CN109839527A - 智能电表的通信模块及智能电表 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能电表的通信模块，智能电表的通信模块包括：主控芯片单元；主控芯片单元中设置有：SIM卡子单元及天线子单元；其中，SIM卡子单元用于放置SIM卡，天线子单元用于发射和/或接收信号。本发明同时还公开了一种智能电表。利用本发明公开的方案，能够降低硬件成本，减少工作量，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能电表技术领域，尤其涉及一种智能电表的通信模块及智能电表。
背景技术
智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。
在目前，智能电表的通信模块只支持外置用户身份识别模块(SubscriberIdentification Module，SIM)卡和外置天线，且采用的是主控芯片与通信模块单独设计的方式，没有进行集成；由于都是独立的设计，需要工作人员装配，这样一来不仅会增加硬件成本，还会增加工作量导致工作效率降低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种智能电表的通信模块及智能电表，能够降低硬件成本，减少工作量，提高工作效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种智能电表的通信模块，所述智能电表的通信模块包括：主控芯片单元；
所述主控芯片单元中设置有：用户身份识别模块SIM卡子单元及天线子单元；
其中，所述SIM卡子单元用于放置SIM卡，所述天线子单元用于发射和/或接收信号。
上述方案中，所述智能电表的通信模块还包括：
SIM卡单元，所述SIM卡单元与所述主控芯片单元电连接；
所述SIM卡单元用于放置所述SIM卡；在所述SIM卡单元中存在所述SIM卡时，所述主控芯片单元屏蔽所述SIM卡子单元。
上述方案中，所述智能电表的通信模块还包括：
天线单元，所述天线单元与所述主控芯片单元电连接；
所述天线单元用于发射和/或接收信号，所述天线单元为采用延长线的外置天线。
上述方案中，所述天线子单元为印制线路板PCB天线。
上述方案中，所述主控芯片单元中还设置有：处理子单元、基带子单元、射频子单元、数据处理子单元及电源管理子单元；
其中，所述SIM卡子单元、基带子单元、射频子单元、数据处理子单元、电源管理子单元分别与所述处理子单元电连接；所述天线子单元与所述射频子单元电连接。
上述方案中，所述主控芯片单元中还设置有：内存子单元；
其中，所述内存子单元与所述处理子单元电连接；
所述内存子单元为闪存FLASH和可编程随机存取存储器PRAM。
上述方案中，所述电源管理子单元用于从智能电表获取电能，并通过2个直流/直流DC/DC转换器将所述电能转换为3.95伏V直流电压和2.85伏V直流电压；
所述3.95V直流电压用于为所述处理子单元供电；所述2.85V直流电压用于为所述处理子单元和所述基带子单元的输入/输出I/O口供电；
在所述电源管理子单元中还设置有电容器，所述电容器用于在电压发生瞬时突变时确保所述电压稳定。
上述方案中，所述智能电表的通信模块还包括：
智能电表连接单元，所述智能电表连接单元与所述主控芯片单元电连接；
所述智能电表连接单元用于通过电平转换、静电释放ESD防护和阻抗端接匹配的方式获取所述智能电表的数据，并将所述数据发送至所述主控芯片单元；
所述数据包括运行数据和计量数据。
上述方案中，所述智能电表的通信模块还包括：
程序下载单元，所述程序下载单元与所述主控芯片单元电连接；
所述程序下载单元用于获取所述智能电表的通信模块的空中固件升级FOTA数据，并将所述FOTA数据发送至所述主控芯片单元。
上述方案中，所述智能电表的通信模块还包括：
存储单元，所述存储单元与所述主控芯片单元电连接；
所述存储单元用于存储所述主控芯片单元发送来的智能电表的数据及FOTA数据；
所述存储单元为串行外围设备接口闪存SPI FLASH。
上述方案中，所述智能电表的通信模块还包括：
调试接口单元，所述调试接口单元与所述主控芯片单元电连接；
所述调试接口单元用于接收指令和/或输出数据。
上述方案中，所述智能电表的通信模块还包括：
