CN112634601A - 双模通信装置、双模通信方法及电表系统 - Google Patents

双模通信装置、双模通信方法及电表系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种双模通信装置、方法及电表系统。所述双模通信装置包括：数据采集模块，用于采集双模通信装置所处环境下的微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号；微功率无线通信模块；及电力线载波通信模块，其包括：电力线通信单元，用于提供电力线载波通信方式；接收单元，用于接收微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号；及控制单元，根据微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号，控制所述微功率无线通信模块接通或断开，以通过或者不通过微功率无线通信方式进行通信。本发明不但解决了抄表盲区和孤岛现象，提高了整体抄表的通信成功率，还能够有效节省功耗，降低成本。

Description

双模通信装置、双模通信方法及电表系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体地涉及一种双模通信装置、双模通信方法及电表系统。
背景技术
随着全球能源互联网建设的发展，特别是智能电网对于接入网通信技术要求的不断提高，现有单一的电力线载波和微功率无线通信在覆盖范围、带宽速率、通信时延、系统稳定性等方面已无法满足需求。现有的载波传输方式容易受复杂电力线环境影响，特别是在某些特殊场景和业务下通信性能下降明显；而无线通信传输因发射功率和楼宇阻挡等环境限制，无法保障恒定的传输性能。因此，亟需研发面向电力物联网智能业务的双模近距离通信芯片，以满足电力场景中的差异化需求，提升芯片产品的标准化和互联互通水平。
现有双模通信模块的载波通信及微功率无线通信同时进行发送抄表命令；当接收到载波通信及微功率无线通信中的任何一种通信方式的抄表命令后，以接收到的通信方式为主，进行回复抄表任务命令。该方法需要两种通信方式同时工作，会造成功耗浪费，成本增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种双模通信装置、双模通信方法及电表系统，其可通过对比电力线载波通信和微功率无线通信的信号，来选择使用不同的通信方法，不但解决了抄表盲区和孤岛现象，提高了整体抄表的通信成功率，还能够有效节省功耗，降低成本。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种双模通信装置，所述双模通信装置包括：数据采集模块，用于采集所述双模通信装置所处环境下的微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号；微功率无线通信模块，用于提供微功率无线通信方式；以及电力线载波通信模块，该电力线载波通信模块包括：电力线通信单元，用于提供电力线载波通信方式；接收单元，用于接收所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号；以及控制单元，根据所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号，控制所述微功率无线通信模块接通或断开，以通过或者不通过微功率无线通信方式进行通信。
优选地，所述控制单元用于控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：根据所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比，控制所述微功率无线通信模块接通或断开。
优选地，所述控制单元用于控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：在所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比大于预设倍数的情况下，控制所述微功率无线通信模块接通；或者在所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比小于或等于所述预设倍数的情况下，控制所述微功率无线通信模块断开。
优选地，所述电力线载波通信模块还包括：通用型之输入输出管脚，相应地，所述控制单元用于控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：通过设置所述通用型之输入输出管脚的值来控制所述微功率无线通信模块接通或断开。
本发明第二方面提供一种双模通信方法，所述双模通信方法包括：采集所述双模通信装置所处环境下的微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号；通过微功率无线通信模块提供微功率无线通信方式；通过电力线通信模块提供电力线载波通信方式；根据所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号，控制所述微功率无线通信模块接通或断开，以通过或者不通过微功率无线通信方式进行通信。
优选地，所述控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：根据所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比，控制所述微功率无线通信模块接通或断开。
优选地，所述控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：在所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比大于预设倍数的情况下，控制所述微功率无线通信模块接通；或者在所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比小于或等于所述预设倍数的情况下，控制所述微功率无线通信模块断开。
优选地，所述控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：通过设置所述电力线载波通信模块的通用型之输入输出管脚的值来控制所述微功率无线通信模块接通或断开。
通过上述技术方案，本发明创造性地由电力线载波通信模块根据微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号，来控制微功率无线通信模块接通或断开，从而可在电力线载波通信的信号较差时主要通过微功率无线通信传输数据或信号，由此，本发明不但解决了抄表盲区和孤岛现象，提高了整体抄表的通信成功率，还能够有效节省功耗，降低成本。
本发明第三方面提供一种电表系统，所述电表系统包括：所述的双模通信装置。
本发明第四方面提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的双模通信方法。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的双模通信装置的结构图；
