CN110992666A

CN110992666A - 一种基于lora的电能表数据采集中继装置

Info

Publication number: CN110992666A
Application number: CN201911274624.1A
Authority: CN
Inventors: 周迁; 黄祖祥; 魏少敏; 计光荣; 马敏军; 段吉春; 李红仙
Original assignee: Yunnan Electric Power Technology Co ltd
Current assignee: Yunnan Electric Power Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2020-04-10

Abstract

本申请涉及电能表数据采集及无线通信技术领域，特别地，涉及一种基于LORA的电能表数据采集中继装置。本申请提供一种基于LORA的电能表数据采集中继装置，包括：从设备,安装于原有集中器中，用于采集电能表的数据并通过LORA技术与所述主设备无线连接并传输数据。主设备，安装于公网信号覆盖且满足LORA通信距离的地区，用于通过LORA技术与所述从设备无线连接并接受来自所述从设备的数据并通过5G网络与电网的网络服务器传递数据。通过将主设备设置在通讯公网信号覆盖的地区，使得能够通过中继主设备传送到电网的网络服务器，解决了通讯公网信号差覆盖不足地区无法实现智能抄表的问题，一定程度上使得抄表系统的通信更加稳定可靠，可以提高电能表抄表成功率。

Description

一种基于LORA的电能表数据采集中继装置

技术领域

本申请涉及电能表数据采集及无线通信技术领域，特别地，涉及一种基于LORA的电能表数据采集中继装置。

背景技术

电能表自动抄表是集计算机技术、通信技术、用电及计量技术于一体,利用微电子和计算机网络,采集、传感、传输等技术自动读取和处理表计数据,将城市居民用电信息加以综合处理的系统。

随着物联网技术的发展，无线远程抄表系统开始采用。目前电能表与计量管理系统主要的通讯方式为电能表采用电力线载波连接集中器，集中器通过GPRS或CDMA通信方式把数据上传网络服务器。此种方式对于公网信号未覆盖的偏远山区集中器无法与网络服务器通讯，导致供电企业抄表率低于考核指标。部分供电企业对于此类地区采取人工抄表，增加了人工成本。

抄表作业作为电力行业的基础业务，抄表工作的好坏、抄表速度的快慢直接影响着电力工作的优劣，同时抄表成功率作为供电企业的主要考核指标，越来越受到重视。

发明内容

本申请提供了一种基于LORA的电能表数据采集中继装置，通过在抄表系统中采用基于LORA技术的中继器，可以克服现有技术中集中器在公网信号弱的地方采用GPRS或CDMA通信方式的不足，从而使抄表系统的通信更加稳定可靠，提高电能表抄表成功率，降低人工成本。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供了一种基于LORA的电能表数据采集中继装置，包括：

从设备,安装于原有集中器中，用于采集电能表的数据并通过LORA技术与所述主设备无线连接并传输数据；

主设备，安装于公网信号覆盖且满足LORA通信距离的地区，用于通过LORA技术与所述从设备无线连接并接受来自所述从设备的数据并通过5G网络与电网的网络服务器传递数据。

可选地，所述从设备包括第一处理器、本地通讯模块、第一LED指示灯、第一LORA模块。

可选地，所述主设备包括外壳箱体，第二处理器，定位模块，第二LED指示灯，第二LORA模块，5G模块，电源模块。

可选地，所述从设备通过所述本地通讯模块与电能表建立电连接进行通讯从而采集电能表的数据。

可选地，所述第一LORA模块为基于SX1278芯片的射频单元，用于接收来自所述第一处理器的数据并将所述数据发送至所述主设备。

可选地，所述第二LORA模块为基于SX1278芯片的射频单元，其用于接收来自于所述从设备的所述第一LORA模块发送的电能表数据，并将所述电能表数据传送至所述第二处理器。

可选地，所述5G模块与所述第二处理器连接，用于将所述主设备接收的来自于所述从设备采集的电能表数据发送给电网的网络服务器。

可选地，所述电源模块包括光伏组件、电源控制器、蓄电池组，用于提供直流12V的电压。

可选地，所述第二处理器集成了电网多功能电能表的通信协议，用于读取所述第二LORA模块接收的来自于所述从设备的电能表数据并转换为数据包发送至电网的网络服务器。

可选地，所述基于LORA的电能表数据采集中继装置适用于南方电网集团的电力网络系统，其内置的通信协议适用于南方电网电能集团的电能表的通信协议。

本申请的有益效果在于：通过将一种基于LORA的电能表数据采集中继装置的主设备设置在通讯公网信号覆盖的地区，从而通过主设备连接至从设备，使得从设备采集的数据能够通过中继主设备传送到电网的网络服务器，解决了通讯公网信号差覆盖不足地区无法实现智能抄表的问题，一定程度上使得抄表系统的通信更加稳定可靠，可以提高电能表抄表成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例一种基于LORA的电能表数据采集中继装置的结构框图；

