CN109308797A - 数据传输系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据传输系统和方法。其中，该系统包括：主站；集中器，与主站具有通信关系，包括：第一双模传输单元、第一电源单元和用于控制第一双模传输单元的第一控制器，集中器用于将接收到的数据传输至主站；电表，包括：第二双模传输单元、第二电源单元和用于控制第二双模传输单元的第二控制器，电表通过第二双模传输单元与集中器的第一双模传输单元进行通信，用于将采集的数据上传至集中器。本发明解决了传统的电表通过点对点通信方式传输电表数据，导致传输效率较低且传输误码率高的技术问题。

Description

数据传输系统和方法

技术领域

本发明涉及电力领域，具体而言，涉及一种数据传输系统和方法。

背景技术

智能电表是智能电网的智能终端。电力部门在已知用户信息基础上通过对配电变压器和终端用户的用电数据进行采集和分析，实现用电监控、负荷管理、线损分析。随着城市规模的不断扩大，用电规模快速增长，传统的智能电表采用点对点通信方式来采集数据，在公用变压器和采集器端或电表端加入设备，通信模式单一，查询过程繁琐且效率低，只适用于小范围内的采集数据，对于大范围城区，成集群规模的电表同时上传信息容易造成信息堵塞，且需要大量操作人员现场消耗大量时间去不断反复测试确认智能电表的相关数据信息，不但需要花费大量人力、物力，而且还难以保证能够准确识别智能电表的相关数据信息。

针对传统的电表通过点对点通信方式传输电表数据，导致传输效率较低且传输误码率高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种数据传输系统和方法，以至少解决传统的电表通过点对点通信方式传输电表数据，导致传输效率较低且传输误码率高的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种智能电表系统，包括：主站；集中器，与主站具有通信关系，包括：第一双模传输单元、第一电源单元和用于控制第一双模传输单元的第一控制器，集中器用于将接收到的数据传输至主站；电表，包括：第二双模传输单元、第二电源单元和用于控制第二双模传输单元的第二控制器，电表通过第二双模传输单元与集中器的第一双模传输单元进行通信，用于将采集的数据上传至集中器。

进一步地，第一双模传输单元和第二双模传输单元均包括：有线传输单元；无线传输单元；主控器，分别与有线传输单元和无线传输单元相连；其中，集中器和电表之间通过有线传输单元和/或无线传输单元通信。

进一步地，有线传输单元包括：耦合单元，耦合单元的耦合连接端与电力线耦合连接，耦合单元的发送信号输入端与信号放大单元连接，耦合单元的接收信号输出端与滤波单元相连，耦合单元的控制端与主控器耦合相连，耦合单元用于接收集中器通过电力线发送的信号，以及通过电力线将主控器的信号发送至集中器；信号放大单元的输入端与主控器的信号输出端相连，信号放大单元用于对主控器输出的信号进行放大；滤波单元的输出端与主控器的信号输入端相连，滤波单元用于将电力线发送的控制信号进行滤波。

进一步地，耦合单元包括耦合变压器，耦合变压器包括：第一电感线圈、第二电感线圈和第三电感线圈，耦合单元还包括第一控制单元和第二控制单元，其中，第一电感线圈的两端分别与电力线的相线和零线耦合；第二电感线圈与第一电感线圈耦合，第一电感线圈的两端分别和第一控制单元的第一端和第二端相连，第一控制单元的第三端和第四端与滤波单元相连，第一控制单元的第五端与主控器连接；第三电感线圈与第一电感线圈耦合，第一电感线圈的两端分别和第二控制单元的第一端和第二端相连，第二控制单元的第三端和第四端与信号放大单元相连，第二控制单元的第五端与主控器连接。

进一步地，第一电感线圈的一端与第一电容的一端耦合连接，第一电容的另一端作为耦合单元的电力线相线耦合连接端；第一电感线圈的另一端作为耦合单元的电力线零线耦合连接端，并与第一双向瞬态抑制二极管的一端连接，第一双向瞬态抑制二极管的另一端与第一电感线圈和第一电容的公共连接点连接。

进一步地，第一控制单元和第二控制单元包括：第一三极管，第一三极管的基极与第一控制单元的第五端或第二控制单元的第五端连接，第一三极管的发射极接地，第一三极管的集电极与第二三极管的基极相连，用于根据主控器输出的控制信号对第二三极管进行控制；第二三极管，第二三极管的发射极与电源相连，第二三极管的集电极与第三三极管和第四三极管的基极相连，用于根据第一三极管的控制对第三三极管和第四三极管进行控制；第三三极管，第三三极管的集电极和发射极中的一端与第一控制单元的第一端或第二控制单元的第一端相连，另一端与第一控制单元的第三端或第二控制单元的第三端相连；第四三极管，第四三极管的集电极和发射极中的一端与第一控制单元的第二端或第二控制单元的第二端相连，另一端与第一控制单元的第四端或第二控制单元的第四端相连。

进一步地，有线传输单元还包括：过零检测单元，过零检测单元的输出端与主控器相连，过零检测单元与耦合单元的耦合连接端相连，过零检测单元用于对耦合单元进行过零检测。

进一步地，过零检测单元包括：光耦，光耦的第一端通过二极管接入电力线的相线，光耦的第二端接入电力线的零线，光耦的第三端和第四端连接于主控器。

进一步地，信号放大单元包括：放大器芯片和第一外围电路。

进一步地，滤波单元包括：第一肖特基二极管，第一肖特基二极管的第一引脚接地，第一肖特基二极管的第二引脚接入电源，第一肖特基二极管的第三引脚与主控器和耦合单元相连；第二肖特基二极管，第二肖特基二极管的第一引脚接地，第二肖特基二极管的第二引脚接入电源，第二肖特基二极管的第三引脚与主控器和耦合单元相连。

