CN113611101A - 一种集中计量表箱及其红外通信方法 - Google Patents

一种集中计量表箱及其红外通信方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种集中计量表箱，包括具有电源、信号收发接口和预设数量的IO口的采集器，所述电源通过电源开关组连接至灯板，所述电源开关组具有所述预设数量的电源开关，每一个所述电源开关的两端分别连接一个对应的所述IO口和所述灯板上一个对应的红外收发部件，且所述信号收发接口利用一根通信线路同时连接至所有的所述红外收发部件，所述采集器用于根据预设命令，通过所述IO口控制对应的所述电源开关闭合以为对应的所述红外收发部件供电，所述红外收发部件用于与其对应的电能表通信，能够实现灯板小型化，降低硬件成本以及软件开发难度。本申请还公开了一种集中计量表箱的红外通信方法。

Description

一种集中计量表箱及其红外通信方法
技术领域
本发明属于电能表集中计量通信技术领域，特别是涉及一种集中计量表箱及其红外通信方法。
背景技术
随着信息技术的不断发展，信息安全问题日益突出，智能电网是一个集信息流、电力流和业务流为一体的现代化电网，其中的电能表的信息流存在信息安全的问题。鉴于此，基于电能表的安全特性和数据特点，用户信息与电力企业信息的机密性表现尤为重要。其中，集中计量表箱的安装成本低、体积小、重量轻、易操作、维护成本低，还可扩展，抄表和故障维护非常方便，拥有广大的客户市场。
在采集器与电能表的通信过程中，需要利用红外灯板作为中继，即每个电能表需要有一组对应的红外收发电路与采集器通信。红外通信方式有两种，第一种方式如图1所示，图1为电能表和采集器单独通信的示意图，可见，每只电能表与采集器进行单独通信，采集器与电能表的通信线路单独连接；第二种方式如图2所示，图2为采集器与电能表通过逻辑芯片控制的示意图，可见，采集器与电能表之间采用逻辑芯片来控制通信，通过采集器控制逻辑芯片的选通，从而依次与相应的电能表通信。
然而，第一种方案的缺点是每个表位都要占用采集器的一路UART(收发串口)，造成了资源的浪费，MCU选型时要选用满足通信串口数量的型号，这无形中就增加了硬件费用，如果针对多表位表箱可能无芯片可选用，如12表位，需要走线数量至少为12(表位)*2(收发)+2(电源+地)电源＝26根，这给灯板小型化设计造成了困难；而第二种方案的缺点是增加了逻辑芯片，就增加了产品的成本，同时灯板走线数量同样至少为26根，也会给灯板小型化设计带来困难。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种集中计量表箱及其红外通信方法，能够实现灯板小型化，降低硬件成本以及软件开发难度。
本发明提供的一种集中计量表箱包括具有电源、信号收发接口和预设数量的IO口的采集器，所述电源通过电源开关组连接至灯板，所述电源开关组具有所述预设数量的电源开关，每一个所述电源开关的两端分别连接一个对应的所述IO口和所述灯板上一个对应的红外收发部件，且所述信号收发接口利用一根通信线路同时连接至所有的所述红外收发部件，所述采集器用于根据预设命令，通过所述IO口控制对应的所述电源开关闭合以为对应的所述红外收发部件供电，所述红外收发部件用于与其对应的电能表通信。
优选的，在上述集中计量表箱中，所述预设数量为8个至18个。
优选的，在上述集中计量表箱中，所述电源开关为MOS开关。
优选的，在上述集中计量表箱中，所述信号收发接口为UART。
优选的，在上述集中计量表箱中，所述电源为3.3V电源。
优选的，在上述集中计量表箱中，所述采集器具有无线通信模块，用于将将采集的数据上报至主站。
本发明提供的一种集中计量表箱的红外通信方法，利用如上任一项所述的集中计量表箱，包括：
根据写表号命令，依次通过所述IO口控制对应的所述电源开关闭合以为对应的所述红外收发部件供电；
利用所述信号收发接口将相应的电能表的表号传输给所述红外收发部件；
利用所述红外收发部件将所述表号写入所述电能表中；