图2示出了本申请实施例一种基于LORA的电能表数据采集中继装置从设备的结构框图；

图3示出了本申请实施例一种基于LORA的电能表数据采集中继装置主设备的结构框图。

具体实施方式

为使本申请示例性实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本申请中示出的示例性实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，虽然本申请中公开内容按照示范性一个或几个实例来介绍，但应理解，可以就这些公开内容的各个方面也可以单独构成一个完整技术方案。

应当理解，本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”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，例如能够根据本申请实施例图示或描述中给出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，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。

本申请中使用的术语“模块”，是指任何已知或后来开发的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或硬件或/和软件代码的组合，能够执行与该元件相关的功能。

本说明书通篇提及的“多个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”或“实施例”等，意味着结合该实施例描述的具体特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，本说明书通篇出现的短语“在多个实施例中”、“在一些实施例中”、“在至少另一个实施例中”或“在实施例中”等并不一定都指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体特征、结构或特性可以任何合适的方式进行组合。因此，在无限制的情形下，结合一个实施例示出或描述的具体特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其他实施例的特征、结构或特性进行组合。这种修改和变型旨在包括在本申请的范围之内。

LORA是LPWAN通信技术中的一种，基于扩频技术的超远距离无线传输方案，这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折中考虑方式，其最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。可以为用户提供一种简单的能实现远距离、低功耗、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。

本实施例所述后的LORA电能采集中继装置包括从设备和主设备。

所述从设备安装于原有集中器中，所述从设备的外形尺寸规格符合电网对通讯模块的要求，所述从设备用于替代集中器原有的远程通讯模块，通过LORA技术与所述主设备通过无线连接。

所述主设备安装于公网信号覆盖且满足LORA通信距离的地区，通过LORA技术与所述从设备无线连接，所述主设备通过5G网络与网络服务器无线连接。

所述从设备包括第一处理器、本地通讯模块、第一LED指示灯、第一LORA模块。

所述本地通讯模块与所述第一处理器连接，并且本地通讯模块的接口符合电网对远程通讯模块接头管脚的要求，所述本地通讯模块通过接口与电能表建立电连接进行通讯从而采集电能表的数据。

所述第一LED指示灯与所述第一处理器连接，第一LED指示灯用于显示所述从设备的网络通讯状态，所述第一LED指示灯的位置符合电网对远程通讯模块指示灯的要求。需要说明的是，所述第一LED指示灯若表现为红色指示灯闪烁，则表示网络通信异常；若所述第一LED指示灯若表现为绿色指示灯闪烁，则表示网络通信正常。

所述第一LORA模块均与所述第一处理器连接，所述第一处理器集成了电网多功能电能表的通信协议，可读取符合南网标准的电能表数据，并且按LORAWAN协议组帧将数据传送到第一LORA模块。

在一些实施例中，所述第一LORA模块为基于SX1278芯片的射频单元，其用于接收来自所述第一处理器的数据并将所述数据发送至所述主设备。

图3示出了本申请实施例一种基于LORA的电能表数据采集中继装置主设备的结构框图；

主设备主要包括外壳箱体，第二处理器，定位模块，第二LED指示灯，第二LORA模块，5G模块，电源模块。

定位模块、第二LED指示灯、第二LORA模块、5G模块、电源模块均与第二处理器连接；

所述外壳箱体的主材料为聚丙烯塑料，其防护等级达到IP66，其内部为腔体，用于对所述主设备的各个功能部件进行承载和防护。

所述第二处理器集成了电网多功能电能表的通信协议，可以读取所述第二LORA模块接收的来自于所述从设备的电能表数据。进一步的所述第二处理器将所述电能表数据转换为数据包通过无线网络发送至电网的网络服务器。

需要说明的是，本申请实施例所述基于LORA的电能表数据采集中继装置适用于南方电网集团的电力网络系统，其内置的通信协议适用于南方电网电能集团的电能表的通信协议。

所述定位模块具有GPS功能与所述第二处理器连接，可实时更新地理位置并将其地理信息通过所述5G模块传送到电网的网络服务器。所述定位模块用于定位所述主设备的地理位置，通过所述第二处理器和所述5G模块上传到电网的网络服务器。

所述第二LED指示灯与所述第二处理器连接，用于接收第二处理器的控制信号。所述第二LED指示灯用于显示网络通讯的状态。红色指示灯闪烁表示网络通信异常，绿色指示灯闪烁表示网络通信正常。