指示灯电路单元，所述指示灯电路单元与所述主控芯片单元电连接；
所述灯电路单元用于呈现提醒信号。
上述方案中，所述天线子单元具体用于向管理平台发射信号，或接收所述管理平台发送的信号。
本发明还提供一种智能电表，所述智能电表包括智能电表的通信模块，所述智能电表的通信模块采用如上述所述的智能电表的通信模块。
本发明提供的智能电表的通信模块及智能电表，在主控芯片单元中内置SIM卡及内置天线，集成式的设计不仅降低了硬件成本，而且无需工作人员装配，能够有效的减少工作量，提高工作效率；另外，内置SIM卡及内置天线特别适用于防水防尘、防震动要求高的应用场合。
附图说明
图1为本发明智能电表的通信模块实施例一的结构示意图；
图2为本发明智能电表的通信模块实施例二的结构示意图；
图3为本发明智能电表实施例的结构示意图。
具体实施方式
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。
图1为本发明智能电表的通信模块实施例一的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的智能电表的通信模块01包括：主控芯片单元11；
主控芯片单元11中设置有SIM卡子单元111及天线子单元112；其中，SIM卡子单元111用于放置智能电表所使用的SIM卡，天线子单元112用于发射和/或接收信号。
优选的，天线子单元112为印制线路板(Printed Circuit Board，PCB)天线。
优选的，智能电表的通信模块01还包括：SIM卡单元12，SIM卡单元12与主控芯片单元11电连接。
优选的，智能电表的通信模块01还包括：天线单元13，天线单元13与主控芯片单元11电连接；天线单元13用于发射和/或接收信号，天线单元13为采用延长线的外置天线。
通过设置外置的SIM卡单元及外置天线单元，把选择权限交给用户，而双天线的设计能够更进一步的保证通信质量。
本发明实施例提供的智能电表的通信模块，在主控芯片单元中内置SIM卡及内置天线，集成式的设计不仅降低了硬件成本，而且无需工作人员装配，能够有效的减少工作量，提高工作效率；另外，内置SIM卡及内置天线特别适用于防水防尘、防震动要求高的应用场合。
为了更加体现出本发明的目的，在上述实施例的基础上，进一步的举例说明。
图2为本发明智能电表的通信模块实施例二的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供的智能电表的通信模块02包括：主控芯片单元21；
主控芯片单元21中设置有SIM卡子单元111、天线子单元112、处理子单元113、基带子单元114、射频子单元115、数据处理子单元116及电源管理子单元117；
其中，SIM卡子单元111、基带子单元114、射频子单元115、数据处理子单元116、电源管理子单元117分别与处理子单元113电连接；天线子单元112与射频子单元115电连接。
SIM卡子单元111用于放置智能电表所使用的SIM卡，SIM卡子单元111已经嵌入到主控芯片单元21里面，内置SIM卡可以采用空中写卡的方式，灵活方便，且特别适用于防水、防尘、防震动要求高的应用场合。
天线子单元112用于发射和/或接收信号。
SIM卡子单元111、基带子单元114及射频子单元115利用无线通信方式与管理平台03进行通信，向管理平台03发射信号或接收管理平台03发送的信号，信号中包含有发送的数据和/或接收的数据；无线通信方式包括但不限于第二代移动通信技术(SecondGeneration，2G)、第三代移动通信技术(3rd Generation，3G)或第四代移动通信技术(4thGeneration，4G)的通信方式。
天线子单元112为PCB天线，PCB天线不需要采用天线座和延长线，也无需工作人员装配，能够有效的节省成本和提高工作效率(天线效率全频段都可达到40％以上)。
处理子单元113用于将各个子单元上报的数据进行处理和转发，以及对各个子单元指派处理指令。
数据处理子单元116用于处理智能电表的通信模块02中的程序和数据。
