CN109348314A - 一种基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法，可解决现有的抄表系统通信线过长导致信号干扰衰减严重，通信质量难以保障的技术问题。包括：S100、把集中器、LoRa通信设备及电能表依次连接；S200、主设备自动识别从设备；S300、主设备自动组网判断当前数据需要发送到哪台从设备；S400、从设备自动采集当前所接电表的表地址，在步骤300中组网时将此信息提供给主设备；S500、集中器发起抄表请求，分别经主设备、从设备到电能表，然后电能表回复数据经从设备、主设备反馈给集中器，进而实现电能表的数据采集。本发明无需对已大规模使用的集中器和电表进行程序升级或设备更换，只需将485通信接口进行连接，即可实现稳定的远距离无线数据传输，进而实现电能表的数据采集。

Description

一种基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法和设备
技术领域
本发明涉及用电信息采集系统技术领域，具体涉及一种基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法和设备。
背景技术
LoRa是远距离无线电（Long Range Radio）的缩写，它最大的特点就是抗干扰能力强，传播距离远，在同样的功耗下，比其他的无线方式传播的距离更远，城镇最大可达5km，郊区最大可达15km。
在用电信息采集系统领域，自动抄表技术不断更新并走向成熟，其中集中器主要负责采集用户电能表的电能数据，数据包括电压、电流、有功功率、日冻结电能量和电能表事件。电压数据用于统计各个时间段的供电质量，防止电压不稳而烧坏电器；日冻结电能量用于居民电费的计算；电能表事件主要用于获取电能表自生是否出现异常，是否有人为破坏，人为修改电能表数据的情况。由此可知，在用电信息采集系统中，电能表数据的获取是非常重要且必要的。
随着自动抄表系统在全国各地的大规模部署，在替换原先线路时，往往遇到复杂和苛刻的环境，现列出以下两点情况：
部分地区的电表采用一户一户安装的方式，集中器若采用485通信，则通信线会非常之长，信号干扰严重，通信质量难以保障，此时只能采用载波通信的方式，通过电力线发送抄表数据。但一个片区的电表可能是由电线一节一节的接入电网，电力线犹如蜘蛛网一般，载波信号在此电网上衰减严重，系统主要表现为电表数据抄读不到，或者数据时有时无。
在城市中，小区和商场的地下一般都是车库或商业系统，若集中器安装在此环境下不会影响电表数据的获取，但是由于地下室通信基站信号微弱，集中器常常掉线，或根本无法远程登陆数据中心传输电能表数据，造成抄表系统无法正常使用。
发明内容
本发明提出的一种基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法和设备，可解决现有技术的自动抄表系统中，通信线过长导致信号干扰、衰减严重，现场实施时布线困难，通信质量难以保障的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法，基于集中器和电能表，还包括LoRa通信设备；
包括以下步骤：
S100、把集中器、LoRa通信设备及电能表依次连接，所述LoRa通信设备包括主设备和从设备，主设备和从设备之间通过LoRa无线连接，主设备通过485接口和集中器通信，从设备通过485接口和电能表通信；
S200、通过主设备自动识别从设备，将从设备的频段和通信地址进行记忆；
S300、通过主设备自动组网，判断当前数据需要发送到哪台从设备；
S400、通过从设备自动采集当前所接电表的表地址，在步骤300中组网时将此信息提供给主设备；
S500、通过集中器发起抄表请求，分别经主设备、从设备到电能表，然后电能表回复数据经从设备、主设备反馈给集中器，进而实现电能表的数据采集。
进一步的，所述步骤S300还包括主设备定期维护从设备信息，自动增加新增设备信息和删除无响应设备信息。
进一步的，所述步骤S300中所述主设备组网完成后，从设备进入休眠模式，等待主设备唤醒并接收数据。
进一步的，所述步骤S500具体包括：
S501、集中器通过485端口发送抄表请求数据；
S502、主设备通过485接口收到数据后，提取数据所要抄读的电能表地址，唤醒该表对应的从设备，并将数据转为无线进行发送；
S503、从设备在收到主设备发送的数据后，把无线数据通过485接口发送给电能表；
S504、电能表收到数据后，把表内数据通过485接口发送给从设备；
