CN108932827A - 数据集中器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种数据集中器，该数据集中器包括：电连接的处理器和通信模块，通信模块包括5G模块；处理器还与数据集中器之外的至少一个能源监测设备电连接；处理器用于控制至少一个能源监测设备采集并发送能源数据；通信模块用于通过至少一种通信方式，将能源数据向数据集中器之外的内网安全接入平台进行传输；至少一种通信方式包括5G通信方式。本申请实施例可实现多种通信方式的通信模块，可实现电、热、水、气、冷等多种能源数据的采集和传输，以及对图片、语音、视频等非结构化数据的传输，更符合分布式能源管理的需求。

Description

数据集中器

技术领域

本申请涉及数据采集技术领域，具体而言，本申请涉及一种数据集中器。

背景技术

基于分布式能源的综合能源服务，产生于20世纪70年代末期的美国，以新建项目居多，推广热电联供、光伏、热泵、生物质等可再生能源，引起全世界的广泛关注。

现有的综合能源服务的相关技术中，可提供售电、智慧车联网、风光储一体化、电动汽车充电桩服务节能和电能替代改造、电力需求响应、光伏储能新能源服务等服务，但仅仅能够实现少数能源的采集和传输，无法同时适用于包括电、热、水、气、冷在内的多种能源数据的采集和传输；

此外，现有综合能源服务的相关技术中，仅能对结构化的能源数据进行传输，无法对综合能源服务中的图片、语音、视频等非结构化的数据进行传输，大大限制了综合能源服务在分布式能源领域的应用。

发明内容

本申请针对现有的方式的缺点，提出一种数据集中器，用以解决现有技术中无法同时采集包括电、热、水、气、冷在内的多种能源数据的问题。

本申请提供了一种数据集中器，包括：电连接的处理器和通信模块，通信模块包括5G模块；处理器还与数据集中器之外的至少一个能源监测设备电连接；

处理器，用于控制至少一个能源监测设备采集并发送能源数据；

通信模块，用于通过至少一种通信方式，将能源数据向数据集中器之外的内网安全接入平台进行传输；至少一种通信方式包括5G通信方式。

本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：

1)通过能够控制多个能源监测设备的处理器，以及可实现多种通信方式的通信模块，可实现电、热、水、气、冷等多种能源数据的采集和传输；

2)基于数据兼容性较高的5G模块及5G通信方式，可实现对图片、语音、视频等非结构化数据的传输。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本申请实施例提供的一种数据集中器的结构框架示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种数据集中器的结构框架示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电压转换电路的电路原理示意图；

图4为本申请实施例提供的一种GPIO输入电路和光耦隔离电路的电路原理示意图；

图5为本申请实施例提供的一种LTE230模块的电路原理示意图；

图6为本申请实施例提供的一种WIFI模块的电路原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

首先将本申请涉及的技术术语及部分术语的简要介绍列举如下：

5G(5th-Generation，第五代移动通信技术)；

ARM(Advanced RISC Machines，高级精简指令集处理器)；

DI/DO(Digital Input/Output，开关量输入/输出)；

AI/AO(Analog Input/Output，模拟量输入/输出)；

I2C(Inter－Integrated Circuit，两线式串行总线)；

SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)；

TTL(Transistor Transistor Logic)晶体管-晶体管逻辑)；

USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)；

GPIO(General Purpose Input/Output，通用输入/输出)；

LTE(Long Term Evolution，长期演进)：是通用移动通信技术的长期演进；

LTE230：是针对物联网应用的无线通信需求，利用TD-LTE(Time Division LongTerm Evolution，分时长期演进)先进无线通信技术定制开发的宽带无线通信系统；

WIFI(WIreless-Fidelity，无线保真)是一种允许电子设备连接到一个无线局域网的技术；

GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)：一种移动数据业务，属于第二代移动通信中的数据传输技术。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