将应答数据通过所述信号收发接口返回所述采集器，进行下一个操作。
优选的，在上述集中计量表箱的红外通信方法中，还包括：
根据抄表命令，依次通过所述IO口控制对应的所述电源开关闭合以为对应的所述红外收发部件供电；
利用所述信号收发接口向对应的所述电能表发送抄表指令；
利用所述电能表将抄表应答数据返回给所述采集器。
优选的，在上述集中计量表箱的红外通信方法中，还包括：
根据广播命令，通过所有的所述IO口控制所有的所述电源开关闭合以为所有的所述红外收发部件供电；
利用所述信号收发接口向所有的所述电能表发送命令；
当所述电能表收到所述命令后，依次将应答数据通过所述信号收发接口返回给所述采集器。
优选的，在上述集中计量表箱的红外通信方法中，每个所述电能表与前一个返回应答数据的电能表之间的回复时间间隔为300ms，且当回复超时后，所述采集器单独发送广播命令至超时的电能表。
通过上述描述可知，本发明提供的上述集中计量表箱，由于包括具有电源、信号收发接口和预设数量的IO口的采集器，所述电源通过电源开关组连接至灯板，所述电源开关组具有所述预设数量的电源开关，每一个所述电源开关的两端分别连接一个对应的所述IO口和所述灯板上一个对应的红外收发部件，且所述信号收发接口利用一根通信线路同时连接至所有的所述红外收发部件，所述采集器用于根据预设命令，通过所述IO口控制对应的所述电源开关闭合以为对应的所述红外收发部件供电，所述红外收发部件用于与其对应的电能表通信，可见这就只需要更少的灯板走线就可以实现正常的信号采集功能，从而能够实现灯板小型化，而且无需使用芯片，因此也能降低硬件成本以及软件开发难度。本发明提供的上述集中计量表箱的红外通信方法也具有与上述集中计量表箱相同的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为电能表和采集器单独通信的示意图；
图2为采集器与电能表通过逻辑芯片控制的示意图；
图3为本发明提供的一种集中计量表箱的实施例的示意图；
图4为本发明提供的一种集中计量表箱的红外通信方法的实施例的示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种集中计量表箱及其红外通信方法，能够实现灯板小型化，降低硬件成本以及软件开发难度。
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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种集中计量表箱的实施例如图3所示，图3为本发明提供的一种集中计量表箱的实施例的示意图，该集中计量表箱包括具有电源1、信号收发接口2和预设数量的IO口3的采集器4，电源1通过电源开关组5连接至灯板6，电源开关组5具有预设数量的电源开关501，每一个电源开关501的两端分别连接一个对应的IO口3和灯板6上一个对应的红外收发部件7，且信号收发接口2利用一根通信线路同时连接至所有的红外收发部件7，采集器4用于根据预设命令，通过IO口3控制对应的电源开关501闭合以为对应的红外收发部件7供电，红外收发部件7用于与其对应的电能表8通信。
需要说明的是，该集中计量表箱可以只采用一台采集器4，就可以实现多个电能表的信号采集，采集器4通过采集电能表8的电量、事件等信息后，就可以集中上报系统主站，在整个采集过程中，采集器4与电能表8之间一般都使用红外通讯的方式。图3中是以12路红外收发部件为例进行说明，但是实际并不仅限于12路，还可以是其他数量，其工作步骤可以如下所述：
第一步：采集器4与所有表位的电能表8通讯只需要1路信号收发接口2，灯板上的12路红外收发部件7以并联形式连接在此信号收发接口2上，每一路只需要一根线即可，不再像现有技术那样需要两根线；
第二步：使用采集器4的12个IO口3连接灯板上的12路红外收发部件7的电源开关501，当这种电源开关501具体采用MOS管时，IO口3连接电源开关501的MOS管门极；