进一步地，无线传输单元包括：无线收发器芯片、天线和第二外围电路。

进一步地，第一电源单元和第二电源单元均包括：电源芯片和第三外围电路。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种数据传输方法，包括：电表采集数据；电表通过第二双模传输单元，将采集到的数据上传至集中器的第一双模传输单元，其中，集中器将接收到的数据传输至主站。

进一步地，上述方法还包括：电表通过有线传输单元接收集中器发送的请求帧，其中，请求帧用于请求电表的表地址；电表通过无线传输单元向集中器发送电表的表地址。

进一步地，在电表通过无线传输单元向集中器发送电表的表地址之后，上述方法还包括：电表通过有线传输单元接收集中器发送的请求帧；电表通过有线传输单元向集中器发送电表的表地址。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述的数据传输方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述的数据传输方法。

在本发明实施例中，能够实现集中器和智能电表之间的有线和无线的双模通信，避免在传统智能电表单一通信模式下，多个电表同时上传信息造成信息堵塞，实现智能电表数据的高效通信，并且能够有效提升数据传输的效率，并且降低数据传输过程中的误码率，保证数据的客观性、准确性，进而解决了传统的电表通过点对点通信方式传输电表数据，导致传输效率较低且传输误码率高的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为根据本发明实施例的一种数据传输系统的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的一种双模传输单元的连接示意图；

图3为根据本发明实施例的一种有线传输单元的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的一种耦合单元的电路图；

图5为根据本发明实施例的一种过零检测单元的电路图；

图6为根据本发明实施例的一种信号放大单元的电路图；

图7为根据本发明实施例的一种滤波单元的电路图；

图8为根据本发明实施例的一种无线传输单元的电路图；

图9为根据本发明实施例的一种主控器的示意图；

图10为根据本发明实施例的一种电源单元的示意图；以及

图11是根据本发明实施例的一种数据传输方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种数据传输系统的实施例。

图1为根据本发明实施例的一种数据传输系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：主站10、集中器20和电表30。

其中，集中器20与主站10具有通信关系，包括：第一双模传输单元、第一电源单元(图中未示出)和用于控制第一双模传输单元的第一控制器，集中器用于将接收到的数据传输至主站；电表30包括：第二双模传输单元、第二电源单元(图中未示出)和用于控制第二双模传输单元的第二控制器，电表通过第二双模传输单元与集中器的第一双模传输单元进行通信，用于将采集的数据上传至集中器。

具体地，上述的电表可以是智能电表，上述的第一控制器可以是集中器的主控器，第二控制器可以是智能电表的主控器。集中器和智能电表均设置有双模传输单元，集中器的第一双模传输单元与第一控制器连接，智能电表的第二双模传输单元与第二控制器连接。集中器与主站通信连接，通信协议可以采用Q/GDW 1376.1-2013及其扩展规约。在本实施例中，集中器可以通过2G或3G或4G的通信网络或者以太网通信模块与主站通信连接。

通过本发明上述实施例，能够实现集中器和智能电表之间的有线和无线的双模通信，避免在传统智能电表单一通信模式下，多个电表同时上传信息造成信息堵塞，实现智能电表数据的高效通信，并且能够有效提升数据传输的效率，并且降低数据传输过程中的误码率，保证数据的客观性、准确性，进而解决了传统的电表通过点对点通信方式传输电表数据，导致传输效率较低且传输误码率高的技术问题。

可选地，第一双模传输单元和第二双模传输单元均包括：有线传输单元；无线传输单元；主控器，分别与有线传输单元和无线传输单元相连；其中，集中器和电表之间通过有线传输单元和/或无线传输单元通信。

具体的，上述的有线传输单元可以是PLC传输单元，上述的无线传输单元可以是LoraWAN无线传输单元。如图2所示，双模传输单元包括有线传输单元、LoraWAN无线传输单元和主控器，主控器与有线传输单元连接；主控器与LoraWAN无线传输单元连接；智能电表和集中器之间通过有线传输单元和/或LoraWAN无线传输单元通信连接，其中，主控器的型号为XC6300A。

在本发明上述实施例中，集中器通过有线传输单元向检测台区的智能电表发送请求帧，请求智能电表上报表地址，智能电表接收到请求帧后，通过LoraWAN无线传输单元向集中器上报表地址。集中器收到智能电表上传的表地址后，通过有线传输单元向对应的智能电表发送请求帧，再次要求智能电表上报表地址，智能电表收到请求帧后，通过有线传输单元向集中器上报表地址，实现对智能电表的表地址，即台区归属信息的通信校验。此外，集中器在收到电表上报信息后，进行再一次的台区归属校验，具有更高的可靠性。

可选地，有线传输单元包括：耦合单元，信号放大单元和滤波单元。

其中，耦合单元的耦合连接端与电力线耦合连接，耦合单元的发送信号输入端与信号放大单元连接，耦合单元的接收信号输出端与滤波单元相连，耦合单元的控制端与主控器耦合相连，耦合单元用于接收集中器通过电力线发送的信号，以及通过电力线将主控器的信号发送至集中器；信号放大单元的输入端与主控器的信号输出端相连，信号放大单元用于对主控器输出的信号进行放大；滤波单元的输出端与主控器的信号输入端相连，滤波单元用于将电力线发送的控制信号进行滤波。

