CN201097378Y - 载波电能量采集终端 - Google Patents

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CN201097378Y CNU2007201555629U2007201555629U CN200720155562U CN201097378Y CN 201097378 Y CN201097378 Y CN 201097378Y CN U2007201555629U2007201555629 U CNU2007201555629U2007201555629 U CN U2007201555629U2007201555629U CN 200720155562 U CN200720155562 U CN 200720155562U CN 201097378 Y CN201097378 Y CN 201097378Y
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Abstract

本实用新型提供了一种应用于低压电力线集中抄表系统的电表数据采集终端，主要由CPU、存储模块、时钟模块、光耦脉冲采集模块、RS－485通信模块、电力载波通信模块、电源模块构成，其中，光耦脉冲采集模块采集脉冲电能表的信息，而RS－485通信模块通过RS－485接口抄485电表的数据，解决了现场接插线的不便，实现对多个用户的不同类型的电能表进行数据采集并将数据通过电力线载波上传给集中器。进一步的，本实用新型采用模糊识别方式解决了采集脉冲信号干扰等问题；其带特殊保护功能的RS－485接口避免了RS－485接口的易损问题，能够满足居民现存的混装电能表自动抄表、科学管理的需要。

Description

载波电能量采集终端
技术领域
本实用新型属于电能表抄表技术领域，特别涉及一种载波电能量采集终端。
背景技术
自动抄表系统是随着近年来计算机技术、通讯技术在计量仪表领域的广泛应用而掀起的一场重大变革，一个完整的自动抄表系统最终实现的目的是要将计量仪表的数据通过通信网络传送到远方的计算机设备，通过数据处理为用户和计量仪表的管理方提供计费和管理服务。采用低压电力线载波作为通信方案，是目前国际上自动抄表系统发展的重要方向，其主要的原因就是低压电力线是一种已有的最广泛的网络资源，而系统安装非常简单，无需开墙凿洞大量布线，日后的使用维护也简单可靠。一般系统采用了两级网络结构，即由远方计算机主站与现场的集中器作为一级网络，其间采用电话线、专线或无线进行通信，而由集中器与现场大量的计量仪表构成二级网络，采用低压电力线载波作为通信方式。但是由于目前国内用户所使用的电表类型参差不齐、国内的电网质量恶劣(其表现为衰减严重、噪声丰富、谐波干扰严重、信道参数随时变化)等现象的存在，非常不利于通信。那么，如何将电表内的数据准确、可靠、快速的传输上来已经成为一个急需解决的重要技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对目前居民电能表自动抄表存在的技术问题，提供一种集脉冲采集与485通信采集于一体的、应用广泛、结构简单、传输速度快、通信可靠、具远程控制功能、具有独特接插线方式等的载波电能量采集终端装置。本实用新型的技术方案如下：
一种电表数据采集终端，主要由CPU(处理器)、存储模块、时钟模块、光耦脉冲采集模块、RS-485通信模块、电力载波通信模块(PLC)、电源模块构成，其中：
存储模块通过I2C总线与CPU相连，存储模块的数据存储器存储电表的信息、用电量、有功、无功和抄表的准确时间等数据，这些数据通过I2C总线与CPU相互传送，由CPU协调数据流向；
光耦脉冲采集模块连接在CPU的I/O上，可同时连接多个脉冲电能表(简称脉冲表)，采集电表的脉冲信号并将之传送到CPU，经CPU处理后存放到存储器中；
RS-485通信模块通过RS-485通信线与CPU相连，可同时连接多个带数字RS-485通信接口的电能表(简称485表)，将电表内的电表数据传送到CPU中，经CPU处理后存放到存储器中；
时钟模块通过I2C总线与CPU相连，功能是给采集终端提供所需的时钟；
电源模块直接与CPU相连，功能是给CPU提供电源；
电力载波通信模块通过标准串口(UART)与CPU相连，存储模块将电表的相关信息、配置参数等存储数据传送给CPU后，最终由CPU通过电力载波通信模块传送给抄表集中器。
本实用新型的主要特点在于，在一个采集终端中采用不同的装置(光耦脉冲采集模块和RS-485通信模块)实现了同时采集具有脉冲的电能表与带数字RS-485通信接口的电能表信息的功能。其中，在脉冲采集方式上进行了改进，通过模糊识别的方式可将脉冲波形记录下来并可根据形状正确判断脉冲，解决采集脉冲信号的干扰问题；在采集脉冲时可同时支持有源输入和无源输入，该功能是通过一个外供电源(12V)给无源电表供电来实现的，从而适应不同的电表。
进一步的，本实用新型在连接RS-485通信模块的RS-485总线(即RS-485通信模块与电表之间的连接线)上增设了特殊的保护装置，用以解决RS-485通信模块上的RS-485接口的磨损、雷击等问题。该保护装置的结构可参见图3(c)，其中一个保护管挂在A、B线之间，而A线与B线各对地接一个保护管，防止大电流对设备的损害，这样的设置可更好更有效地保护装置。另外还增设了TVS管(瞬变电压抑制二极管，即图3(b)中的D1、D2)，其中D1、D2分别与485B、485A相连，可保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时所产生的瞬间电压，以及感应雷所产生的过电压。
本实用新型的载波电能量采集终端应用于低压电力线集中抄表系统，作为系统的终端采集设备，实现对多个用户的不同类型的电能表进行数据采集并将数据通过电力线载波上传给集中器。其该装置既解决了现场接插线的不便，又可同时采集具有脉冲的电能表与带数字RS-485通信接口的电能表，并且可采用模糊识别方式解决了采集脉冲信号干扰等问题；其带特殊保护功能的RS-485接口避免了RS-485接口的易损问题，能够满足居民现存的混装电能表自动抄表、科学管理的需要。
附图说明
图1是本实用新型的应用框图。
图2是本实用新型的结构框图。
图3是RS-485通信模块电路原理图，其中：(a)为光电隔离电路部分；(b)为RS-485电平转换电路部分；(c)为保护电路部分。
图4是光耦脉冲采集模块电路原理图。
具体实施方式
下面结合实例进一步说明本实用新型的结构方案和工作过程，但不以任何方式限制本实用新型的范围。
如图1所示，数字RS-485电能表与脉冲表分别与载波电能量采集终端相连，采集终端与抄表集中器通过电力载波通信，抄表集中器与计算机通过其它网络通信。
如图2所示，载波电能量采集终端由CPU、存储模块、时钟模块、光耦脉冲采集模块、RS-485通信模块、电力载波通信模块、电源模块构成。存储模块的存储数据通过I2C总线与CPU相互传送，由CPU协调数据流向；光耦脉冲采集模块与脉冲表相连，CPU定时采集电表的脉冲信号，通过软件处理采用模糊识别的方式，将处理后的脉冲信号存放到存储器中；RS-485通信模块与数字RS-485表相连，通过RS-485通信线将电表内的电表数据传送到CPU中，经CPU处理后存放到存储器中；CPU通过电力载波通信模块把电表的相关信息、配置参数等传送到计算机中。
如图3所示，CPU引出的485收、发及控制信号经过光电隔离后传送到RS-485通信模块中，再经过RS-485通信模块转换后传出去，然后输出的A、B信号经过防雷电路后与外界A、B信号相连。图3(a)中的RX485线，TX485线，RT485线分别与CPU相连，而485RX，485TX，485K分别与图3(b)中的485RX，485TX，485K相连，其中图3(b)中的D1、D2(TVS管)分别与485B、485A相连，可保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时所产生的瞬间电压，以及感应雷所产生的过电压，图3(c)为一保护电路，其线路485A，485B分别与图3(b)中的485通讯双绞线相连，其中Q1，Q2，Q3为特别增设的保护管ted485防雷放电管(即一种防雷击防浪涌防静电过压保护器件)，用以保护RS-485接口。
如图4所示，图中的水晶头连接脉冲表(一带八、一带十六)，脉冲表内部的脉冲信号输入到光藕脉冲采集模块里，经过光电隔离后将脉冲信号输入到CPU中。
本实用新型的工作过程：采集终端通过时钟模块定时对电表发送抄表信号，分别通过RS-485接口抄485电表的数据，通过脉冲采集线采集脉冲表的脉冲数据，再传送给存储模块。存储模块将存储数据传送给处理器，最后处理器通过电力载波的方式传送给计算机主站，即可浏览抄收电表所需的全部数据。

