CN109150248B - 电力线宽带载波通信模块以及电能表、集中器和抄表系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了宽带载波通信领域的电力线宽带载波通信模块以及电能表、集中器和抄表系统，电力线宽带载波通信模块包括宽带载波控制器、滤波器、耦合器和RAM，宽带载波控制器与RAM以及滤波器连接，滤波器与耦合器连接，电力线宽带载波通信模块还包括GPS定位器，电力线宽带载波通信模块通过UART接口与GPS定位器连接以获取GPS定位器的定位信息。本发明的电力线宽带载波通信模块能够通过GPS定位器获取GPS经纬度信息，实现电能表和集中器的定位，并且通过集中器的采集和上报，助力国家电网厘清电表与台区归属关系，降低了台区电能表档案信息的错误率，提高台区的抄表成功率。

Description

电力线宽带载波通信模块以及电能表、集中器和抄表系统

技术领域

本发明涉及宽带载波通信领域，具体公开了一种电力线宽带载波通信模块以及电能表、集中器和抄表系统。

背景技术

电力线宽带载波通信模块已经在低压集中抄表领域逐步得到推广和普及，未来将成为电能量集抄的主要通信方式，将会逐渐取代目前的窄带载波技术。

现有的电能表台区归属不准确的问题，这导致了无法厘清电表与台区归属关系。为了更好的适应和满足国家电网的电能量计量和采集的要求，更好的减少电力部门的管理问题和困扰，提高运行效率，需要对各级设备进行定位。目前的电力线宽带载波通信模块不具有定位功能，因此需要扩展定位功能，通过载波模块的定位进而确定电能表的地理位置信息。

发明内容

本发明目的在提供一种电力线宽带载波通信模块以及电能表、集中器和抄表系统，以解决现有技术中存在的无法对台区设备进行定位的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种电力线宽带载波通信模块，包括宽带载波控制器、滤波器、耦合器和RAM，宽带载波控制器与RAM以及滤波器连接，滤波器与耦合器连接，电力线宽带载波通信模块还包括GPS定位器，电力线宽带载波通信模块通过UART接口与GPS定位器连接以获取GPS定位器的定位信息。

优选地，UART接口为带分时切换功能的UART接口。

优选地，宽带载波模块采用QCA6411宽带载波芯片或者QCA7000宽带载波芯片。

依托于上述电力线宽带载波通信模块，本发明还提供了一种集中器，包括集中器本体、远程通信模块和如上述任一的电力线宽带载波通信模块。

依托于上述电力线宽带载波通信模块，本发明还提供了一种电能表，包括上述任一电力线宽带载波通信模块，电能表本体通过分时切换功能的UART接口与电力线宽带载波通信模块连接。

依托于上述电力线宽带载波通信模块，本发明还提供了一种电力线载波抄表系统，包括电能表、集中器和系统主站，电能表包括电能表本体和电能表本地通信模块，集中器包括集中器本体、集中器本地通信模块和远程通信模块，系统主站通过无线网络或者有线网络与远程通信模块连接，集中器本地通信模块与电能表本体通信模块通过载波通信，其特征在于，集中器本地通信模块与电能表本体通信模块均为上述任一的电力线宽带载波通信模块。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的电力线宽带载波通信模块能够通过GPS定位器获取GPS经纬度信息，实现电能表和集中器的定位，并且通过集中器的采集和上报，助力国家电网厘清电表与台区归属关系，降低了台区电能表档案信息的错误率，提高台区的抄表成功率。

2、本发明的电能表只有一个UART接口，通过分时切换实现述电力线宽带载波通信模块与GPS定位器以及电能表本体之间的通信。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的电力线宽带载波通信模块系统框图；

图2是本发明优选实施例的电力线宽带载波通信模块用于集中器时的工作流程图；

图3是本发明优选实施例的电力线宽带载波通信模块用于电能表时的工作流程图；

图4是本发明优选实施例的包含电力线宽带载波通信模块的集中器定位上报流程图；

图5是本发明优选实施例的包含电力线宽带载波通信模块的集中器定位报文处理流程图。

图中，1、宽带载波控制器；2、滤波器；3、耦合器；4、RAM；5、GPS定位器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供了一种电力线宽带载波通信模块，参见图1，包括宽带载波控制器1、滤波器2、耦合器3和RAM4，宽带载波控制器1与RAM4以及滤波器2连接，滤波器2与耦合器3连接，电力线宽带载波通信模块还包括GPS定位器5，电力线宽带载波通信模块通过UART接口与GPS定位器5连接以获取GPS定位器5的定位信息。

随机存取存储器(random access memory，RAM)又称作“随机存储器”，是与CPU直接交换数据的内部存储器。电力线宽带载波通信模块还包括为用于提供电压的电源模块；用于减少电磁干扰，延长器件寿命的过零检测电路；提示通信状态的指示灯等。宽带载波控制器1能够通过GPS定位器5获取定位信息，将定位信息打包并耦合至电缆线以发送至其他设备从而实现对本电力线宽带载波通信模块的定位。