在一种可选的实施例中，如图3所示，耦合单元用于接收集中器通过电力线发送的信号以及通过电力线将主控器的信号发送至集中器；耦合单元的耦合连接端与电力线耦合连接，耦合单元的发送信号输入端与信号放大单元的输出端连接，耦合单元的接收信号输出端与滤波单元的输入端连接，耦合单元的控制端与主控器耦合连接；信号放大单元用于将主控器输出的信号进行放大处理，信号放大单元的输入端与主控器的信号输出端连接；滤波单元用于将电力线发送的控制信号进行滤波处理，滤波单元的输出端与主控器的信号输入端连接。

在本发明上述实施例中，智能电表中有线传输单元的耦合单元用于接收集中器通过电力线发送的请求帧，并耦合传输到滤波单元，进行滤波处理后再传输到智能电表的主控器，要求主控器上传该智能电表的表地址。在集中器第二次向智能电表发送请求帧时，智能电表通过有线传输单元向集中器上传智能电表的表地址，即主控器发送表地址，经信号放大单元放大信号后，通过耦合单元将信号放大后的表地址耦合加载到电力线，上报到集中器，实现台区归属信息的通信校验。

进一步地，双模电表数据传输系统利用了电力线载波形式在电力线上报智能电表的表地址，即台区归属信息。因为电力线本身有清晰的台区归属，即低压台区的供电域与载波的通信域是一致的，所以利用低压电力线载波判定智能电表的台区归属具有天然优势。

可选地，耦合单元包括耦合变压器，耦合变压器包括：第一电感线圈、第二电感线圈和第三电感线圈，耦合单元还包括第一控制单元和第二控制单元，其中，第一电感线圈的两端分别与电力线的相线和零线耦合；第二电感线圈与第一电感线圈耦合，第一电感线圈的两端分别和第一控制单元的第一端和第二端相连，第一控制单元的第三端和第四端与滤波单元相连，第一控制单元的第五端与主控器连接；第三电感线圈与第一电感线圈耦合，第一电感线圈的两端分别和第二控制单元的第一端和第二端相连，第二控制单元的第三端和第四端与信号放大单元相连，第二控制单元的第五端与主控器连接。

需要说明的是，在实际应用中，由于电力线供电使用三相供电，因此，上述耦合单元也采用三个，分别对应于电力线的三相。

具体地，如图4所示，上述的第一电感线圈可以为L7，第二电感线圈可以为L8，第三电感线圈可以为L9。耦合变压器T1由三绕组电感线圈耦合组成，三绕组电感线圈包括电感线圈L7、电感线圈L8和电感线圈L9，电感线圈L7与电感线圈L8耦合，电感线圈L7与电感线圈L9耦合。

作为一种可选的实施例，第一电感线圈的一端与第一电容的一端耦合连接，第一电容的另一端作为耦合单元的电力线相线耦合连接端；第一电感线圈的另一端作为耦合单元的电力线零线耦合连接端，并与第一双向瞬态抑制二极管的一端连接，第一双向瞬态抑制二极管的另一端与第一电感线圈和第一电容的公共连接点连接。

进一步地，第一控制单元和第二控制单元包括：第一三极管，第一三极管的基极与第一控制单元的第五端或第二控制单元的第五端连接，第一三极管的发射极接地，第一三极管的集电极与第二三极管的基极相连，用于根据主控器输出的控制信号对第二三极管进行控制；第二三极管，第二三极管的发射极与电源相连，第二三极管的集电极与第三三极管和第四三极管的基极相连，用于根据第一三极管的控制对第三三极管和第四三极管进行控制；第三三极管，第三三极管的集电极和发射极中的一端与第一控制单元的第一端或第二控制单元的第一端相连，另一端与第一控制单元的第三端或第二控制单元的第三端相连；第四三极管，第四三极管的集电极和发射极中的一端与第一控制单元的第二端或第二控制单元的第二端相连，另一端与第一控制单元的第四端或第二控制单元的第四端相连。

具体地，如图4所示，对于第一控制单元，上述的第一三极管为Q3，第二三极管为Q2，第三三极管为Q1，第四三极管为Q4；对于第二控制单元，上述的第一三极管为Q7，第二三极管为Q6，第三三极管为Q8，第四三极管为Q5。

在一种可选的实施例中，如图4所示，耦合单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、双向瞬态抑制二极管TVS1、双向瞬态抑制二极管阵列TVS2、双向瞬态抑制二极管阵列TVS3、耦合变压器T1，其中，耦合变压器T1由三绕组电感线圈耦合组成，三绕组电感线圈包括电感线圈L7、电感线圈L8和电感线圈L9，电感线圈L7与电感线圈L8耦合，电感线圈L7与电感线圈L9耦合。

