中继方法及其用电信息采集终端
技术领域
本发明具体涉及一种新型无线中继装置、无线中继方法及其用电信息采集终端。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。电能表作为电力系统的重要计量部件，其承担着电能计量的重要任务。同时，电能表将计量的数据上传给电网主站，也是电能表的重要任务之一。
用电信息采集终端是用于收集电能表的计量和工作数据并统一上报主站，或者是接收主站下发的指令并转发给电能表的设备。因此，用电信息采集终端的重要性不言而喻。用电信息采集终端一般包括终端本体和远程通信模块，终端本体用于与电能表通信并获取电能表上传的数据，或者将下发的数据转发电能表；远程通信模块与终端本体连接，用于将终端本地接收的数据通过远程通信(比如GPRS，或者3G)上传至主站，或者通过远程通信的方式接收主站下发的指令并转发给终端本体。用电信息采集终端一般采用分体式设计(终端本体+远程通信模块)，其目的在于方便远程通信模块的升级和维修等。
但是，用电信息采集终端往往布置在远程通信信号不好的位置，比如墙角、地下室等，因此往往导致用电信息采集终端的远程通信信号中断或不稳定，从而严重影响了电能表与主站之间的数据交互。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能够对用电信息采集终端的通信信号进行信号中继，而且成本低廉、可靠性高的新型无线中继装置。
本发明的目的之二在于提供一种所述新型无线中继装置的无线中继方法。
本发明的目的之三在于一种包括所述新型无线中继装置和无线中继方法的用电信息采集终端。
本发明提供的这种新型无线中继装置，包括终端本体接口、隔离升压模块、PSE(Power Sourcing Equipment，供电设备)供电模块、网络隔离变压器模块和远程通信模块接口；终端本体接口、隔离升压模块、PSE供电模块和远程通信模块接口依次连接，终端本体接口、网络隔离变压器模块和远程通信模块接口依次连接；新型无线中继装置通过终端本体接口与终端本体连接，新型无线中继装置通过远程通信模块接口与远程通信模块连接；隔离升压模块通过终端本体接口从终端本体获取电源供电信号并进行隔离升压后输出升压电源信号到PSE供电模块；PSE供电模块对接收的升压电源信号进行电源管理后输出最终的供电信号并通过远程通信模块接口对远程通信模块供电；网络隔离变压器模块的一端通过终端本体接口与终端本体的通信接口连接并获取通信数据，网络隔离变压器模块的另一端通过远程通信模块接口连接远程通信模块并获取通信数据，网络隔离变压器用于实现终端本体与远程通信模块之间的通信数据的传输与电气隔离。
所述的网络隔离变压器模块与终端本体、远程通信模块之间的通信为以太网通信。
所述的隔离升压电路为由型号为LM3481的电源芯片和隔离变压器构成的隔离升压电路。
所述的PSE供电模块为由型号为TPS23861的PSE控制芯片构成的PSE供电模块。
所述的网络隔离变压器模块为由型号为HS12366的网络隔离变压器芯片构成的网络隔离变压器模块。
本发明还提供了一种所述新型无线中继装置的无线中继方法，包括如下步骤：
S1.在用电信息采集终端的终端本体上连接所述的新型无线中继装置；
S2.将用电信息采集终端的远程通信模块布置在通信信号良好的位置，从而保证远程通信模块与主站之间能够可靠通信；
S3.将新型无线中继装置与远程通信模块之间通过以太网连接；
S4.新型无线中继装置获取终端本体的电源信号，通过隔离升压和PSE供电模块后输出供电信号给远程通信模块供电；
S5.当用电信息采集终端需要向主站上传数据时，终端本体将需要上传的数据信息通过新型无线中继装置和远程通信模块上传主站；
S6.当主站需要向用电信息采集终端下发数据时，主站将需要下发的数据信心通过远程通信模块和新型无线中继装置下发用电信息采集终端。
本发明还公开了一种用电信息采集终端，该用电信息采集终端包括所述的新型无线中继装置和无线中继方法。
本发明提供的这种新型无线中继装置及其无线中继方法，采用PSE供电解决方案和以太网隔离通信的方式实现对用电信息采集终端的通信信号进行信号中继，因此本发明能够对用电信息采集终端的通信信号进行信号中继，而且成本低廉、可靠性高。