S505、从设备收到数据后，通过无线发送数据给主设备；
S506、主设备收到无线数据后，把数据通过485接口发送给集中器；
S507、集中器收到数据后，再判断是否继续抄表还是结束抄表流程。
进一步的，所述步骤S400还包括：
从设备在空闲时处于休眠状态，被主设备唤醒后处于监听状态，等待接收数据。
进一步的，所述步骤S505还包括：
从设备在数据发送结束后的10秒内保持监听状态，期间没有接收到该从设备所接电表的数据，则立即进入休眠态。
一种基于LoRa无线通信的电能表数据采集设备，基于集中器和电能表，还包括LoRa通信设备，其中，所述集中器、LoRa通信设备及电能表依次连接。
优选的，所述LoRa通信设备包括主设备和从设备，主设备和从设备之间通过LoRa无线连接，主设备通过485接口和集中器通信，从设备通过485接口和电能表通信。
由上述技术方案可知，本发明的基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法和设备，其中LoRa无线通信设备分为主从两个设备，主设备通过485接口和集中器通信，从设备通过485接口和电能表通信，主从设备之间相互通信就代替了485通信线。集中器发起抄表后，数据通过无线的方式抄读电表，电表回复的数据同样也是通过无线发送给集中器。本发明无需对已大规模使用的集中器和电表进行程序升级或设备更换，只需将485通信接口进行连接，即可实现稳定的远距离无线数据传输，进而通过集中器发起抄表请求，分别经主设备、从设备到电能表，然后电能表回复数据经从设备、主设备反馈给集中器，实现电能表的数据采集。
附图说明
图1是本发明方法流程示意图；
图2是本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例所述的基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法，包括以下步骤：
S100、把集中器、LoRa通信设备及电能表依次连接，所述LoRa通信设备包括主设备和从设备，主设备和从设备之间通过LoRa无线连接，主设备通过485接口和集中器通信，从设备通过485接口和电能表通信；
S200、通过主设备自动识别从设备，将从设备的频段和通信地址进行记忆；
S300、通过主设备自动组网，判断当前数据需要发送到哪台从设备；
S400、通过从设备自动采集当前所接电表的表地址，在步骤300中组网时将此信息提供给主设备；
S500、通过集中器发起抄表请求，分别经主设备、从设备到电能表，然后电能表回复数据经从设备、主设备反馈给集中器，进而实现电能表的数据采集。
本发明实施例的具体实现步骤为：
1)现有集中器、电能表程序和硬件无需改动，现有集中器、电能表无需更换。主从通信设备首次安装后处于开机运行状态，从设备等待主设备进行组网，主设备自动记录从设备所接电表的表地址。
2)主设备组网完成后，从设备进入休眠模式，等待主设备唤醒并接收数据。
3)集中器发起抄表，通过485端口发送抄表数据。
4)主设备通过485接口收到数据后，提取数据所要抄读的电表地址，唤醒该表对应的从设备，并将数据转为无线进行发送；
5)从设备在空闲时处于休眠状态，被主设备唤醒后处于监听状态，等待接收数据。
6)从设备在收到主设备发送的数据后，把无线数据通过485接口发送给电表。
7)电表收到数据后，把表内数据通过485接口发送给从设备。
8)从设备收到数据后，通过无线发送数据给主设备。
9)从设备在数据发送结束后的10秒内保持监听状态，期间没有接收到该从设备所接电表的数据，则立即进入休眠态。
10)主设备收到无线数据后，把数据通过485接口发送给集中器。
11)集中器收到数据后，再判断是否继续抄表还是结束抄表流程。
本发明实施例的具体使用方法如下：
1、集中器和电表原先可能是用485或载波进行通信，或者现场根本无法用这两种方式通信。此时，直接将485线拆除，或放弃载波通信方式。
2、结合图2所示，将主设备和集中器的485端口连接，从设备和电表的485端口连接。
3、将主从设备进行固定，上电后等待主从设备的识别和连接。
4、主设备的运行灯常亮表示当前正在组网，运行灯间隔1秒闪烁表示组网完毕；从设备运行灯常亮表示当前正在等待组网，运行灯间隔1秒闪烁表示该从设备已和主设备组网。
5、组网完毕后，集中器即可正常抄表，数据通过LoRa无线在主从设备间进行发送，无线通信交由主设备实现并维护。对于集中器，其不需要知道通信是通过什么方式去实现的，依旧按照485的方式去抄表。