电感线圈L7的一端与电容C1一端耦合连接，电容C1的另一端作为耦合单元的电力线相线耦合连接端；电感线圈L7的另一端作为耦合单元的电力线零线耦合连接端，并与双向瞬态抑制二极管TVS1的一端连接，双向瞬态抑制二极管TVS1的另一端与电感线圈L7和电容C1的公共连接点连接；电感线圈L8的一端通过电容C2与三极管Q1的集电极连接；三极管Q1的集电极通过电阻R1接地；三极管Q1的发射极与电容C3的一端连接，电容C3的另一端作为耦合单元的接收信号的正输出端，耦合连接于滤波单元；三极管Q1的基极通过电阻R2连接于三极管Q2的集电极；双向瞬态抑制二极管阵列TVS2阵列的第一负极连接于电感线圈L8与电容C2的公共连接点，双向瞬态抑制二极管TVS2阵列的正极接地；电感线圈L8的另一端通过电容C4连接于三极管Q4的集电极；三极管Q4的集电极通过电阻R6接地；三极管Q4的发射极与电容C5的一端连接，电容C5的另一端作为耦合单元的接收信号的负输出端耦合连接于滤波单元；双向瞬态抑制二极管阵列TVS2的第二负极连接于电感线圈L8与电容C4的公共连接点；三极管Q4的基极通过电阻R7连接于三极管Q2的集电极；电阻R5一端与三极管Q2的集电极连接，另一端接地；三极管Q2的发射极连接于电源VCC’；三极管Q2的基极通过电阻R3连接于电源VCC’；三极管Q2的基极通过电阻R8连接于三极管Q3的集电极；三极管Q3的基极与电阻R4一端连接，电阻R4的另一端作为第一控制端耦合连接于主控器；三极管Q3的发射极接地；电阻R9的一端连接于三极管Q3与电阻R4的公共连接点，另一端接地。

电感线圈L9的一端通过电容C7与三极管Q8的发射极连接；三极管Q8的集电极作为耦合单元的发送信号的负输入端耦合连接于信号放大单元；三极管Q8的基极通过电阻R15连接于三极管Q6的集电极；双向瞬态抑制二极管阵列TVS3的第一负极连接于电感线圈L9与电容C7的公共连接点；双向瞬态抑制二极管阵列TVS3的正极接地；电感线圈L9的另一端通过电容C6连接于三极管Q5的发射极；三极管Q5的集电极与作为耦合单元的发送信号的正输入端耦合连接于信号放大单元；双向瞬态抑制二极管阵列TVS3的第二负极连接于电感线圈L9与电容C6的公共连接点；三极管Q5通过电阻R10连接于三极管Q6的集电极；三极管Q6的集电极通过电阻R13接地；三极管Q6的发射极连接于电源VCC’；三极管Q6的基极通过电阻R11连接于电源VCC’；三极管Q6的基极通过电阻R16连接于三极管Q7的集电极；三极管Q7的基极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端作为第二控制输入端耦合连接于主控器；三极管Q7的发射极接地；电阻R14的一端连接于三极管Q7与电阻R12的公共连接点，另一端接地。

本实施例中，主控器通过控制三极管Q3的导通和关断状态，来控制三极管Q2的导通和关断状态，从而控制三极管Q1和三极管Q4的导通和关断状态，以控制耦合单元的接收信号的输出端的输出动作。主控器通过控制三极管Q7的导通和关断状态，来控制三极管Q6的导通和关断状态，从而控制三极管Q5和三极管Q8的导通和关断状态，以控制耦合单元的发送信号的输入端的输入动作。

通过上述方案，集中器通过电力线发送的信号通过上述耦合单元，耦合加载到滤波单元，主控器U3通过控制耦合单元将放大处理后的信号耦合加载到电力线，发送至集中器，实现集中器与智能电表的有线通信。

可选地，如图3所示，有线传输单元还包括：过零检测单元，过零检测单元的输出端与主控器相连，过零检测单元与耦合单元的耦合连接端相连，用于对耦合电路进行过零检测。

进一步地，过零检测单元包括：光耦，光耦的第一端通过二极管接入电力线的相线，光耦的第二端接入电力线的零线，光耦的第三端和第四端连接于主控器。

具体地，如图5所示，上述的光耦可以是U1，光耦包括发光二极管和光敏三极管，发光二极管连接在U1的引脚1和2之间，光敏三极管连接在U1的引脚3和4之间。

在一种可选的实施例中，如图5所示，过零检测单元包括电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电容C29、电容C30、电容C31、电容C32、电容C33、二极管D10、二极管D11、二极管D12、三极管Q9和光耦U1。

二极管D10的负极通过电阻R37与电阻R38一端连接，二极管D10的正极作为第一输入端与耦合单元的电力线相线耦合连接端连接；电阻R38的另一端与光耦U1的发光二极管的正极连接；二极管D12的负极作为第二输入端与耦合单元的电力线零线耦合连接端端连接，正极与三极管Q9的发射极连接；电容C29的一端与电阻R38和光耦U1的发光二极管的公共连接点连接，另一端与二极管D12的负极连接；电阻R41的一端与电阻R38和光耦U1的发光二极管的公共连接点连接，另一端与二极管D12的负极连接；电容C30的一端与电阻38和光耦U1的发光二极管的公共连接点连接，另一端与二极管D12和三极管Q9的公共连接点连接；二极管D11的负极与电阻R38和光耦U1的发光二极管的公共连接点连接，二极管D11的正极与二极管D12和三极管Q9的公共连接点连接；电阻R42的一端与二极管D12负极连接，另一端与三极管Q9的基极连接；电容C33的一端与电阻R42和三极管Q9的公共连接点连接，另一端与二极管D12和三极管Q9的公共连接点连接；三极管Q9的集电极与光耦U1的发光二极管的负极连接；光耦U1的光敏三极管的集电极通过电阻R39与电源VCC连接；电容C31的一端与电阻R39与电源VCC的公共连接点连接，另一端接地；电阻R40的一端与光耦U1的光敏三极管集电极连接，另一端作为过零检测单元的输出端连接于主控器；光耦U1的光敏三极管的发射极接地；电容C32的一端与光耦U1的光敏三极管集电极与电阻R40的公共连接点连接，另一端接地。