所述第二LORA模块为基于SX1278芯片的射频单元，其用于接收来自于所述从设备的所述第一LORA模块发送的电能表数据，并将所述电能表数据传送至所述第二处理器。

所述5G模块与所述第二处理器连接，用于将所述主设备接收的来自于所述从设备采集的电能表数据发送给电网的网络服务器。

所述电源模块包括光伏组件、电源控制器、蓄电池组，用于提供直流12V的电压。

所述光伏组件光伏组件安装于所述外壳箱体顶部，用于给所述电源模块提供太阳能发电，其电能可以直接用于所述主设备的使用，也可以在电能结余的情况下储存至所述蓄电池组。

所述蓄电池组安装于所述外壳箱体的内腔体，用于储存多余电能，从而在阴天，夜晚提供电流给所述主设备，保障所述主设备的正常运行。

所述电源控制器电源控制器安装于所述外壳箱体的内腔体，其作为所述电源模块的控制中心，用于对所述光伏组件的发电，所述蓄电池组的充放电、所述主设备的供电等发出控制信号。

所述从设备安装于集中器远程通讯模块位置，从设备的本地通讯模块与集中器通讯采集来自于电能表的数据，然后所述本地通讯模块将所述电能表的数据传输给第一处理器，所述处理器集成电网多功能电能表通信协议，可读取符合电网标准的电能表数据。所述第一处理器按照LORAWAN协议组帧将电能表的数据传输到所述第一LORA模块；所述第一LORA模块将电能表的数据发送到所述主设备的接收功能模块。需要说明的是，与所述第一处理器连接的所述第一LED指示灯用于显示网络通讯正常与否，红色指示灯闪烁表示网络通信异常，绿色指示灯闪烁表示网络通信正常。

所述主设备的第二LORA模块接收来自于所述从设备的第一LORA模块发送的电能表的数据，然后将所述电能表的数据传输给第二处理器；所述第二处理器集成了电网多功能电能表通信协议，可读取所述第二LORA模块接收的来自于从设备的数据，并转换为公网信号，通过5G模块与第二处理器连接，将数据发送给电网的网络服务器。与所述第二处理器连接的所述定位模块定位所述主设备位置，通过第二处理器和5G模块上传到电网的网络服务器，从而对主设备的维修保养提供地理信息支撑；所述第二LED指示灯显示网络通讯正常与否，红色指示灯闪烁表示网络通信异常，绿色指示灯闪烁表示网络通信正常；所述电源模块向所述主设备供电。

本申请实施例的有益效果在于，通过将一种基于LORA的电能表数据采集中继装置的主设备设置在通讯公网信号覆盖的地区，从而通过主设备连接至从设备，使得从设备采集的数据能够通过中继主设备传送到电网的网络服务器，解决了通讯公网信号差覆盖不足地区无法实现智能抄表的问题，一定程度上使得抄表系统的通信更加稳定可靠，可以提高电能表抄表成功率。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)、或连接至外部计算机(例如通过因特网)、或在云计算环境中、或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

Claims

1.一种基于LORA的电能表数据采集中继装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于LORA的电能表数据采集中继装置，其特征在于，所述从设备包括第一处理器、本地通讯模块、第一LED指示灯、第一LORA模块。

3.如权利要求1所述的基于LORA的电能表数据采集中继装置，其特征在于，所述主设备包括外壳箱体，第二处理器，定位模块，第二LED指示灯，第二LORA模块，5G模块，电源模块。

4.如权利要求2所述的基于LORA的电能表数据采集中继装置，其特征在于，所述从设备通过所述本地通讯模块与电能表建立电连接进行通讯从而采集电能表的数据。

5.如权利要求2所述的基于LORA的电能表数据采集中继装置，其特征在于，所述第一LORA模块为基于SX1278芯片的射频单元，用于接收来自所述第一处理器的数据并将所述数据发送至所述主设备。

6.如权利要求3所述的基于LORA的电能表数据采集中继装置，其特征在于，所述第二LORA模块为基于SX1278芯片的射频单元，其用于接收来自于所述从设备的所述第一LORA模块发送的电能表数据，并将所述电能表数据传送至所述第二处理器。

7.如权利要求3所述的基于LORA的电能表数据采集中继装置，其特征在于，所述5G模块与所述第二处理器连接，用于将所述主设备接收的来自于所述从设备采集的电能表数据发送给电网的网络服务器。

8.如权利要求3所述的基于LORA的电能表数据采集中继装置，其特征在于，所述电源模块包括光伏组件、电源控制器、蓄电池组，用于提供直流12V的电压。

9.如权利要求1所述的基于LORA的电能表数据采集中继装置，其特征在于，所述第二处理器集成了电网多功能电能表的通信协议，用于读取所述第二LORA模块接收的来自于所述从设备的电能表数据并转换为数据包发送至电网的网络服务器。

10.如权利要求1所述的基于LORA的电能表数据采集中继装置，其特征在于，所述基于LORA的电能表数据采集中继装置适用于南方电网集团的电力网络系统，其内置的通信协议适用于南方电网电能集团的电能表的通信协议。