图2是本发明一实施例提供的双模通信装置的示意图；以及
图3是本发明一实施例提供的双模通信方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是本发明一实施例提供的双模通信装置的结构图。如图1所示，所述双模通信装置包括：数据采集模块10，用于采集所述双模通信装置所处环境下的微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号；微功率无线通信模块20，用于提供微功率无线通信方式；以及电力线载波通信模块30，该电力线载波通信模块30包括：电力线通信单元(未示出)，用于提供电力线载波通信方式；接收单元(未示出)，用于接收所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号；以及控制单元(未示出)，根据所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号，控制所述微功率无线通信模块20接通或断开，以通过或者不通过微功率无线通信方式进行通信。
在实际电表数据的采集中，不同的气候条件或不同的地理环境会影响电力线载波通信和微功率无线通信，从而可能会导致信息采集出错。具体地，由于国内电网复杂环境的影响以及用电设备的不确定性，使得电网负荷情况复杂，会产生较大的干扰。电力线载波通信的信号受到干扰，容易产生反射、谐波等现象，导致电力线载波通信采集信息的成功率下降。而微功率无线通信容易受通信距离、气候条件以及建筑物遮挡等的影响，导致通信距离受限，通信成功率降低，不能保证抄表数据的有效、准确性。因此，在本发明一实施例中，可通过对比电力线载波通信和微功率无线通信的信号强度，来选择使用不同的通信方法。
在本实施例中，所述控制单元(未示出)用于控制所述微功率无线通信模块20接通或断开包括：根据所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比，控制所述微功率无线通信模块20接通或断开。
具体地，所述控制单元用于控制所述微功率无线通信模块20接通或断开包括：在所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比大于预设倍数的情况下，控制所述微功率无线通信模块20接通；或者在所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比小于或等于所述预设倍数的情况下，控制所述微功率无线通信模块20断开。其中，所述预设倍数可根据双模通信装置所处的实际环境进行设置。
所述电力线载波通信模块30还可包括：通用型之输入输出(GPIO)管脚(未示出)。相应地，所述控制单元用于控制所述微功率无线通信模块20接通或断开包括：通过设置所述通用型之输入输出管脚的值来控制所述微功率无线通信模块20接通或断开。如果微功率无线通信的(接收)信号强度小于或等于电力线载波通信的(接收)信号强度与预设倍数(例如，2.5倍)的乘积，表明此时电力线载波通信的方式远优于微功率无线通信，则电力线载波通信模块30可将其GPIO管脚设置为0，以断开微功率无线通信模块20的用电(即禁用微功率通信功能)，此时只使用电力线载波通信功能进行通信，以高效且精确地获取信号或数据。如果微功率无线通信的(接收)信号强度大于电力线载波通信的(接收)信号强度与所述预设倍数(例如，2.5倍)的乘积，此时可以选择使用微功率无线通信，也就是说，电力线载波通信模块30可将其GPIO管脚设置为1，以启用微功率无线通信功能。此时主要使用微功率无线通信功能进行通信，以高效且精确地获取信号或数据。
所述双模通信装置还可包括：存储器，用于存储所述数据采集模块采集的数据(微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号)及支持所述与所述执行各自功能的相应程序。其中，所述存储器可包括：第一存储器40，用于存储所述数据采集模块采集的数据；以及第二存储器50，用于存储支持所述与所述执行各自功能的相应程序，如图2所示。其中，所述第一存储器40与所述第二存储器50可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现目标信息存储。目标信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的目标信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
本发明各个实施例中的双模通信装置(即双模芯片)的优点是将原来的两个芯片(微功率无线通信模块20(例如射频(RF)模块，单个芯片)与电力线载波通信模块30(即PLC模块，单个芯片))所有的功能封装到一个芯片里，节省了芯片在电路板的占用空间。通过电力线载波通信芯片的一个管脚控制微功率无线通信的开启或关闭，使得通信模块的外围电路设计复杂度降低，也降低了成本。
具体而言，现以图2所示的双模通信模块(其将电力线载波通信和470MHz微功率无线通信集成于一体)为例对相应的选择通信方式的过程进行详细的描述。
当周围环境比较空旷无障碍物时，若采集到的微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号的强度之比大于预设倍数(例如2倍)，则此时电力线载波通信模块30将其GPIO管脚设置为1(由于电力线载波通信模块30的GPIO管脚与微功率无线通信模块20的电源管脚相连接，故相当于控制微功率无线通信模块20通电)，也就是说，可选择使用微功率无线通信接收/发送数据(即启用微功率无线通信功能)。而在环境比较复杂，周围有大型建筑物、障碍物比较多的情况下，微功率无线通信受障碍物的影响，信号强度降低，若采集到的微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号的强度之比小于或等于所述预设倍数(例如2倍)，则此时电力线载波通信模块30将其GPIO管脚设置为0，也就是说，只使用电力线载波通信功能进行通信以获取相应数据(即禁用微功率通信功能)。
由电力线载波的一个GPIO管脚控制470MHz微功率无线通信的开启关闭。通过对比电力线载波通信和微功率无线通信的接收信号强度，双模模块可以通过电力线载波的一个GPIO管脚控制选择使用电力线载波通信还是微功率无线通信，选择最优通信通道进行通信，既避免了同时工作造成的资源浪费，又可有效消灭通信孤岛，实现电力线与无线的全网优势互补。该方法通过对比电力线载波通信和微功率无线通信的接收信号强度，选择使用不同的通信方法，不但解决了抄表盲区和孤岛现象，提高了整体抄表的通信成功率，还能够有效节省功耗，降低成本。
综上所述，本发明创造性地由电力线载波通信模块根据微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号，来控制微功率无线通信模块接通或断开，从而可在电力线载波通信的信号较差时主要通过微功率无线通信传输数据或信号，由此，本发明不但解决了抄表盲区和孤岛现象，提高了整体抄表的通信成功率，还能够有效节省功耗，降低成本。