通过上述方案，过零检测单元对耦合单元进行过零检测，保护耦合单元的正常工作，提高了整个双模式电表数据传输系统的安全性和稳定性。

可选地，信号放大单元包括：放大器芯片和第一外围电路。

具体的，上述的放大器芯片的型号可以为THS6214。

在一种可选的实施例中，如图6所示，信号放大单元包括：信号放大单元包括放大器芯片U1、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电感L1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5。

电阻R28一端与放大器芯片U1的引脚8连接，另一端作为第一反馈信号输入端B；放大器芯片U1的引脚8通过电阻R29接地；放大器芯片U1的引脚9与引脚8连接；放大器芯片U1的引脚10接地；放大器芯片U1的引脚11与电感L1一端连接；电感L1的另一端与二极管D4的负极连接，二极管D4的正极与电源VCC’连接；

放大器芯片U1的引脚1与电容C12的一端连接，电容C12的另一端作为信号放大单元的第一输入端连接于主控器；电阻R22一端与放大器芯片U1的引脚1连接，另一端通过电容C8接地；电阻R17一端与电容C8和电阻R22的公共连接点连接，另一端接地；电阻R18的一端与电阻R17和电阻R22的公共连接点连接，另一端作为第一反馈信号输出端B1与第一反馈信号输入端B连接；放大器芯片U1的引脚2与电容C14的一端连接，电容C14的另一端作为信号放大单元的第二输入端连接于主控器；电阻R23的一端与放大器芯片U1的引脚2连接，另一端与R17和R18的公共连接点连接；放大器芯片U1的引脚3接地；放大器芯片U1的引脚4通过电阻R26接地；放大器芯片U1的引脚0接地；

放大器芯片U1的引脚17通过电阻R30与电容C15的一端连接，电容C15的另一端作为信号放大单元的负输出端耦合连接于耦合单元的发送信号的负输入端；二极管D3的负极与电阻R30和电容C15的公共连接点连接，正极接地；二极管D2的正极与电阻R30和电容C15的公共连接点连接，负极作为第二反馈信号输出端B2与第一反馈信号输入端B连接；放大器芯片U1的引脚18通过电阻R27与放大器芯片U1的引脚17连接；放大器芯片U1的引脚19通过电容C13与电阻R25的一端连接，电阻R25的另一端与放大器芯片U1的引脚18连接；

放大器芯片U1的引脚20通过电阻R21与电容C11一端连接，电容C11的另一端作为信号放大单元的正输出端耦合连接于耦合单元的发送信号的正输入端；二极管D1的正极与电阻R21和电容C11的公共连接点连接，负极作为第三反馈信号输出端B3与第一反馈信号输入端B连接；二极管D5的负极与电阻R21和电容C11的公共连接点连接，正极接地；电阻R24的一端与放大器芯片U1的引脚19连接，另一端与放大器芯片U1引脚20连接；引脚21作为第二反馈信号输入端C，二极管D4和电感L1的公共连接点作为第四反馈信号输出端C1与第二反馈信号输入端C连接；放大器芯片U1的引脚21通过电容C9接地，电容C10的正极与放大器芯片U1的引脚21连接，负极接地；放大器芯片U1的引脚23通过电阻R20与电源VCC连接；放大器芯片U1的引脚24通过电阻R19与电源VCC连接。

通过上述方案，通过信号放大单元将接收到主控器的信号进行放大处理后，耦合加载到耦合单元，保障了主控器的信号顺利传输。

可选地，滤波单元包括：第一肖特基二极管和第二肖特基二极管。

其中，第一肖特基二极管的第一引脚接地，第一肖特基二极管的第二引脚接入电源，第一肖特基二极管的第三引脚与主控器和耦合单元相连；第二肖特基二极管的第一引脚接地，第二肖特基二极管的第二引脚接入电源，第二肖特基二极管的第三引脚与主控器和耦合单元相连。

具体地，第一肖特基二极管和第二肖特基二极管型号可以均为LBAT54SWT1G。

在一种可选的实施例中，如图7所示，滤波单元包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、肖特基二极管D6(即上述的第一肖特基二极管)、肖特基二极管D7(即上述的第二肖特基二极管)。

电阻R31一端通过电容C16与电容C17一端连接，电阻R31的另一端作为滤波单元的正输入端耦合连接于耦合单元的接收信号的正输出端；电容C17的另一端通过电容C18与电感L2的一端连接；电感L2的另一端与电容C19一端连接，电容C19的另一端作为滤波单元的正输出端连接于主控器；电阻R32一端通过电容C20与电容C21一端连接，电阻R32的另一端作为滤波单元的负输入端耦合连接于耦合单元的接收信号的负输出端；电容C21的另一端通过电容C22与电感L3的一端连接；电感L3的另一端与电容C23一端连接，电容C23的另一端作为滤波单元的负输出端连接于主控器；电感L4一端与电容C16与电容C17的公共连接点连接，另一端与电容C20与电容C21的公共连接点连接；电感L5一端与电容C17和电容C18的公共连接点连接，另一端与电容C21和电容C22的公共连接点连接；电容C24一端与电容C18和电感L2的公共连接点连接，另一端与电容C22和电感L3的公共连接点连接；电容C25一端与电感L2和电容C19的公共连接点连接，另一端与电感L3和电容C23的公共连接点连接；电阻R33一端与电容C25与电容C19的公共连接点连接，另一端与电容C25和电容C23的公共连接点连接；肖特基二极管D6的引脚3与电阻R33和电容C19的公共连接点连接，引脚1接地，引脚2与电源VCC连接；肖特基二极管D7的引脚3与电阻R33和电容C23的公共连接点连接，引脚1接地，引脚2与电源VCC连接。

