CN201859536U - 用户用电信息通用传输模块 - Google Patents
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Abstract
用户用电信息通用传输模块及其数据传输方法，传输模块包括MCU模块、无线模块和存储器，无线模块和存储器分别连接MCU模块，MCU模块设有RS485数字采集通道接口、电流环模拟采集通道接口和有线上行通道接口。本实用新型通用传输模块下行信道采用数字信道和模拟信道相结合的方式，最大限度上兼容市场上的各类工业级电能设备传感器，以保护用户现有投资，上行信道利用有线通讯与无线通讯相结合的方式，有线通讯满足工业以太网等常用通讯手段，无线通讯利用短距离无线方式传输数据，既克服了用户内部环境、遮挡、气候条件等方面的因素干扰，也保护了用户已有的网络投资。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力数据的传输，适于使用多种通道进行数据收集的各类现场传感器数据传输，为一种用户用电信息通用传输模块及其数据传输方法。
背景技术
根据国家电网要求首先要感知用户，然后才能和用户互动。感知用户就是要获得用户的各种信息，使得信息流在用户和供电公司能够顺畅地流动。在信息流畅通的基础上，才能对业务流的改进提出合理化建议。因此，首先应该全面获取大用户内部和外部的各种用电相关信息，然后分析大用户的用电特性和规律，展开供电公司和大用户的信息互动，满足智能用电的需求。
目前供电公司对大用户的内部用电相关信息掌握得很少，无法准确评估用户在用电过程中出现的各类情况(如电网电压波动对用户的影响等)，也无法为大用户经济、安全运行提出明确的建议。对大用户内部用电信息、设备运行信息、生产规律和发展趋势信息进行全面的采集，可以为大用户用电服务的个性化、多样化、便捷化、互动化提供基础信息，为电网调度、配网规划、电能质量、网络线损、供电可靠性等业务管理提供必要的信息支撑。
因此，迫切需要一种符合国网标准的大用户信息通用传输方式，能够实现各类现场传感器的数据采集与传输。
发明内容
本实用新型要解决的问题是：现有电力信息采集终端的兼容性不好，用户数据采集与传输的效果不好。
本实用新型的技术方案为：用户用电信息通用传输模块，包括MCU模块、无线模块和存储器，无线模块和存储器分别连接MCU模块，MCU模块设有RS485数字采集通道接口、电流环模拟采集通道接口和有线上行通道接口，RS485数字采集通道接口连接RS485通道抄表装置，电流环模拟采集通道接口连接4-20mA电流环。
有线上行通道接口连接通用异步接收/发送装置UART。
MCU模块采用型号为STM32F103的处理器芯片，无线模块采用型号为CC1100或MC13192的射频芯片。
进一步的，所述用户用电信息通用传输模块作为路由节点，组成路由网络。
为了满足大用户内部信息采集智能集中终端对大用户各类用电基础数据的采集要求，本实用新型通用传输模块下行信道需要兼容用户内部各类传感器的数据通讯，采用数字信道和模拟信道相结合的方式，最大限度上兼容市场上的各类工业级电能设备传感器，以保护用户现有投资。上行信道利用有线通讯与无线通讯相结合的方式，有线通讯满足工业以太网等常用通讯手段，无线通讯利用短距离无线方式传输数据，既克服了用户内部环境、遮挡、气候条件等方面的因素干扰，也保护了用户已有的网络投资。
本实用新型技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
1)多功能采集：本实用新型提供了数字与模拟双采集接口，实现了最大程度与市场上现有产品的兼容性；另外，本实用新型的传输模块既是一个数据采集器，用于采集下行各类现场传感器的数据，又是一个中继器，可以作为路由节点中继来自其它的设备的数据；
2)通用数据传输，本实用新型使用抽象数据传输功能，不仅可以采集并且正确传输电流、电压、电量等数据，同时与可以采集传输温度、状态等非电参数数据；
3)自动组网：本实用新型中的上行通道采用有线+无线的方式，能够自动在有线或无线环境中发现存在的通信网络，自动选择传输通道向网络主机注册，并且自动生成与其它传输模块的路由表；
4)动态路由：本实用新型组成路由网络，可以通过无线模块感知网络中其它节点的活动状态，组成路由网络，当相应的路由设备失效时，自动查找并且通过其它的节点实现路由功能。
附图说明
图1为本实用新型通用传输模块的结构框图。
图2为RS485通道抄表模块的电路原理，RS485通道抄表模块1采用型号为SP485的芯片。
图3为本实用新型MCU模块的电路原理图。
图4为本实用新型无线模块的电路原理图。
图5为本实用新型双通道数据传输过程的流程图。
图6为本实用新型路由维护的流程图。
图7为本实用新型路由发现的流程图。
具体实施方式
本实用新型一种适用于大用户内部信息采集传输的通用传输模块，能够采集大用户内部的各种用电及非用电信息，并且自动将这些信息传输到采集主站，整个数据传输过程采用自动路由方式进行，以最大程度节省安装调试的时间。