图3是本发明一实施例提供的双模通信方法的流程图。如图3所示，所述双模通信方法可包括：步骤S301，采集所述双模通信装置所处环境下的微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号；步骤S302，通过微功率无线通信模块提供微功率无线通信方式；步骤S303，通过电力线通信模块提供电力线载波通信方式；步骤S304，根据所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号，控制所述微功率无线通信模块接通或断开，以通过或者不通过微功率无线通信方式进行通信。
优选地，所述控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：根据所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比，控制所述微功率无线通信模块接通或断开。
优选地，所述控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：在所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比大于预设倍数的情况下，控制所述微功率无线通信模块接通；或者在所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比小于或等于所述预设倍数的情况下，控制所述微功率无线通信模块断开。
优选地，所述控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：通过设置所述电力线载波通信模块的通用型之输入输出管脚的值来控制所述微功率无线通信模块接通或断开。
有关本发明提供的双模通信方法的具体细节及益处可参阅上述针对双模通信装置的描述，于此不再赘述。
本发明另一实施例提供一种电表系统，所述电表系统包括：所述的双模通信装置。
本发明又一实施例提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的双模通信方法。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请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、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种双模通信装置，其特征在于，所述双模通信装置包括：
数据采集模块，用于采集所述双模通信装置所处环境下的微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号；
微功率无线通信模块，用于提供微功率无线通信方式；以及
电力线载波通信模块，该电力线载波通信模块包括：
电力线通信单元，用于提供电力线载波通信方式；
接收单元，用于接收所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号；以及
控制单元，根据所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号，控制所述微功率无线通信模块接通或断开，以通过或者不通过微功率无线通信方式进行通信。
2.根据权利要求1所述的双模通信装置，其特征在于，所述控制单元用于控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：
根据所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比，控制所述微功率无线通信模块接通或断开。
3.根据权利要求2所述的双模通信装置，其特征在于，所述控制单元用于控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：
在所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比大于预设倍数的情况下，控制所述微功率无线通信模块接通；或者
在所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比小于或等于所述预设倍数的情况下，控制所述微功率无线通信模块断开。
4.根据权利要求1所述的双模通信装置，其特征在于，所述电力线载波通信模块还包括：通用型之输入输出管脚，
相应地，所述控制单元用于控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：通过设置所述通用型之输入输出管脚的值来控制所述微功率无线通信模块接通或断开。
5.一种双模通信方法，其特征在于，所述双模通信方法包括：
采集所述双模通信装置所处环境下的微功率无线通信的信号与电力线载波通信的信号；
通过微功率无线通信模块提供微功率无线通信方式；
通过电力线通信模块提供电力线载波通信方式；
根据所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号，控制所述微功率无线通信模块接通或断开，以通过或者不通过微功率无线通信方式进行通信。
6.根据权利要求5所述的双模通信方法，其特征在于，所述控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：
根据所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比，控制所述微功率无线通信模块接通或断开。
7.根据权利要求6所述的双模通信方法，其特征在于，所述控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：
在所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比大于预设倍数的情况下，控制所述微功率无线通信模块接通；或者
在所述微功率无线通信的信号与所述电力线载波通信的信号的强度之比小于或等于所述预设倍数的情况下，控制所述微功率无线通信模块断开。
8.根据权利要求5所述的双模通信方法，其特征在于，所述控制所述微功率无线通信模块接通或断开包括：
通过设置所述电力线载波通信模块的通用型之输入输出管脚的值来控制所述微功率无线通信模块接通或断开。
9.一种电表系统，其特征在于，所述电表系统包括：根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的双模通信装置。
10.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述权利要求5-8中任一项权利要求所述的双模通信方法。
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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

Application publication date: 20210409

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