Claims (5)

1. 一种电表数据采集终端，包括CPU、存储模块、时钟模块、电力载波通信模块、电源模块，其中：
存储模块通过I2C总线与CPU相连，存储模块存储的数据通过I2C总线与CPU相互传送，由CPU协调数据流向；
时钟模块通过I2C总线与CPU相连，给采集终端提供所需的时钟；
电源模块直接与CPU相连，给CPU提供电源；
电力载波通信模块通过标准串口与CPU相连，存储模块将存储数据传送给CPU后，最终由CPU通过电力载波通信模块传送给抄表集中器；
其特征在于，该电表数据采集终端还同时包括光耦脉冲采集模块和RS-485通信模块：
光耦脉冲采集模块连接在CPU的I/O上，采集电表的脉冲信号并将之传送到CPU，经CPU处理后存放到存储器中；
RS-485通信模块通过RS-485通信线与CPU相连，通过RS-485接口抄485电表的数据并将之传送到CPU中，经CPU处理后存放到存储器中。
2. 如权利要求1所述的电表数据采集终端，其特征在于，所述的电表数据采集终端还配备有一个外供电源，以给无源输入的脉冲电表供电。
3. 如权利要求1所述的电表数据采集终端，其特征在于，在RS-485通信模块连接电表的RS-485总线上设有三个保护管，其中一个保护管挂在A、B线之间，而A线与B线各对地接一个保护管。
4. 如权利要求3所述的电表数据采集终端，其特征在于，所述的保护管为ted485防雷放电管。
5. 如权利要求1或3所述的电表数据采集终端，其特征在于，RS-485通信模块连接电表的485B、485A线各对地接一个瞬变电压抑制二极管。
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