优选地，UART接口为带分时切换功能的UART接口。

当将电力线宽带载波通信模块应用于电能表时，宽带载波控制器1只有一个UART接口，因此，宽带载波控制器1通过分时切换UART接口，切换与GPS定位器5和电能表本体的连接。由于GPS定位功能不需要实时开启，因此，一般在需要进行定位的时候才会切换到与GPS定位器5连接。

优选地，宽带载波模块采用QCA6411宽带载波芯片或者QCA7000宽带载波芯片。

依托于上述电力线宽带载波通信模块，本发明还提供了一种集中器，包括集中器本体、集中器本地通信模块和远程通信模块，集中器本体分别与集中器本地通信模块以及远程通信模块连接，集中器本地通信模块为上述任一所述的电力线宽带载波通信模块。

此时，电力线宽带载波通信模块接收电能表传输的数据，并与GPS数据包括传输至系统主站，系统主站在接收电能表、集中器用电管理信息的同时也获取了集中器的GPS定位信息，在出现故障或其他状况时，可以对集中器进行定位，方便故障的排查和对故障设备的定位。

依托于上述电力线宽带载波通信模块，本发明还提供了一种电能表，包括电能表本体和电能表本地通信模块，电能表本体与电能表本地通信模块连接，电能表本地通信模块为上述任一所述的电力线宽带载波通信模块。

此时，电力线宽带载波通信模块将电能表的数据与GPS定位信息数据打包传输至集中器，再又集中器发送给系统主站。系统主站在接收电能表、集中器用电管理信息的同时也获取了电能表的GPS定位信息，在出现故障或其他状况时，可以对电能进行定位，方便故障的排查和对故障设备的定位。

一种电力线载波抄表系统，包括电能表、集中器和系统主站，电能表包括电能表本体和电能表本地通信模块，集中器包括集中器本体、集中器本地通信模块和远程通信模块，系统主站通过无线网络或者有线网络与远程通信模块连接，集中器本地通信模块与电能表本体通信模块通过载波通信，集中器本地通信模块与电能表本体通信模块均为上述任一所述的电力线宽带载波通信模块。

该抄表系统能够对电能表和集中器进行定位，更好的适应和满足国家电网的电能量计量和采集的要求，更好的减少电力部门的管理问题和困扰，提高运行效率。

参见图3，电力线宽带载波通信模块用于电能表时的工作流程为：

将宽带载波控制器1的UART接口初始化使UART接口保持初始状态，然后将电能表本体与宽带载波控制器1通过UART接口连接。宽带载波控制器1获取电能表的地址作为MAC地址并进行注册。完成注册后将UART接口切换至与GPS定位器5通信，获取GPS定位器5采集的经纬度信息并将经纬度信息存储至RAM4中。GPS定位功能在现场应用过程中，不需要实时开启定位，因此在采集完经纬度信息后对GPS定位器5发送休眠指令使GPS定位器5进入休眠状态。再GPS定位器5进入休眠状态后，将UART接口切换至与电能表通信，将定位信息上报至集中器。当上报模式设置为被动模式，不会将定位信息主动上报，而是等到集中器的获取请求时统一上报定位信息。电力线宽带载波通信模块与GPS模块之间通过串口进行通信，获取GPS模块的定位信息使用NMEA 0183协议(GPS模块默认协议)接收GPS发来的经纬度，电力线宽带载波通信模块上报给集中器的地理位置信息，且集中器可以主动向电力线宽带载波通信模块读取地理位置信息。

参见图2，电力线宽带载波通信模块用于集中器时的工作流程为：

将宽带载波控制器1的C相串口连接到GPS定位器5并获取GPS模块的经纬度后存入RAM4中。然后发送休眠命令给GPS模块，使其进入休眠状态。待GPS定位器5进入休眠状态后接受或者读取注册线上的电能表的经纬度信息。最后将GPS定位信息发送至集中器上。电力线宽带载波通信模块需要存储所有注册上的STA的地理位置信息。电力线宽带载波通信模块与集中器间的376.2协议需要扩展，以满足地理位置信息的读取和主动上报，集中器上行376.1协议也要进行相应扩展，以满足地理位置信息的读取和主动上报。

参见图4，包含电力线宽带载波通信模块的集中器定位上报流程为：

首先将UART接口初始化然后开始采集GPS定位信息，判断定位信息中是否检测到了“$”符号。对于未检测到“$”的重新采集；对于检测到“$”的定位信息再检测数据是否匹配，对于定位信息匹配的进行数据解析，对于数据不匹配的重新采集；解析成功的定位信息保存至RAM4，解析失败的重新采集。

GPS定位器5获取定位信息的流程为：

采集GPS定位信息，判断定位信息中是否检测到了“$”符号。对于未检测到“$”的重新采集；对于检测到“$”的定位信息再检测数据是否匹配，对于定位信息匹配的进行数据解析，对于数据不匹配的重新采集；解析成功的定位信息保存至数据缓存区，解析失败的重新采集。