实施例一

本申请实施例一提供了一种数据集中器，如图1所示，该数据集中器包括：电连接的处理器11和通信模块12，通信模块12包括5G模块；处理器11还与数据集中器之外的至少一个能源监测设备22电连接。

本申请实施例中的处理器11，用于控制至少一个能源监测设备22采集并发送能源数据；通信模块12用于通过至少一种通信方式，将能源数据向数据集中器之外的内网安全接入平台21进行传输；至少一种通信方式包括5G通信方式。

本申请实施例中的处理器11可以是ARM(Advanced RISC Machines，高级精简指令集处理器)，也可称为ARM核心板或ARM处理器。

本申请实施例中所述的能源监测设备22可以是电、热、水、气、冷等任意一种设备，例如光伏接入设备、光伏逆变器、智能燃气表、电能表。

本申请实施例中所述的内网安全接入平台21为用于远程接收上述能源数据的云平台。

应用本申请实施例一的技术方案，至少可实现如下有益效果：

1)通过能够控制多个能源监测设备22的处理器11，以及可实现多种通信方式的通信模块12，可实现电、热、水、气、冷等多种能源数据的采集和传输；

2)基于数据兼容性较高的5G模块及5G通信方式，可实现对图片、语音、视频等非结构化数据的传输。

实施例二

在实施例一的基础上，本申请实施例提供了另一种可能的实现方式，图2示出了其中的一种可选的实施方式作为参考，下面参照图2，对本发明实施例二的各实施方式作如下介绍：

在一个可选的实施方式中，本申请实施例提供的数据集中器还包括电压转换电路13；电压转换电路13，与处理器11电连接，用于将第一直流供电电压转换成第二直流供电电压后输送至处理器11。

进一步可选的，电压转换电路13设置于数据集中器的电源模块中，对第一直流供电电压进行转换，以便输出适用于处理器11的第二供电电压。转换前的第一直流供电电压和转换后的第二直流电压可根据实际情况进行设定，例如，将第一直流供电电压设置为5V，第二直流供电电压设置为3.3V。

图3示出了电压转换电路13的一种电路原理示意图，如图3所示，电压转换电路13包括：电源管理芯片U2，电阻R3、R4、R5、R6和R7，电容C3、C4和C6，发光二极管D5以及电感L2。

可选的，电压转换电路13中的各元件的参数和型号可根据实际需求选择和设置，例如，电源管理芯片U2可选用型号为MP2161GJ的芯片，电阻R3、R4、R5、R7的电阻值可分别设置为10K(千欧)、1K、200K、44.2K，精度均可设置为1％；电容C3、C4、C6的容量可分别设置为10μF(微法)、0.1μF、0.1μF，电感L2的电感量可设置为1μH(微亨)。

电源管理芯片U2的第一端(PG端)与电阻R6的第一端电连接，第二端(VIN端)与电阻R3的第一端电连接，第三端(SW端)、第五端(OUT端)分别与电感L2的第一端、第二端电连接，第七端(FB端)与电阻R7电连接，第八端(EN端)与电阻R6的第二端电连接，第四端(PGND端)和第六端(AGND端)均接地。

电阻R3的第一端、第二端分别与电源管理芯片U2的第二端(VIN端)、第八端(EN端)电连接；电容C4的第一端与U2的第二端(VIN端)电连接，并接入第一直流供电电压，电容C4第二端接地，电容C3与电容C4并联；电感L2的第二端与第二直流供电电压输出端电连接；电阻R5的第一端、第二端分别与第二直流供电电压输出端、电阻R7的第一端电连接，电阻R7的第二端接地；电容C6的第一端与第二直流供电电压输出端电连接，第二端接地；电阻R4的第一端、第二端分别与第二直流供电电压输出端、发光二极管D5的正极电连接，发光二极管D5的负极接地。