如图1所示，用户用电信息通用传输模块，包括MCU模块、无线模块和存储器，无线模块和存储器分别连接MCU模块，MCU模块设有RS485数字采集通道接口、电流环模拟采集通道接口和有线上行通道接口，RS485数字采集通道接口连接RS485通道抄表装置，电流环模拟采集通道接口连接4-20mA电流环，有线上行通道接口通过电缆连接上位机。有线上行通道接口连接通用异步接收/发送装置UART。
图2所示为RS485通道抄表装置的电路原理，RS485通道抄表装置采用型号为SP485的芯片；
图3所示为MCU模块的电路原理，MCU模块采用型号为STM32F103的微处理芯片；
图4所示为无线模块的电路原理，无线模块采用型号为CC1100或MC13192的射频芯片。
本实用新型通用传输模块的下行数据传输通过RS485数字采集通道接口、电流环模拟采集通道接口实现模拟与数字双通道接入接口，上行数据传输通过无线模块或有线上行通道接口构成上行双通道，将数据通过大用户内部的通信网络发送到采集主站，上行双通道中的一条设置为主通道，另一条设置为备用通道；MCU模块首先通过主通道与进行通信，在主通道无法成功通信时，切换到备用通道，当主通道恢复时，切换回主通道；下行的数字通道通过RS485与标准电能表连接，模拟通道通过4-20mA电流环与变送器连接，传输模块在采集到数据后，通过标准化的数据定义格式，将各种不同类型的数据抽象化，把采集的各种数据抽象成数据标识与数据值的统一的方式，存储至存储器，再进行传输，由上行通道发送到上位机，由上位机的软件根据不同的数据定义恢复数据原始的内容。图5为本实用新型双通道数据传输过程的流程图。
上行数据传输通过无线模块传输时，由多个用户用电信息通用传输模块组成路由网络，并自动发现路由，按以下步骤进行路由维护和路由发现：
a)路由维护，如图6所示：
(S301)路由网络的路由节点为各个传输模块，传输模块监听其他路由节点的心跳，并且记录相应的心跳时间；
(S302)将记录的时间与路由网络设定的路由节点心跳时间比较，记录心跳超时时间；
(S303)如果超时，删除该超时传输模块的路由信息；如果没有超时，则将对应传输模块的超时值复位；
b)路由发现，如图7所示：
(S401)传输模块收到要求发送数据的命令；
(S402)检查路由表；
(S403)如果路由表中有相应的路由路径表项，通过该路径发送数据；
(S404)如果路由表中没有相应的路由路径表项，则进行路由发现；
(S405传输模块更新自身路由表，记录最终路由目标和到达该路由目标的下一级传输模块的路径表项，然后通过下一级传输模块转发数据。
本实用新型采用多种通信通道中的两种，多种通信方式可以包括宽带电力线载波、窄带电力线载波、470M无线、2.4G无线技术。通过使用不同的通信通道，可以实现高可靠性的大用户内部信息采集；两个通道互为备份，无缝转换。
综上可见，本实用新型满意实现了：1)多通道采集：既可以采集数字通道的信息，也可以采集模拟通道的信息；2)自动组网：本采集设备可以自动发现环境中存在的通信网络，自动向网络主机注册，并且自动生成与其它采集设备的路由表；3)统一传输：本实用新型收到各种类型的数据后，通过统一的数据定义将数据抽象化，实现在网络上的统一传输；4)动态路由：本采集设备可以自动感知网络中其它节点的活动状态，当相应的路由设备失效时，自动查找并且通过其它的节点实现路由功能。
上述说明并非是对本实用新型的限制，在本实用新型构思范围内，所进行的添加、变换、替换等，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.用户用电信息通用传输模块，其特征是包括MCU模块、无线模块和存储器，无线模块和存储器分别连接MCU模块，MCU模块设有RS485数字采集通道接口、电流环模拟采集通道接口和有线上行通道接口，RS485数字采集通道接口连接RS485通道抄表装置，电流环模拟采集通道接口连接4-20mA电流环。
2.根据权利要求1所述的用户用电信息通用传输模块，其特征是有线上行通道接口连接通用异步接收/发送装置UART。
3.根据权利要求1或2所述的用户用电信息通用传输模块，其特征是MCU模块采用型号为STM32F103的处理器芯片，无线模块采用型号为CC1100或MC13192的射频芯片。
4.根据权利要求1或2所述的用户用电信息通用传输模块，其特征是所述用户用电信息通用传输模块作为路由节点，组成路由网络。
5.根据权利要求3所述的用户用电信息通用传输模块，其特征是所述用户用电信息通用传输模块作为路由节点，组成路由网络。
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| CN104077907A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-10-01 | 国家电网公司 | 一种电能表用电信息参数转发的装置及方法 |
| CN104202245A (zh) * | 2014-09-16 | 2014-12-10 | 深圳市金正方科技股份有限公司 | 自适应通信方式的智能传输方法及装置 |
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