第三步：写表号，表箱上电后，采集器4从左至右依次打开每个表位的电源开关501，这是因为该写表号过程中同一时刻最多打开一个表位的电源开关501，否则会引起混乱，通过信号收发接口2给相应表位的电能表8写入固定表号，该表位的电能表8收到写表号命令后通过信号收发接口2将应答数据发送给采集器4，才能进行下一个表位的写表号操作，这样就不会造成各个表位之间的相互影响；
第四步：抄表，采集器4依次打开每个表位的电源开关501，同时采集器4通过信号收发接口2向该表位的电能表8发送抄表命令，该表位的电能表8收到抄表命令后通过信号收发接口2将应答数据发送给采集器4；
第五步：发送广播命令，此时，采集器4打开所有的电源开关501，给所有的电能表8广播发送命令，每个表位的电能表8收到广播命令后，需将应答数据返回给采集器4，由于使用一路信号收发接口2，因此需要根据电能表8对应的表位，来设置真值表，由第三步写表号，对应不同的表位，则应答数据的回复时间间隔不同，可以让每个表位比前一表位延时300ms，用于错开回复时间，无论相应表位的回复是否完成，在规定时间间隔内，都需要关闭当前表位的电源开关501，直至12个表位全部回复完成，然后关闭所有的电源开关501，若有个别的表位回复超时，采集器4则再次单独进行发送广播命令，例如广播校时。
该实施例提供上述的集中计量表箱，能减少走线数量和元器件的种类，例如当有12个表位时，现有技术的方案至少需要26根灯板走线，而本实施例则只需要16根灯板走线，这就有利于印制板设计的小型化，减少了MCU硬件串口资源的利用，增加了灯板的可选型号的范围，降低硬件成本，批量供货后具有较大的降本空间，由于减少了走线，程序控制线路减少使程序设计简单，受干扰影响小，提高通讯稳定性。
通过上述描述可知，本发明提供的上述集中计量表箱的实施例中，由于包括具有电源、信号收发接口和预设数量的IO口的采集器，电源通过电源开关组连接至灯板，电源开关组具有预设数量的电源开关，每一个电源开关的两端分别连接一个对应的IO口和灯板上一个对应的红外收发部件，且信号收发接口利用一根通信线路同时连接至所有的红外收发部件，采集器用于根据预设命令，通过IO口控制对应的电源开关闭合以为对应的红外收发部件供电，红外收发部件用于与其对应的电能表通信，可见这就只需要更少的灯板走线就可以实现正常的信号采集功能，从而能够实现灯板小型化，而且无需使用芯片，因此也能降低硬件成本以及软件开发难度。
在上述集中计量表箱的一个具体实施例中，预设数量可以为8个至18个，进一步的，该预设数量可以为12个，这个更加常见，而且电源开关可以为MOS开关，信号收发接口可以优选为UART，另外，上述电源优选为3.3V电源，而且采集器可以具有无线通信模块，用于将将采集的数据上报至主站，进一步的，该无线通信模块可优选为GPRS模块。当然，上述都是优选方案，还可以根据实际需要选择其他具体装置类型，此处并不限制。
本发明提供的一种集中计量表箱的红外通信方法的实施例如图4所示，图4为本发明提供的一种集中计量表箱的红外通信方法的实施例的示意图，利用如上任一项的集中计量表箱，包括如下步骤：
S1：根据写表号命令，依次通过IO口控制对应的电源开关闭合以为对应的红外收发部件供电；
S2：利用信号收发接口将相应的电能表的表号传输给红外收发部件；
S3：利用红外收发部件将表号写入电能表中；
S4：将应答数据通过信号收发接口返回采集器，进行下一个操作。
具体的，就是说，表箱上电后，采集器从左至右依次打开每个表位的电源开关，这是因为该写表号过程中同一时刻最多打开一个表位的电源开关，否则会引起混乱，通过信号收发接口给相应表位的电能表写入固定表号，该表位的电能表收到写表号命令后通过信号收发接口将应答数据发送给采集器，才能进行下一个表位的写表号操作，这样就不会造成各个表位之间的相互影响
在上述集中计量表箱的红外通信方法的一个具体实施例中，还可以包括如下抄表步骤：
根据抄表命令，依次通过IO口控制对应的电源开关闭合以为对应的红外收发部件供电；
利用信号收发接口向对应的电能表发送抄表指令；
利用电能表将抄表应答数据返回给采集器。