电源管理子单元117用于从智能电表04获取电能，并通过2个直流/直流(DirectCurrent，DC/DC)转换器将电能转换为3.95伏(V)直流电压和2.85伏(V)直流电压；3.95V直流电压用于为处理子单元113供电，3.95V的电压设定是考虑到2G入网过程中，以及在信号差的地方长时间通信时，电压会产生压降，为避免此压降造成模块重启，特意将电压值设定为3.95V；2.85V直流电压用于为处理子单元113和基带子单元114的输入/输出(Input/Output，I/O)口供电；在电源管理子单元117中还设置有电容器，该电容器用于在电压发生瞬时突变时确保电压稳定；例如，设置2个大电容，确保电压不会发生瞬时突变。
进一步的，主控芯片单元21中还设置有内存子单元118；其中，内存子单元118与处理子单元113电连接；内存子单元为闪存(FLASH)和可编程随机存取存储器(ProgrammableRandom Access Memory，PRAM)；例如，内存子单元118可以采用32兆(MB)的FLASH和32(MB)的PRAM，确保可以存储并高效运行和处理整个通信模块的程序和数据。
进一步的，智能电表的通信模块02还包括：
智能电表连接单元22，智能电表连接单元22与主控芯片单元21电连接；智能电表连接单元22用于通过电平转换、静电释放(Electro-Static discharge，ESD)防护和阻抗端接匹配的方式获取智能电表的数据，并将数据发送至主控芯片单元21；数据包括但不限于智能电表的运行数据和计量数据。
进一步的，智能电表的通信模块02还包括：
程序下载单元23，程序下载单元23与主控芯片单元21电连接；程序下载单元23用于获取智能电表的通信模块02的空中固件升级(Firmware Over-The-Air，FOTA)数据，并将FOTA数据发送至主控芯片单元21。
进一步的，智能电表的通信模块02还包括：
存储单元24，存储单元24与主控芯片单元21电连接；存储单元24用于存储主控芯片单元21发送来的智能电表的数据及FOTA数据；例如，存储单元24可以为一颗64MB的串行外围设备接口闪存(Serial Peripheral Interface FLASH，SPI FLASH)；64MB的存储空间确保可以保存用户长时间内的智能电表的数据及FOTA数据。
进一步的，智能电表的通信模块02还包括：
调试接口单元25，调试接口单元25与主控芯片单元21电连接；调试接口单元25用于接收指令和/或输出数据；例如，调试接口单元25作为调试过程中的人机接口，其包括但不限于输入指令、显示打印信息等功能，该调试接口单元25都进行了端接阻抗比配和ESD防护，ESD防护等级都达到15KV。
进一步的，智能电表的通信模块02还包括：
指示灯电路单元26，指示灯电路单元26与主控芯片单元21电连接；指示灯电路单元26用于呈现提醒信号。
进一步的，智能电表的通信模块02还包括：
SIM卡单元27，SIM卡单元27与主控芯片单元21电连接；该SIM卡单元27指的是外置SIM卡，外置SIM卡的设计进行了阻抗匹配设计和ESD保护，另外，外置SIM卡便于更换和换卡。
进一步的，智能电表的通信模块02还包括：
天线单元28，天线单元28与主控芯片单元21电连接；天线单元28用于发射和/或接收信号，天线单元28为采用延长线的外置天线，该外置天线为棒状天线，可通过延长线安装到附件便于安装到信号更好的区域。
通过设置外置的SIM卡单元27及外置的天线单元28，把选择权限交给用户，而双天线的设计能够更进一步的保证通信质量。
本发明实施例提供的智能电表的通信模块，该通信模块包括：主控芯片单元、智能电表连接单元、程序下载单元、存储单元、调试接口单元、指示灯电路单元、SIM卡单元及天线单元；主控芯片单元内设置有：SIM卡子单元、天线子单元、处理子单元、基带子单元、射频子单元、数据处理子单元、电源管理子单元及内存子单元；该智能电表的通信模块，实时监测智能电表的运行状态，并将运行状态信息、电量信息、智能电表位置等信息以主动或被动的方式，通过无线通信的方式上传到管理平台，该智能电表的通信模块还可以灵活的设置采集智能电表的数据并上报管理平台的时间周期；通过在主控芯片单元中内置SIM卡子单元及内置天线，集成式的设计不仅降低了硬件成本，而且无需工作人员装配，能够有效的减少工作量，提高工作效率；另外，内置SIM卡及内置天线特别适用于防水防尘、防震动要求高的应用场合；同时，还设计有外置的SIM卡单元及天线单元，兼容内外SIM卡和内外天线，把选择权限交给用户，极大的方便用户使用。