通过上述方案，将电力线通过耦合单元将集中器发送的信号耦合加载到滤波单元，进行滤波处理后，传输到智能电表的主控器。

可选地，线传输单元包括：无线收发器芯片、天线和第二外围电路。

具体地，上述的无线收发器芯片的型号可以为LSD4RF-2F717N20。

在一种可选的实施例中，如图8所示，LoraWAN无线传输单元包括无线收发器芯片U2、LoRa天线、电阻R34、电容C26、电容C27、电容C28、电感L6。

无线收发器芯片U2的引脚9作为第一信号输出端连接于主控器；无线收发器芯片U2的引脚10作为信号输入端连接于主控器；无线收发器芯片U2的引脚11作为使能信号输入端连接于主控器；无线收发器芯片U2的引脚12作为时钟信号输入端连接于主控器；无线收发器芯片U2的引脚1作为复位信号输入端连接于主控器；无线收发器芯片U2的引脚2作为第二信号输出端连接于主控器；无线收发器芯片U2的引脚3作为第三信号输出端连接于主控器；无线收发器芯片U2的引脚7接地；无线收发器芯片U2的引脚8通过电阻R34连接电源VCC，无线收发器芯片U2的引脚8通过电容C26接地；无线收发器芯片U2的引脚13接地；无线收发器芯片U2的引脚14与电感L6一端连接，电感L6的另一端与电容C28的一端连接，电容C28的另一端接地；电容C27的一端与无线收发器芯片U2的引脚14连接，另一端接地，电感L6、电容C27和电容C28形成滤波电路；Lora天线连接于电容C28的两端，从而和滤波电路连接。

在本发明上述实施例中，在集中器首次向智能电表发送请求帧时，智能电表的主控器通过LoraWAN无线传输单元的调制解调处理后向集中器上报智能电表的表地址。

通过上述方案，可以实现集中器和智能电表之间的无线通信。LoraWAN通信可以避免只有有线通信时，多个电表同时上传信息造成的信息堵塞，具有更高的稳定性。

在一种可选的实施例中，如图9所示，主控器U3的引脚36、引脚30及引脚55分别与耦合单元三相的任意一项的第一控制端连接。主控器U3通过上述结构，向耦合单元发送第一控制信号，控制耦合单元将集中器通过电力线发送的控制信号耦合加载到滤波单元。

主控器U3的引脚35、引脚52及引脚57分别与耦合单元三相的任意一项的第二控制端连接。主控器U3通过上述结构，向耦合单元发送第一控制信号，控制耦合单元将信号放大单元放大处理后的主控器U3发送的信号加载到电力线上，通过电力线传输到集中器。

主控器U3的引脚60与过零检测单元的输出端连接。主控器U3通过上述结构，接收过零检测单元的输出信号，对耦合单元进行监控保护。

主控器U3的引脚63和引脚64分别与信号放大单元的第一输入端和第二输入端连接。主控器U3通过上述结构，将主控器U3的信号发送到信号放大单元，进行放大处理。

主控器U3的引脚6和引脚5分别与滤波单元的正输出端和滤波单元的负输出端连接。通过上述结构，将集中器通过电力线传输的信号，通过耦合单元加载到滤波单元，经滤波单元滤波处理后的信号，发送给主控器U3。

主控器U3的引脚45与无线收发器芯片U2的引脚9连接，接收LoraWAN无线传输单元的第一输出信号；主控器U3的引脚46与无线收发器芯片U2的引脚10连接，向LoraWAN无线传输单元发送信号；主控器U3的引脚42与无线收发器芯片U2的引脚11连接，向LoraWAN无线传输单元发送使能信号；主控器U3的引脚44与无线收发器芯片U2的引脚12连接，向LoraWAN无线传输单元发送时钟信号；主控器U3的引脚40与无线收发器芯片U2的引脚1连接，向LoraWAN无线传输单元发送复位信号；主控器U3的引脚39与无线收发器芯片U2的引脚2连接，接收LoraWAN无线传输单元的第二输出信号，主控器U3的引脚38分别与无线收发器芯片U2的引脚3连接，接收LoraWAN无线传输单元的第三输出信号。通过上述结构，主控器U3控制集中器和智能电表通过LoraWAN无线传输单元通信。

主控器U3的引脚61、引脚11、引脚19、引脚29、引脚33、引脚43和引脚53均与电源VCC’连接；主控器的U3的引脚4、引脚7和引脚62均与电源VCC连接。

可选地，第一电源单元和第二电源单元均包括：电源芯片和第三外围电路。

具体地，上述的电源芯片的信号为MP2303。

在一种可选的实施例中，如图10所示，电源单元包括电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、电容C39、电容C40、稳压二极管D13、二极管D9、二极管D8、电感L10和电源芯片U4。