GPS数据匹配和正文解析流程为：

GPS定位数据的每一条语句以“$”符号开头，其后跟着GPS指令类型，主要匹配的指令包含四个$GPRMC、$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV指令，每个指令类型后面的数据以“，”号进行区分，每一数据严格按照指令数据格式和长度进行同步读取，不足数在前面加0补足，没有数据时是连续的逗号分隔，每一语句数据总长度不固定，最长可达二百多字节，最短有几十字节，然后取出其中有用的数据，本设计根据实际需要主要获取日期、时间、经度、纬度、可见卫星数、当前使用卫星数等较常用数据。这些信息分别包含在不同的指令中，$GPRMC是推荐使用定位信息语句，包了日期、时间、经纬度、定位成功标志，所以在进行接收数据处理时，不可采用一次性全部接收再进行处理，而要边收边处理数据，从而减少内存的存储和计算量，提高GPS定位解析处理效率。

参见图5，包含电力线宽带载波通信模块的集中器定位报文处理流程为：

首先将集中器初始化，然后进行集中器报文处理：检测是否上报了未知电表事件，若是，则将包含定位信息的ERC35事件上报至主站，否则，检测是否收到查询所有电表GPS定位帧，若是，将所有电表定位信息帧上报至主站，否则，检测是否收到查询某个电表GPS定位帧，否是，将某个电表定位信息帧上报至主站，否则。重新进行报文处理。

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。

Claims (5)

1.一种电力线宽带载波通信模块，应用于集中器和\或电能表，其特征在于，包括宽带载波控制器(1)、滤波器(2)、耦合器(3)和RAM(4)，所述宽带载波控制器(1)与所述RAM(4)以及所述滤波器(2)连接，所述滤波器(2)与所述耦合器(3)连接，所述电力线宽带载波通信模块还包括GPS定位器(5)，所述宽带载波控制器(1)通过一个带分时切换功能的UART接口切换与GPS定位器(5)和电能表本体或集中器本体的连接；

宽带载波控制器(1)，用于在不需要进行定位时，将分时切换UART接口切换到与电能表本体或集中器本体相连接；在需要进行定位的时候，通过分时切换UART接口切换到与GPS定位器(5)连接，以通过GPS定位器(5)获取本电力线宽带载波通信模块的定位信息，并将定位信息打包并通过耦合器(3)耦合至电缆线以发送至其他设备；

电力线宽带载波通信模块用于电能表时的工作流程为：

将宽带载波控制器1的UART接口初始化使UART接口保持初始状态，然后将电能表本体与宽带载波控制器1通过UART接口连接；宽带载波控制器1获取电能表的地址作为MAC地址并进行注册；完成注册后将UART接口切换至与GPS定位器5通信，获取GPS定位器5采集的经纬度信息并将经纬度信息存储至RAM4中；GPS定位功能在现场应用过程中，不需要实时开启定位；在采集完经纬度信息后对GPS定位器5发送休眠指令使GPS定位器5进入休眠状态；在GPS定位器5进入休眠状态后，将UART接口切换至与电能表通信，将定位信息上报至集中器；当上报模式设置为被动模式，不将定位信息主动上报，待获取集中器主动向电力线宽带载波通信模块读取地理位置信息的请求时统一上报定位信息；

电力线宽带载波通信模块用于集中器时的工作流程为：

将宽带载波控制器1的C相串口连接到GPS定位器5并获取GPS模块的经纬度后存入RAM4中；然后发送休眠命令给GPS模块，使其进入休眠状态；待GPS定位器5进入休眠状态后接受或者读取注册线上的电能表的经纬度信息；最后将GPS定位信息发送至集中器上；电力线宽带载波通信模块需要存储所有注册上的STA的地理位置信息。

2.根据权利要求1所述的一种电力线宽带载波通信模块，其特征在于，所述宽带载波模块采用QCA6411宽带载波芯片或者QCA7000宽带载波芯片。

3.一种集中器，包括集中器本体、集中器本地通信模块和远程通信模块，所述集中器本体分别与所述集中器本地通信模块以及远程通信模块连接，其特征在于，所述集中器本地通信模块为如权利要求1所述的电力线宽带载波通信模块。

4.一种电能表，包括电能表本体和电能表本地通信模块，所述电能表本体与所述电能表本地通信模块连接，其特征在于，所述电能表本地通信模块为如权利要求1-2任一所述的电力线宽带载波通信模块。

5.一种电力线载波抄表系统，包括电能表、集中器和系统主站，所述电能表包括电能表本体和电能表本地通信模块，所述集中器包括集中器本体、集中器本地通信模块和远程通信模块，所述系统主站通过无线网络或者有线网络与所述远程通信模块连接，所述集中器本地通信模块与所述电能表本体通信模块通过载波通信，其特征在于，所述集中器本地通信模块与所述电能表本体通信模块均为如权利要求1所述的电力线宽带载波通信模块。

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