图3为本发明智能电表实施例的结构示意图，如图3所示，本发明实施例提供的智能电表05包括：智能电表本体51及智能电表的通信模块52；其中，智能电表的通信模块51采用如上述实施例中任意描述的智能电表的通信模块。
本实施例的智能电表，可以用于执行上述所示实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种智能电表的通信模块，其特征在于，所述智能电表的通信模块包括：主控芯片单元；
所述主控芯片单元中设置有：用户身份识别模块SIM卡子单元及天线子单元；
其中，所述SIM卡子单元用于放置SIM卡，所述天线子单元用于发射和/或接收信号。
2.根据权利要求1所述的智能电表的通信模块，其特征在于，所述智能电表的通信模块还包括：
SIM卡单元，所述SIM卡单元与所述主控芯片单元电连接；
所述SIM卡单元用于放置所述SIM卡；在所述SIM卡单元中存在所述SIM卡时，所述主控芯片单元屏蔽所述SIM卡子单元。
3.根据权利要求1所述的智能电表的通信模块，其特征在于，所述智能电表的通信模块还包括：
天线单元，所述天线单元与所述主控芯片单元电连接；
所述天线单元用于发射和/或接收信号，所述天线单元为采用延长线的外置天线。
4.根据权利要求1所述的智能电表的通信模块，其特征在于，所述天线子单元为印制线路板PCB天线。
5.根据权利要求1所述的智能电表的通信模块，其特征在于，所述主控芯片单元中还设置有：处理子单元、基带子单元、射频子单元、数据处理子单元及电源管理子单元；
其中，所述SIM卡子单元、基带子单元、射频子单元、数据处理子单元、电源管理子单元分别与所述处理子单元电连接；所述天线子单元与所述射频子单元电连接。
6.根据权利要求5所述的智能电表的通信模块，其特征在于，所述主控芯片单元中还设置有：内存子单元；
其中，所述内存子单元与所述处理子单元电连接；
所述内存子单元为闪存FLASH和可编程随机存取存储器PRAM。
7.根据权利要求5所述的智能电表的通信模块，其特征在于，所述电源管理子单元用于从智能电表获取电能，并通过2个直流/直流DC/DC转换器将所述电能转换为3.95伏V直流电压和2.85伏V直流电压；
所述3.95V直流电压用于为所述处理子单元供电；所述2.85V直流电压用于为所述处理子单元和所述基带子单元的输入/输出I/O口供电；
在所述电源管理子单元中还设置有电容器，所述电容器用于在电压发生瞬时突变时确保所述电压稳定。
8.根据权利要求1所述的智能电表的通信模块，其特征在于，所述智能电表的通信模块还包括：
智能电表连接单元，所述智能电表连接单元与所述主控芯片单元电连接；
所述智能电表连接单元用于通过电平转换、静电释放ESD防护和阻抗端接匹配的方式获取所述智能电表的数据，并将所述数据发送至所述主控芯片单元；
所述数据包括运行数据和计量数据。
9.根据权利要求1所述的智能电表的通信模块，其特征在于，所述智能电表的通信模块还包括：
程序下载单元，所述程序下载单元与所述主控芯片单元电连接；
所述程序下载单元用于获取所述智能电表的通信模块的空中固件升级FOTA数据，并将所述FOTA数据发送至所述主控芯片单元。
10.根据权利要求1所述的智能电表的通信模块，其特征在于，所述智能电表的通信模块还包括：
存储单元，所述存储单元与所述主控芯片单元电连接；
所述存储单元用于存储所述主控芯片单元发送来的智能电表的数据及FOTA数据；
所述存储单元为串行外围设备接口闪存SPI FLASH。
11.根据权利要求1所述的智能电表的通信模块，其特征在于，所述智能电表的通信模块还包括：
调试接口单元，所述调试接口单元与所述主控芯片单元电连接；
所述调试接口单元用于接收指令和/或输出数据。
12.根据权利要求1所述的智能电表的通信模块，其特征在于，所述智能电表的通信模块还包括：
指示灯电路单元，所述指示灯电路单元与所述主控芯片单元电连接；
所述灯电路单元用于呈现提醒信号。
13.根据权利要求1所述的智能电表的通信模块，其特征在于，所述天线子单元具体用于向管理平台发射信号，或接收所述管理平台发送的信号。
14.一种智能电表，其特征在于，所述智能电表包括智能电表的通信模块，所述智能电表的通信模块采用如权利要求1至13任一项所述的智能电表的通信模块。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190604 |