在一个可选的实施方式中，本申请实施例提供的数据集中器还包括：接线端子14。

处理器11、至少一个能源监测设备22均与接线端子14电连接；处理器11通过接线端子14接收能源数据。

进一步可选的，接线端子14包括：串行通讯接口(232/485接口)、数字输入输出接口(DI/DO接口)、模拟输入输出接口(AI/AO接口)、两线式串行总线接口(I2C接口)、串行外设接口(SPI接口)、并行数据接口(TTL接口)、通用串行总线接口(USB接口)中的至少一种。

本申请实施例通过在设置上述至少一种接口，可实现与智能燃气表、电能表、光伏接入设备、光伏逆变器等多种能源监测设备22的数据交互。

可选的，当接线端子14中包括SPI接口时，可对SPI接口进行总线隔离，可以采用光耦合器(如型号为6N137的光耦全器)实现总线隔离，也可以采用数字隔离器(如型号为ADUM1411的数字隔离器)和两个旁路电容来实现总线隔离；以上两种总线隔离方法均为现有的隔离方法，本领域技术人员可以理解两种隔离方法的电路原理，在此不作赘述。

在一个可选的实施方式中，处理器11包括GPIO输入电路。

GPIO输入电路与接线端子14连接，用于通过接线端子14接收能源数据。具体地，GPIO输入电路通过接线端子14中的至少一个接口接收能源数据。

在一个可选的实施方式中，本申请实施例提供的数据集中器还包括：光耦隔离电路15，GPIO输入电路和处理器11中的其它电路(如输出电路)均与光耦隔离电路15电连接；光耦隔离电路15，用于对GPIO输入电路和处理器11中的其它电路进行电平隔离。

可选的，光耦隔离电路15可选用现有的光耦(或称光电隔离器、光电耦合器)。进一步可选的，GPIO输入电路和光耦隔离电路15的电路原理及两者的电连接关系如图4所示。

参照图4，GPIO输入电路包括：电阻R24、R26和R27，电容C10，二极管D14；光耦隔离电路15为光耦(或称光电隔离器、光电耦合器)U9。

可选的，GPIO输入电路中各元件的参数和型号以及光耦U2的参数和型号可根据实际需求选择和设置。例如，电阻R24、R26、R27的电阻值可分别设置为4.7K、10K、10K，电容C10的容量可设置为0.1μF，二极管D14可选用瞬态抑制二极管；光耦U9可选用型号为PS2501L-1的光耦。

电容C10、二极管D14和电阻R27并联接于光耦U2的第一端和第二端之间；光耦U2的第一端还与电阻R24电连接，光耦U2的第三端接地，第四端与电阻R26的第一端电连接；电阻R26第二端接入第二直流供电电压；光耦U2的第一端通过电源输入端(如图4中的YXPWR+)与外接电源电连接，以接入供电电压，第二端通过信号输入端(如图3左侧的YX1端)与接线端子14中的各接口电连接，以接收由各接口传输的数据；光耦U2的第四端通过信号输出端(如图3右侧的YX1端)与通信模块12中的各模块电连接，以向各模块传输数据。

进一步的，本申请实施例中的GPIO输入电路还可以获取数据集中器之外的遥信模块发送的遥信信号，并将遥信信号传输至光耦隔离电路15，光耦隔离电路15根据遥信信号控制隔离开关打开或关闭，当隔离开关打开时可实现光耦隔离电路15所连接的两个电路进行电平隔离，以减少两个电路之间的信号干扰。

在一个可选的实施方式中，通信模块12还包括：无线宽带通信模块(LTE230模块)、无线局域网模块(WIFI模块)、通用分组无线服务模块(GPRS模块)中的至少一个模块。

图5示出了LTE230模块的一种电路原理示意图，如图5所示，LTE230模块包括：无线数传芯片U7，电阻R13～R20，发光二极管D10、D11和D12，以及电容C21。

可选的，LTE230模块中各元件的参数和型号可根据实际需求选择和设置。例如，无线数传芯片U7可选用型号为FC-RF209的芯片，电阻R13、R14和电阻R1的电阻值均可设置为1K，电阻R15、R16、R17、R19和R20均可设置为0R(欧姆)，电容C21的容量可设置为0.1μF，电容C21的最大工作电压可设置为50V。