附图说明
图1为本发明的新型无线中继装置的功能模块图。
图2为本发明的隔离升压模块的电路原理示意图。
图3为本发明的PSE供电模块的电路原理示意图。
图4为本发明的新型无线中继装置的无线中继方法的方法流程图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的新型无线中继装置的功能模块图：本发明提供的这种新型无线中继装置，包括终端本体接口、隔离升压模块、PSE(Power Sourcing Equipment，供电设备)供电模块、网络隔离变压器模块和远程通信模块接口；终端本体接口、隔离升压模块、PSE供电模块和远程通信模块接口依次连接，终端本体接口、网络隔离变压器模块和远程通信模块接口依次连接；新型无线中继装置通过终端本体接口与终端本体连接，新型无线中继装置通过远程通信模块接口与远程通信模块连接；隔离升压模块通过终端本体接口从终端本体获取电源供电信号并进行隔离升压后输出升压电源信号到PSE供电模块；PSE供电模块对接收的升压电源信号进行电源管理后输出最终的供电信号并通过远程通信模块接口对远程通信模块供电；网络隔离变压器模块的一端通过终端本体接口与终端本体的通信接口连接并获取通信数据，网络隔离变压器模块的另一端通过远程通信模块接口连接远程通信模块并获取通信数据，网络隔离变压器用于实现终端本体与远程通信模块之间的通信数据的传输与电气隔离。
网络隔离变压器模块与终端本体、远程通信模块之间的通信可以采用以太网通信；网络隔离变压器模块可以采用型号为HS12366的网络隔离变压器芯片构成的电路。
如图2所示为本发明的隔离升压模块的电路原理示意图：隔离升压电路为由型号为LM3481的电源芯片和隔离变压器构成的隔离升压电路。
电源芯片的3脚通过电阻R12和电容C11接地，芯片的4脚则通过电阻采样电路(电阻R7、R8和R11构成)采样隔离变压器的电压信号，并输入到芯片的反馈引脚作为闭环反馈的控制量；芯片的6脚通过下拉电阻R13接地，芯片的9脚通过电容C8接地，芯片的7脚为模拟地引脚并直接接地；芯片的5脚为数字地引脚也同时接地；芯片的1脚为电流输入引脚，其通过电阻R10连接D1芯片的1～3脚，同时也通过电阻R15接地，芯片D1的1～3脚还通过电阻R16接地；电源芯片的8脚则通过电阻R9直接连接芯片D1的4脚；电源芯片的10脚为电源引脚，其通过上拉电阻R3连接+5V电源信号(图中标示V5P0，为从终端本体获取的电源供电信号)，电源芯片的2脚通过下拉电阻R6接地，同时也通过上拉电阻R2连接+5V电源信号；芯片D1的型号为CSD17308Q3，其为N沟道的大功率MOS管，其功能是增大输出功率；D1芯片的5脚为漏极输出引脚，其直接连接隔离变压器T1的2脚，隔离变压器T1的1脚则直接连接+5V电源信号，D1芯片通过控制5脚与地信号之间的接通与关断，从而控制隔离变压器1脚和2脚之间的原边绕组的通电与断电，从而形成等效的交流信号并通过隔离变压器传递到副边绕组；隔离变压器的4脚直接接地，3脚通过二极管V2和RC电路(电阻R5和电容C5并联)接地，同时二极管V2的阴极则通过电阻采样电路(电阻R7、R8和R11构成)接地；隔离变压器的3脚和4脚之间的原边绕组用于采样隔离变压器的输出电压信号，并通过电阻采样电路得到一路采样信号输入到电源芯片的4脚，从而完成电源芯片D2的闭环反馈控制；隔离变压器的副边为输出端，其输出端的8脚接地，5脚为输出正电压引脚并通过整流二极管V1输出最终的+48V直流电源信号；同时，整流二极管两端并联有RC滤波电路(电阻R1和电容C1)，同时+48V电源信号还通过滤波电容C3和C12滤波保证了信号质量。
如图3所示为本发明的PSE供电模块的电路原理示意图：PSE供电模块为由型号为TPS23861的PSE控制芯片构成的PSE供电模块；芯片的1脚直接连接+48V电源信号并取电，同时也通过滤波电容接地并滤波；芯片的2脚为复位引脚，其直接连接+48V电源信号并上拉至高电平，保证了芯片一直处于工作状态；芯片的18脚直接接地，19脚通过一个22.1欧姆的电阻连接开关管FDMC3612的源极，同时也通过下拉电阻接地；芯片的20脚直接通过47欧姆的电阻连接开关管的漏极，同时也作为输出的电源信号的负极；芯片的21脚为控制端，其直接连接开关管的栅极(控制端)；芯片的22脚和23脚均直接接地，芯片的24脚为芯片的关断引脚，其直接连接+48V电源并上拉至高电平；芯片的28脚则直接连接电源正极；同时，芯片的20脚作为输出的电源信号的负极，其并接一个TVS管SMBJ58A-13-F在电源正负极之间起到保护作用，保护了接口不会被过电压损坏内部元器件。