电源芯片U4的引脚2为电源VCC’的供电输出端，表示电源VCC’，本实施例中，电源VCC’为12V的电源；电源芯片U4的引脚2通过电阻R43与电源芯片U4的引脚7连接；电源芯片U4的引脚7通过电阻R44与电源芯片U4的引脚4连接；电源芯片U4的引脚4接地；电源芯片U4的引脚8通过电容C36与电源芯片U4的引脚4连接；稳压二极管D13负极与电源芯片U4的引脚2连接，另一端与电容C36与电源芯片U4的引脚4的公共连接点连接；电容C35一端与电源芯片U4的引脚2连接，另一端与电容C36与电源芯片U4的引脚4的公共连接点连接；电容C34一端与电源芯片U4的引脚2连接，另一端与电容C36与电源芯片U4的引脚4的公共连接点连接；电源芯片U4的引脚6通过电容C37与电阻R45的一端连接，电阻R45的另一端与电阻R46的一端连接，电阻R46另一端与电源芯片U4的引脚5连接；电阻R45的另一端接地；电源芯片U4的引脚5通过电阻R47与电容C39的一端连接，电容C39的另一端与电阻R45和电阻R46的公共连接点连接；电容C40一端与电阻R47和电容C39的公共连接点连接，另一端与电阻R45和电阻R46的公共连接点连接；电阻R48的一端与电阻R47和电容C39的公共连接点连接，另一端作为电源VCC的供电输出端，表示电源VCC，本实施例中，电源VCC为3.3V的电源；电源芯片U4的引脚3通过电感L10与电阻R47和电容C39的公共连接点连接；电源芯片U4的引脚1通过电容C38与二极管D9的负极连接，二极管D9的正极接地；电源芯片U4的引脚3与电容C38和二极管D9的公共连接点连接；二极管D8负极与电源芯片U4的引脚1连接，二极管D8正极与电阻R47和电容C39的公共连接点连接。电阻R47、电阻R48、电容C39和电容C40组成RC滤波稳压的回路，对整个电源单元起滤波稳压保护的作用。

需要说明的是，集中器的控制器与集中器的双模传输单元的主控器U3可共用和不共用；智能电表的控制器与智能电表的双模传输单元的主控器U3可共用和不非共用。

通过上述方案，提供了一种通信方式高效、信息传输误码率低的智能电表系统，即双模式电表数据传输系统，集中器与智能电表既可通过PLC通信连接，又可通过LoraWAN通信连接，能够实现集中器和智能电表之间的PLC和LoraWAN双模通信，避免在传统智能电表单一通信模式下，多个电表同时上传信息造成信息堵塞，实现智能电表数据的高效通信，并且能够有效提升数据传输的效率，并且降低数据传输过程中的误码率，保证数据的客观性、准确性。

实施例2

根据本发明实施例，提供了一种数据传输方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图11是根据本发明实施例的一种数据传输方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S112，电表采集数据。

具体地，上述的电表可以是智能电表。

步骤S114，电表通过第二双模传输单元，将采集到的数据上传至集中器的第一双模传输单元，其中，集中器将接收到的数据传输至主站。

在一种可选的方案中，集中器和智能电表均设置有双模传输单元，智能电表和集中器之间通过有线传输单元和/或LoraWAN无线传输单元通信连接。

需要说明的是，集中器的双模传输单元与集中器主控器连接；集中器与主站通信连接，通信协议采用Q/GDW 1376.1-2013及其扩展规约。在本实施例中，集中器可以通过2G或3G或4G的通信网络或者以太网通信模块与主站通信连接。

通过本发明上述实施例，能够实现集中器和智能电表之间的有线和无线的双模通信，避免在传统智能电表单一通信模式下，多个电表同时上传信息造成信息堵塞，实现智能电表数据的高效通信，并且能够有效提升数据传输的效率，并且降低数据传输过程中的误码率，保证数据的客观性、准确性，进而解决了传统的电表通过点对点通信方式传输电表数据，导致传输效率较低且传输误码率高的技术问题。

可选地，该方法还包括：电表通过有线传输单元接收集中器发送的请求帧，其中，请求帧用于请求电表的表地址；电表通过无线传输单元向集中器发送电表的表地址。

在一种可选的实施例中，集中器通过有线传输单元向检测台区的智能电表发送请求帧，请求智能电表上报表地址，智能电表接收到请求帧后，通过LoraWAN无线传输单元向集中器上报表地址。

进一步地，智能电表中有线传输单元的耦合单元用于接收集中器通过电力线发送的请求帧，并耦合传输到滤波单元，进行滤波处理后再传输到智能电表的主控器，要求主控器上传该智能电表的表地址。

可选地，在电表通过无线传输单元向集中器发送电表的表地址之后，该方法还包括：电表通过有线传输单元接收集中器发送的请求帧；电表通过有线传输单元向集中器发送电表的表地址。

在一种可选的实施例中，集中器收到智能电表上传的表地址后，通过有线传输单元向对应的智能电表发送请求帧，再次要求智能电表上报表地址，智能电表收到请求帧后，通过有线传输单元向集中器上报表地址，实现对智能电表的表地址，即台区归属信息的通信校验。此外，集中器在收到电表上报信息后，进行再一次的台区归属校验，具有更高的可靠性。

进一步地，在集中器第二次向智能电表发送请求帧时，智能电表通过有线传输单元向集中器上传智能电表的表地址，即主控器发送表地址，经信号放大单元放大信号后，通过耦合单元将信号放大后的表地址耦合加载到电力线，上报到集中器，实现台区归属信息的通信校验。

通过上述方案，利用了电力线载波形式在电力线上报智能电表的表地址，即台区归属信息。因为电力线本身有清晰的台区归属，即低压台区的供电域与载波的通信域是一致的，所以利用低压电力线载波判定智能电表的台区归属具有天然优势。

实施例3

根据本发明实施例，提供了一种存储介质的实施例，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述实施例2中的数据传输方法。