无线数传芯片U7的第一端(RST端)与电阻R15电连接，第二端(SET端)与电阻R16电连接，第三端(TXLED端)与发光二极管D11的负极电连接，第四端(LED-V+端)与电阻R18的第一端，第五端(RXLED/RQ端)与发光二极管D10的负极电连接，第六端(C485端)、第七端(TXD端)、第八端(RXD端)分别与电阻R20、电阻R19、电阻R17电连接，第九端(GND端)、第十端(VCC端)分别与电容C21的第一端、第二端电连接，同时VCC端接入第二直流供电电压，第十一端(GND端)和第十三端(GND端)均接地，第十一端(ANT端)可与数据集中器之外的天线电连接。

发光二极管D11的正极与电阻R14的第一端电连接，发光二极管D10的正极与电阻R13的第一端电连接，电阻R14和电阻R13的第二端均接入第二直流供电电压；电阻R18的第二端与发光二极管D12的正极电连接，发光二极管D12的负极接地；电阻R15、R16、R17、R19和R20的不与U7连接的一端均作为输入端与处理器11电连接，以接收处理器11发送的数据。

图6示出了WIFI模块的一种电路原理示意图，如图6所示，WIFI模块包括：无线透传芯片U8，电阻R23、R22、R21，以及电容C22。

可选的，WIFI模块中各元件的参数和型号可根据实际需求选择和设置。例如，无线透传芯片U8可选用型号为ESP-05的芯片，电阻R23、R22、R21的电阻值可设置为0R，电容C22的容量可设置为0.1μF，电容C22最大工作电压可设置为50V。

无线透传芯片U8的第一端(RST端)、第三端(URXD端)、第四端(UTXD)分别与电阻R23、R22、R21电连接，第二端(GND端)接地，第五端(VCC端)接入第二直流供电电压；电容C22的第一端接入第二直流供电电压，第二端接地；电阻R23、R22和R21不与U8连接的一端作为输入端与处理器11电连接，以接收处理器11发送的数据。

LTE230模块、WIFI模块、GPRS模块分别用于通过LTE230无线通信方式(无线Mesh网络)、WIFI通信方式、GPRS通信方式进行数据传输。

进一步可选的，LTE230模块和WIFI模块均与数据集中器之外的专网基站23无线连接，LTE230模块和WIFI模块均通过专网基站23向内网安全接入平台21无线传输能源数据；具体地，LTE230模块、WIFI模块分别通过无线Mesh网络、无线局域网向专网基站23无线传输能源数据，专网基站23进一步通过以太网向内网安全接入平台21无线传输能源数据。

进一步地可选的，GPRS模块和5G模块均与数据集中器之外的公网基站24无线连接，GPRS模块和5G模块均通过专网基站23向内网安全接入平台21无线传输能源数据。具体地，GPRS模块、5G模块分别通过GPRS网络、5G网络向公网基站24无线传输能源数据，公网基站24进一步通过以太网向内网安全接入平台21无线传输能源数据。

本申请实施例通过LTE230模块、WIFI模块、GPRS模块以及5G模块，可以多种通信方式实现对能源数据的无线传输；基于5G模块的应用，还可以实现对非结构化数据的无线传输，数据传输速率可达到20Gb/s。

在一个可选的实施方式中，通信模块12还包括光通信模块12，通过光纤与内网安全接入平台21光路导通，用于通过光通信方式向内网安全接入平台21传输能源数据。

可选的，本申请实施例提供的数据集中器还包括：存储模块16，该存储模块16与处理器11电连接，用于存储能源数据。该存储模块16可以包括非易失性存储器，例如SD(Secure Digital，安全数码)存储卡。