如图4所示为本发明的新型无线中继装置的无线中继方法的方法流程图：所述新型无线中继装置的无线中继方法，包括如下步骤：
S1.在用电信息采集终端的终端本体上连接所述的新型无线中继装置；
S2.将用电信息采集终端的远程通信模块布置在通信信号良好的位置，从而保证远程通信模块与主站之间能够可靠通信；
S3.将新型无线中继装置与远程通信模块之间通过以太网连接；
S4.新型无线中继装置获取终端本体的电源信号，通过隔离升压和PSE供电模块后输出供电信号给远程通信模块供电；
S5.当用电信息采集终端需要向主站上传数据时，终端本体将需要上传的数据信息通过新型无线中继装置和远程通信模块上传主站；
S6.当主站需要向用电信息采集终端下发数据时，主站将需要下发的数据信心通过远程通信模块和新型无线中继装置下发用电信息采集终端。
本发明提供的这种新型无线中继装置及其无线中继方法，可用于其他任何需要进行无线中继的电子设备，包括各类型的计量仪表(比如电能表、水表、燃气表、热量表等)、电能管理终端、配电终端、电能质量监控设备、电网自动化终端、采集终端、集中器、数据采集器、计量仪表、手抄器、故障指示器等。

Claims (7)

1.一种新型无线中继装置，其特征在于包括终端本体接口、隔离升压模块、PSE供电模块、网络隔离变压器模块和远程通信模块接口；终端本体接口、隔离升压模块、PSE供电模块和远程通信模块接口依次连接，终端本体接口、网络隔离变压器模块和远程通信模块接口依次连接；新型无线中继装置通过终端本体接口与终端本体连接，新型无线中继装置通过远程通信模块接口与远程通信模块连接；隔离升压模块通过终端本体接口从终端本体获取电源供电信号并进行隔离升压后输出升压电源信号到PSE供电模块；PSE供电模块对接收的升压电源信号进行电源管理后输出最终的供电信号并通过远程通信模块接口对远程通信模块供电；网络隔离变压器模块的一端通过终端本体接口与终端本体的通信接口连接并获取通信数据，网络隔离变压器模块的另一端通过远程通信模块接口连接远程通信模块并获取通信数据，网络隔离变压器用于实现终端本体与远程通信模块之间的通信数据的传输与电气隔离。
2.根据权利要求1所述的新型无线中继装置，其特征在于所述的网络隔离变压器模块与终端本体、远程通信模块之间的通信为以太网通信。
3.根据权利要求2所述的新型无线中继装置，其特征在于所述的隔离升压电路为由型号为LM3481的电源芯片和隔离变压器构成的隔离升压电路。
4.根据权利要求2或3所述的新型无线中继装置，其特征在于所述的PSE供电模块为由型号为TPS23861的PSE控制芯片构成的PSE供电模块。
5.根据权利要求2或3所述的新型无线中继装置，其特征在于所述的网络隔离变压器模块为由型号为HS12366的网络隔离变压器构成的网络隔离变压器模块。
6.一种权利要求1～5之一所述的新型无线中继装置的无线中继方法，包括如下步骤：
S1.在用电信息采集终端的终端本体上连接所述的新型无线中继装置；
S2.将用电信息采集终端的远程通信模块布置在通信信号良好的位置，从而保证远程通信模块与主站之间能够可靠通信；
S3.将新型无线中继装置与远程通信模块之间通过以太网连接；
S4.新型无线中继装置获取终端本体的电源信号，通过隔离升压和PSE供电模块后输出供电信号给远程通信模块供电；
S5.当用电信息采集终端需要向主站上传数据时，终端本体将需要上传的数据信息通过新型无线中继装置和远程通信模块上传主站；
S6.当主站需要向用电信息采集终端下发数据时，主站将需要下发的数据信心通过远程通信模块和新型无线中继装置下发用电信息采集终端。
7.一种用电信息采集终端，其特征在于包括权利要求1～5之一所述的新型无线中继装置和权利要求6所述的无线中继方法。
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