CN201562357U - 自动抄表系统的数据集中器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自动抄表系统的数据集中器，包括主控芯片、RS232通讯模块、电力载波通讯模块和GPRS通讯模块，所述电力载波通讯模块通过串口与主控芯片连接，该数据集中器通过RS485通讯模块与用户总保、用户总表实现通讯，通过电力载波通讯模块与数据采集器实现通讯，通过GPRS通讯模块与前置机实现通讯。本实用新型由于采用了上述技术方案，通过三种通讯方式，实时、稳定、准确监控总保状态，抄读总表用户用电数据，实现抄表的集中化、远程化、自动化。利用现有的电力网络，在不增加额外的投入下实现远程自动集中抄表功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种自动抄表系统的数据集中器。
背景技术
数据集中器是自动抄表系统的核心设备，负责实现远程集中抄表系统的命令传送、数据收集、远程通信、网络管理和事件记录等功能。现有数据集中器不具备实现远程自动集中抄表功能。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自动抄表系统的数据集中器，利用现有的电力网络，在不增加额外的投入下实现远程自动集中抄表功能。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：自动抄表系统的数据集中器，包括主控芯片、RS232通讯模块、电力载波通讯模块和GPRS通讯模块，所述电力载波通讯模块通过串口与主控芯片连接，该数据集中器通过RS485通讯模块与用户总保、用户总表实现通讯，通过电力载波通讯模块与数据采集器实现通讯，通过GPRS通讯模块与前置机实现通讯。
所述主控芯片还连接有RS232通讯模块。
所述主控芯片还连接有红外通讯模块。
本实用新型由于采用了上述技术方案，通过三种通讯方式，实时、稳定、准确监控总保状态，抄读总表用户用电数据，实现抄表的集中化、远程化、自动化。利用现有的电力网络，在不增加额外的投入下实现远程自动集中抄表功能。
附图说明
图1为本实用新型自动抄表系统的数据集中器的主控板原理框图。
图2为主控芯片的原理图。
图3为实时时钟模块的线路图。
图4为红外通讯接收电路的电路图。
图5为红外通讯发送电路的电路图。
图6为RS485通讯模块的线路图。
图7为RS232通讯模块的线路图。
图8为载波通讯模块的线路图。
图9为GPRS通讯模块原理框图。
图10为GPRS与SIM卡连接的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。
本实用新型自动抄表系统的数据集中器，包括主控芯片、RS232通讯模块、电力载波通讯模块和GPRS通讯模块，所述电力载波通讯模块通过串口与主控芯片连接，该数据集中器通过RS485通讯模块与用户总保、用户总表实现通讯，通过电力载波通讯模块与数据采集器实现通讯，通过GPRS通讯模块与前置机实现通讯。
图1为本实用新型自动抄表系统的数据集中器的主控板原理框图。其中，数据存储模块2负责数据存储，存储数据集中器收集到的原始数据或分析、处理过后的数据，同时存储系统运行所需的参数。通过红外通讯模块3可以现场调试数据集中系统，也可以通过红外通讯模块设置数据集中器运行时所需的参数。通过RS485通讯模块4，数据集中器实时采集用户总表数据、用户总保数据，也可通过该模块设置数据集中器运行参数，调试数据集中器。实时时钟模块5为整个系统提供实时时钟，提供系统调度所需的时间片。RS232通讯模块6主要用于系统调试。运行状态指示模块7用于指示系统运行状态，通过该模块能实时了解系统运行状态。模块板间接口8实现各个子板之间的连接。电源9为整个系统提供工作所需的电源。
图2为主控芯片的原理图。主控芯片1采用的是STM32F100VC，是整个数据集中器的核心，其工作电压为2.0 to 3.6V；它内置16K字节SRAM和256KFLASH。
主控芯片1中的STM32F100VC与数据存储模块2中的数据存储芯片之间通过SPI总线连接，实现数据的双传输。较为常用的，经常改写的数据存储在I2C总线的AT24LC256内，其余数据保存在NAND Flash存储器U12、U13内。
图4为红外通讯接收电路的电路图，图5为红外通讯发送电路的电路图。主控芯片1与红外通讯模块3通过UART接口进行连接，控制红外通讯的收发。
图6为RS485通讯模块的线路图。主控芯片1与RS485通讯模块4中的MAX13485通过UART接口进行连接，实现数据的双向传输。
图3为实时时钟模块的线路图。主控芯片1中的STM32F100VC与实时时钟模块5中的DS3231之间通过I2C总线连接，同时将DS3231的时钟输出脚连接到STM32F100VC的终端输入口，为STM32F100VC提供脉冲。
图7为RS232通讯模块的线路图。主控芯片1与RS232通讯模块6的主芯片SP3232E通过UART接口进行连接，实现数据的双向传输。