在一个可选的实施方式中，本申请实施例中的处理器11还可采集各能源监测设备22的遥测数据、遥信模块的遥信数据、以及用于远程控制各能源监测设备22或本申请实施例提供的数据集中器的遥控数据；本申请实施例中的通信模块12还可以用于传输上述遥测数据、遥信数据和遥控数据。

应用本申请实施例二的技术方案，至少可实现如下有益效果：

1)通过设置多种类型的接口，可与多种类型的能源监测设备匹配，接口连接方便，可即插即用；

2)多种类型的接口可以采集多种类型的数据，提高数据集中器对下行数据的兼容性，扩大了适用范围，使数据集中器能适用于实现电、热、水、气、冷等多种能源数据的采集和传输；

3)通过设置LTE230模块、WIFI模块、GPRS模块、5G模块以及光通信模块，提高了数据集中器的集成度，同时由于上述模块的设置可以实现通过任意一种通信方式对数据进行传输，进而可支持对多种类型数据的传输；

4)通过LTE230模块、WIFI模块、GPRS模块、5G模块以及光通信模块的无线传输功能，可进一步增强对能源数据的远程采集和监控，更符合分布式能源管理的需求。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种数据集中器，其特征在于，包括：电连接的处理器和通信模块，所述通信模块包括5G模块；所述处理器还与所述数据集中器之外的至少一个能源监测设备电连接；

所述处理器，用于控制至少一个所述能源监测设备采集并发送能源数据；

所述通信模块，用于通过至少一种通信方式，将所述能源数据向所述数据集中器之外的内网安全接入平台进行传输；所述至少一种通信方式包括5G通信方式。

2.根据权利要求1所述的数据集中器，其特征在于，还包括电压转换电路；

所述电压转换电路，与所述处理器电连接，用于将第一直流供电电压转换成第二直流供电电压后输送至所述处理器。

3.根据权利要求1所述的数据集中器，其特征在于，还包括：接线端子，所述处理器、至少一个所述能源监测设备均与所述接线端子电连接；所述处理器通过所述接线端子接收所述能源数据。

4.根据权利要求3所述的数据集中器，其特征在于，所述接线端子包括：串行通讯接口、数字输入输出接口、模拟输入输出接口、集成电路总线接口、串行外设接口、并行数据接口、通用串行总线接口中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的数据集中器，其特征在于，所述处理器包括GPIO输入电路；

所述GPIO输入电路与所述接线端子连接，用于通过所述接线端子接收所述能源数据。

6.根据权利要求5所述的数据集中器，其特征在于，还包括：光耦隔离电路，所述GPIO输入电路和所述处理器中的其它电路均与所述光耦隔离电路电连接；

所述光耦隔离电路，用于对所述GPIO输入电路和所述处理器中的其它电路进行电平隔离。

7.根据权利要求1所述的数据集中器，其特征在于，所述通信模块还包括：无线宽带通信模块、无线局域网模块、通用分组无线服务模块中的至少一个模块；

所述无线宽带通信模块、所述无线局域网模块、所述通用分组无线服务模块分别用于通过无线宽带通信方式、无线局域网通信方式、通用分组无线通信方式进行数据传输。

8.根据权利要求6所述的数据集中器，其特征在于，所述无线宽带通信模块和所述无线局域网模块均与所述数据集中器之外的专网基站无线连接，所述无线宽带通信模块和所述无线局域网模块均通过所述专网基站向所述内网安全接入平台无线传输所述能源数据；

所述通用分组无线服务模块和所述5G模块均与所述数据集中器之外的公网基站无线连接，所述通用分组无线服务模块和所述5G模块均通过所述专网基站向所述内网安全接入平台无线传输所述能源数据。

9.根据权利要求1所述的数据集中器，其特征在于，所述通信模块还包括光通信模块，通过光纤与所述内网安全接入平台光路导通，用于通过光通信方式向所述内网安全接入平台传输所述能源数据。

10.根据权利要求1所述的数据集中器，其特征在于，还包括：存储模块，与所述处理器电连接，用于存储所述能源数据。