另一方面，本发明实施例还公开一种基于LoRa无线通信的电能表数据采集设备，基于集中器和电能表，还包括LoRa通信设备，其中，所述集中器、LoRa通信设备及电能表依次连接；所述LoRa通信设备包括主设备和从设备，主设备和从设备之间通过LoRa无线连接，主设备通过485接口和集中器通信，从设备通过485接口和电能表通信。
本发明的设备，主要包含以下功能：
1)一套设备分为主设备和从设备，主设备通过485接口和集中器通信，从设备通过485接口和电能表通信，主从设备之间通过无线方式通信。
2)主设备自动识别从设备，将从设备的频段和通信地址进行记忆。
3)主设备自动组网，精准判断当前数据需要发送到哪台从设备。
4)主设备定期维护从设备信息，自动增加新增设备和删除无响应设备信息。
5)从设备自动采集当前所接电表的表地址，在组网时将此信息提供给主设备。
6)从设备自动管理运行状态，以减少不必要的电能消耗。
综上，本发明实施例方法和设备的优点在于对电能表进行数据采集无需对已大规模使用的集中器和电表进行程序升级或设备更换，只需将485通信接口进行连接，即可实现稳定的远距离无线数据传输，进而通过集中器发起抄表请求，分别经主设备、从设备到电能表，然后电能表回复数据经从设备、主设备反馈给集中器，实现电能表的数据采集。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法，基于集中器和电能表，其特征在于：还包括LoRa通信设备；
包括以下步骤：
S100、把集中器、LoRa通信设备及电能表依次连接，所述LoRa通信设备包括主设备和从设备，主设备和从设备之间通过LoRa无线连接，主设备通过485接口和集中器通信，从设备通过485接口和电能表通信；
S200、通过主设备自动识别从设备，将从设备的频段和通信地址进行记忆；
S300、通过主设备自动组网，判断当前数据需要发送到哪台从设备；
S400、通过从设备自动采集当前所接电表的表地址，在步骤300中组网时将此信息提供给主设备；
S500、通过集中器发起抄表请求，分别经主设备、从设备到电能表，然后电能表回复数据经从设备、主设备反馈给集中器，进而实现电能表的数据采集。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法，其特征在于：所述步骤S300还包括主设备定期维护从设备信息，自动增加新增设备信息和删除无响应设备信息。
3.根据权利要求1所述的基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法，其特征在于：所述步骤S300中所述主设备组网完成后，从设备进入休眠模式，等待主设备唤醒并接收数据。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法，其特征在于：所述步骤S500具体包括：
S501、集中器通过485端口发送抄表请求数据；
S502、主设备通过485接口收到数据后，提取数据所要抄读的电能表地址，唤醒该表对应的从设备，并将数据转为无线进行发送；
S503、从设备在收到主设备发送的数据后，把无线数据通过485接口发送给电能表；
S504、电能表收到数据后，把表内数据通过485接口发送给从设备；
S505、从设备收到数据后，通过无线发送数据给主设备；
S506、主设备收到无线数据后，把数据通过485接口发送给集中器；
S507、集中器收到数据后，再判断是否继续抄表还是结束抄表流程。
5.根据权利要求4所述的基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法，其特征在于：所述步骤S400还包括：
从设备在空闲时处于休眠状态，被主设备唤醒后处于监听状态，等待接收数据。
6.根据权利要求4所述的基于LoRa无线通信的电能表数据采集方法，其特征在于：所述步骤S505还包括：
从设备在数据发送结束后的10秒内保持监听状态，期间没有接收到该从设备所接电表的数据，则立即进入休眠态。
7.一种基于LoRa无线通信的电能表数据采集设备，其特征在于：基于集中器和电能表，其特征在于：还包括LoRa通信设备，其中，所述集中器、LoRa通信设备及电能表依次连接。
8.如权利要求7所述的一种基于LoRa无线通信的电能表数据采集设备，其特征在于：所述LoRa通信设备包括主设备和从设备，主设备和从设备之间通过LoRa无线连接，主设备通过485接口和集中器通信，从设备通过485接口和电能表通信。
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