主控芯片1通过通用I/O口控制状态指示灯，实时显示系统运行状态。
模块板间接口8的作用是将各个子板连接起来，组成一个完整的系统。通过模块板间接口8的信号有：电源、GPRS与主控芯片的通讯信号，RS232(SP3232E)通讯模块与主控芯片之间的通讯信号，电力载波模块(PL3106C)与主控芯片之间通讯的信号。
电源9是系统运行所需的主电源(+3.3V)。电源采用三相(3×220V)供电方式。
系统上电后，电源给各个子模块提供工作电压，各个模块进行初始化。主控芯片从数据存储模块2读取相关的数据对本身进行初始化，同时通过状态指示模块7将初始化结果显示出来。主控芯片1初始化好后，接着初始化GPRS通讯模块。整个系统初始化好后，系统进入定时或实时执行运行参数设置好的任务。
数据存储模块2被动接受主控芯片1发出的读数据或写数据的请求，并对请求做出应答。
主控芯片采用中断方式分别与红外通讯模块、电力载波通讯模块、RS485通讯模块、RS232通讯模块之间通讯，当主控芯片检测到任何一个中断信号，随即执行相应的中断任务。当主控芯片主动与这些通讯接口进行通讯时，会发出相应请求，相应的模块做出应答。
实时时钟模块5使用的是不间断电源，当系统上电后，时钟电路工作电源切换到主电源，关闭备份电源，随即为系统提供实时时钟。当系统失去主电源后，系统运行参数存储器在掉电情况下能继续保存原来的数据不丢失。实时时钟模块5切换到备用电源，进入低功耗状态，继续运行。
图8为载波通讯模块的线路图。载波采用三条耦合线路实现三相同时发送，单相接收。图中的R1、R2为控制发射功率电阻，同时保护SP8M3。SP8M3是过流能力为4A的PMOS和NMOS的复合管，带内置过压保护。为了增加其安全性，外加了两个肖特基二极管。T4～T6为载波耦合线圈。C221～C223为载波耦合电容(聚酯电容)。耦合线圈与耦合电容组成了一个带通滤波器(中心频率为120KHz)。载波接收时，滤除来自电网的干扰型号，提高接收能力；发射时，滤除发射电路产生的谐波，净化发送信号，减少对电网的污染。
电源线路模块部分，通过三个变压器T1、T2、T3将A、B、C三相电源降压。每个变压器有两路输出，一组通过整流桥(N1、N2、N3)整流后，给DC-DC变换模块(LM22670)和U3(78L05)提供输入电源。DC-DC变换模块将电压转换为系统工作的主电源，U3的输出给载波主控芯片(PL3106)提供工作电源。变压器的另一组输出通过单个二级管整流后，送给U1(78L05)，给RS485模块提供工作电源。
载波通讯模块部分，电容C220和变压器T2组成一个载波耦合电路。主要有两个作用：将系统与高压电网隔离和将载波信号送到电网上或从电网上获取载波信号。以PMOS和NMOS复合的MOS管MOS1为中心的这部分电路为载波放大电路，载波信号经过放大电路进行功率放大，再经过C205、L202选频，整形后送到电网。接收到的载波信号经过一个串联谐振电路和一并联谐振电路选频、整形，经过两个二级管限幅后送到主控芯片的载波接收脚。
上电后，总电源模块将三相四线(3×220)电源转换成系统工作所需电源，载波部分被初始化好后，转发由主控芯片发出的数据，或转发由数据采集器回传给数据集中器的数据。
图9为GPRS通讯模块原理框图。GPRS通讯模块是数据集中器通过GPRS无线通讯方式与上位机通讯的接口。GPRS通讯模块1采用的是中兴的ME3000。SIM卡2与GPRS通讯模块1之间进行双向数据传输，SIM卡的作用是给GPRS提供一个通讯地址，同时提供GPRS接入无线网的接口。电源3提供整个模块子系统工作所需的电源。工作状态指示模块4显示工作状态。
图10为GPRS与SIM卡连接的电路图。GPRS通讯模块1中，以三极管V1核心的这部分电源控制模块的复位操作。SIM卡连接电路中，SIM1为移动通讯公司通用的手机卡，U6是个ESD保护模块。SIM和GPRS通讯模块之间的连接，采用的是GPRS专用的接口。U30是一个低压差线性电源稳压模块，为GPRS提供稳定的线性电源。
上电后，GPRS通讯模块首先被主控芯片初始化，模块被初始化好后，主动寻找网络。当GPRS从主控芯片接收到数据时，向公网转发；当GPRS从公网接收到数据时，向主控芯片转发。
本实用新型自动抄表系统的数据集中器负责采集并存储全部单个电能表的数据和上下行通道的管理，可实时召测或根据设定的抄读间隔自动采集各电能表的实时电量。
Claims (3)
1.自动抄表系统的数据集中器，其特征在于：包括主控芯片、RS232通讯模块、电力载波通讯模块和GPRS通讯模块，所述电力载波通讯模块通过串口与主控芯片连接，该数据集中器通过RS485通讯模块与用户总保、用户总表实现通讯，通过电力载波通讯模块与数据采集器实现通讯，通过GPRS通讯模块与前置机实现通讯。
2.根据权利要求1所述自动抄表系统的数据集中器，其特征在于：所述主控芯片还连接有RS232通讯模块。
3.根据权利要求1所述自动抄表系统的数据集中器，其特征在于：所述主控芯片还连接有红外通讯模块。
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