实施例4

根据本发明实施例，提供了一种处理器的实施例，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述实施例2中的数据传输方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元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全部或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(可为个人计算机、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、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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 (17)

1.一种数据传输系统，其特征在于，包括：

主站；

集中器，与所述主站具有通信关系，包括：第一双模传输单元、第一电源单元和用于控制所述第一双模传输单元的第一控制器，所述集中器用于将接收到的数据传输至所述主站；

电表，包括：第二双模传输单元、第二电源单元和用于控制所述第二双模传输单元的第二控制器，所述电表通过所述第二双模传输单元与所述集中器的第一双模传输单元进行通信，用于将采集的数据上传至所述集中器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一双模传输单元和所述第二双模传输单元均包括：

有线传输单元；

无线传输单元；

主控器，分别与所述有线传输单元和所述无线传输单元相连；

其中，所述集中器和所述电表之间通过所述有线传输单元和/或所述无线传输单元通信。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述有线传输单元包括：

耦合单元，所述耦合单元的耦合连接端与电力线耦合连接，所述耦合单元的发送信号输入端与信号放大单元连接，所述耦合单元的接收信号输出端与滤波单元相连，所述耦合单元的控制端与所述主控器耦合相连，所述耦合单元用于接收所述集中器通过所述电力线发送的信号，以及通过所述电力线将所述主控器的信号发送至所述集中器；

所述信号放大单元的输入端与所述主控器的信号输出端相连，所述信号放大单元用于对所述主控器输出的信号进行放大；

所述滤波单元的输出端与所述主控器的信号输入端相连，所述滤波单元用于将所述电力线发送的控制信号进行滤波。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述耦合单元包括耦合变压器，所述耦合变压器包括：第一电感线圈、第二电感线圈和第三电感线圈，所述耦合单元还包括第一控制单元和第二控制单元，其中，

所述第一电感线圈的两端分别与所述电力线的相线和零线耦合；

所述第二电感线圈与所述第一电感线圈耦合，所述第一电感线圈的两端分别和所述第一控制单元的第一端和第二端相连，所述第一控制单元的第三端和第四端与所述滤波单元相连，所述第一控制单元的第五端与所述主控器连接；

所述第三电感线圈与所述第一电感线圈耦合，所述第一电感线圈的两端分别和所述第二控制单元的第一端和第二端相连，所述第二控制单元的第三端和第四端与所述信号放大单元相连，所述第二控制单元的第五端与所述主控器连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一电感线圈的一端与第一电容的一端耦合连接，所述第一电容的另一端作为耦合单元的电力线相线耦合连接端；所述第一电感线圈的另一端作为耦合单元的电力线零线耦合连接端，并与第一双向瞬态抑制二极管的一端连接，所述第一双向瞬态抑制二极管的另一端与所述第一电感线圈和所述第一电容的公共连接点连接。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一控制单元和所述第二控制单元包括：

第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一控制单元的第五端或所述第二控制单元的第五端连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与第二三极管的基极相连，用于根据所述主控器输出的控制信号对所述第二三极管进行控制；

所述第二三极管，所述第二三极管的发射极与电源相连，所述第二三极管的集电极与第三三极管和第四三极管的基极相连，用于根据所述第一三极管的控制对所述第三三极管和所述第四三极管进行控制；

所述第三三极管，所述第三三极管的集电极和发射极中的一端与所述第一控制单元的第一端或所述第二控制单元的第一端相连，另一端与所述第一控制单元的第三端或所述第二控制单元的第三端相连；

所述第四三极管，所述第四三极管的集电极和发射极中的一端与所述第一控制单元的第二端或所述第二控制单元的第二端相连，另一端与所述第一控制单元的第四端或所述第二控制单元的第四端相连。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述有线传输单元还包括：

过零检测单元，所述过零检测单元的输出端与所述主控器相连，所述过零检测单元与所述耦合单元的耦合连接端相连，所述过零检测单元用于对所述耦合单元进行过零检测。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述过零检测单元包括：

光耦，所述光耦的第一端通过二极管接入所述电力线的相线，所述光耦的第二端接入所述电力线的零线，所述光耦的第三端和第四端连接于所述主控器。

9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信号放大单元包括：放大器芯片和第一外围电路。

10.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述滤波单元包括：

第一肖特基二极管，所述第一肖特基二极管的第一引脚接地，所述第一肖特基二极管的第二引脚接入电源，所述第一肖特基二极管的第三引脚与所述主控器和所述耦合单元相连；

第二肖特基二极管，所述第二肖特基二极管的第一引脚接地，所述第二肖特基二极管的第二引脚接入电源，所述第二肖特基二极管的第三引脚与所述主控器和所述耦合单元相连。

11.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述无线传输单元包括：无线收发器芯片、天线和第二外围电路。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一电源单元和所述第二电源单元均包括：电源芯片和第三外围电路。

13.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

电表采集数据；

所述电表通过第二双模传输单元，将采集到的数据上传至集中器的第一双模传输单元，其中，所述集中器将接收到的数据传输至主站。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述电表通过有线传输单元接收所述集中器发送的请求帧，其中，所述请求帧用于请求所述电表的表地址；

所述电表通过无线传输单元向所述集中器发送所述电表的表地址。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述电表通过无线传输单元向所述集中器发送所述电表的表地址之后，所述方法还包括：

所述电表通过有线传输单元接收所述集中器发送的所述请求帧；

所述电表通过所述有线传输单元向所述集中器发送所述电表的表地址。

16.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求13至15中任意一项所述的数据传输方法。

17.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求13至15中任意一项所述的数据传输方法。