具体而言，就是采集器依次打开每个表位的电源开关，同时采集器通过信号收发接口向该表位的电能表发送抄表命令，该表位的电能表收到抄表命令后通过信号收发接口将应答数据发送给采集器。
在上述集中计量表箱的红外通信方法的另一个具体实施例中，还可以包括如下步骤：
根据广播命令，通过所有的IO口控制所有的电源开关闭合以为所有的红外收发部件供电；
利用信号收发接口向所有的电能表发送命令；
当电能表收到命令后，依次将应答数据通过信号收发接口返回给采集器。
在上述步骤中，每个电能表与前一个返回应答数据的电能表之间的回复时间间隔可以优选为300ms，且当回复超时后，采集器单独发送广播命令至超时的电能表。
具体而言，就是采集器打开所有的电源开关，给所有的电能表广播发送命令，每个表位的电能表收到广播命令后，需将应答数据返回给采集器，由于使用一路信号收发接口，因此需要根据电能表对应的表位，来设置真值表，由第三步写表号，对应不同的表位，则应答数据的回复时间间隔不同，可以让每个表位比前一表位延时300ms，用于错开回复时间，无论相应表位的回复是否完成，在规定时间间隔内，都需要关闭当前表位的电源开关，直至12个表位全部回复完成，然后关闭所有的电源开关，若有个别的表位回复超时，采集器则再次单独进行发送广播命令，例如广播校时。
利用上述方法，能够实现灯板小型化，而且无需使用芯片，因此也能降低硬件成本以及软件开发难度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种集中计量表箱，其特征在于，包括具有电源、信号收发接口和预设数量的IO口的采集器，所述电源通过电源开关组连接至灯板，所述电源开关组具有所述预设数量的电源开关，每一个所述电源开关的两端分别连接一个对应的所述IO口和所述灯板上一个对应的红外收发部件，且所述信号收发接口利用一根通信线路同时连接至所有的所述红外收发部件，所述采集器用于根据预设命令，通过所述IO口控制对应的所述电源开关闭合以为对应的所述红外收发部件供电，所述红外收发部件用于与其对应的电能表通信。
2.根据权利要求1所述的集中计量表箱，其特征在于，所述预设数量为8个至18个。
3.根据权利要求1所述的集中计量表箱，其特征在于，所述电源开关为MOS开关。
4.根据权利要求1所述的集中计量表箱，其特征在于，所述信号收发接口为UART。
5.根据权利要求1所述的集中计量表箱，其特征在于，所述电源为3.3V电源。
6.根据权利要求1所述的集中计量表箱，其特征在于，所述采集器具有无线通信模块，用于将将采集的数据上报至主站。
7.一种集中计量表箱的红外通信方法，其特征在于，利用如权利要求1-6任一项所述的集中计量表箱，包括：
根据写表号命令，依次通过所述IO口控制对应的所述电源开关闭合以为对应的所述红外收发部件供电；
利用所述信号收发接口将相应的电能表的表号传输给所述红外收发部件；
利用所述红外收发部件将所述表号写入所述电能表中；
将应答数据通过所述信号收发接口返回所述采集器，进行下一个操作。
8.根据权利要求7所述的集中计量表箱的红外通信方法，其特征在于，还包括：
根据抄表命令，依次通过所述IO口控制对应的所述电源开关闭合以为对应的所述红外收发部件供电；
利用所述信号收发接口向对应的所述电能表发送抄表指令；
利用所述电能表将抄表应答数据返回给所述采集器。
9.根据权利要求8所述的集中计量表箱的红外通信方法，其特征在于，还包括：
根据广播命令，通过所有的所述IO口控制所有的所述电源开关闭合以为所有的所述红外收发部件供电；
利用所述信号收发接口向所有的所述电能表发送命令；
当所述电能表收到所述命令后，依次将应答数据通过所述信号收发接口返回给所述采集器。
10.根据权利要求9所述的集中计量表箱的红外通信方法，其特征在于，每个所述电能表与前一个返回应答数据的电能表之间的回复时间间隔为300ms，且当回复超时后，所述采集器单独发送广播命令至超时的电能表。
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