CN202434038U - 无线电力抄表系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无线电力抄表系统，属于电力系统领域。该系统包括电表数据采集器和电表数据集中器，电表数据采集器包括电源模块、单片机和第一射频传输模块，该电源模块用于向单片机、第一射频传输模块提供电源；该单片机用于采集电表数据，并通过该第一射频传输模块将该电表数据以无线电信号的形式发送给该电表数据集中器；电表数据集中器包括电源供电模块、MCU、第二射频传输模块和GPRS模块，该电源供电模块用于向MCU提供电源；该MCU用于通过第二射频传输模块接收无线电信号形式的电表数据，并将该电表数据处理后通过GPRS模块发送给远程平台。通过本实用新型，实现了电表数据全自动采集，并且不必改装原本的用户电表，易于推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力抄表系统，尤其是一种无线电力抄表系统。
背景技术
目前我国正在大力建设坚强智能电网，其中智能电表集抄是坚强智能电网的重要组成部分。现有的智能抄表方式主要有有线和无线两种，有线方式需要重新布线，成本较高，在某些场合，特别是农村地区不太适合；无线方式主要基于GPRS或者无线传感器网络的技术，需要对用户电表进行改装，增加对应的GPRS模块等，实现对各用户电表数据的分别采集，成本较高且不易推广。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种无线电力抄表系统，电表数据全自动采集，可以为电力行业提高工作效率和可靠性，节省人力资源，并且不必改装原本的用户电表，易于推广。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种无线电力抄表系统，其特征在于：包括电表数据采集器和电表数据集中器，其中所述电表数据采集器包括电源模块、单片机和第一射频传输模块，该电源模块的输出端分别连接单片机、第一射频传输模块的电源输入端，用于分别向单片机、第一射频传输模块提供电源；该单片机用于采集电表数据，并通过该第一射频传输模块将该电表数据以无线电信号的形式发送给该电表数据集中器；
所述电表数据集中器包括电源供电模块、MCU（Micro Control Unit，微控制器）、第二射频传输模块和GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术）模块，该电源供电模块的输出端连接MCU的电源输入端，用于向MCU提供电源；该MCU用于通过第二射频传输模块接收无线电信号形式的电表数据，并将该电表数据处理后通过GPRS模块发送给远程平台。
所述电表数据集中器还包括显示驱动电路和显示电路，其中该MCU的输出端通过显示驱动电路连接显示电路，用于将接收到的电表数据处理后，由显示驱动电路驱动显示电路显示该电表数据。
所述电表数据集中器还包括连接该MCU的存储器，用于存储MCU所接收到的电表数据。
所述存储器选用大容量Flash存储器。
所述电表数据集中器还包括USB接口。
所述电表数据集中器还包括连接电源供电模块的控制开关，用于控制电源供电模块的启闭。
本实用新型还提供一种上述的无线电力抄表系统的控制方法，其特征在于包括电表数据集中器统计电表过程和电表数据采集过程，该电表数据集中器统计电表过程由以下步骤组成：
S1、电表数据集中器呼叫其工作区域内所有电表数据采集器，请求所有电表数据采集器向电表数据集中器发送自己的用户编号和用户密码；
S2、电表数据采集器接收到电表数据集中器的呼叫请求后，从休眠状态转入工作状态，开始向电表数据集中器发送用户编号和用户密码；
S3、电表数据集中器对接收到的所有用户编号进行排序，记录当前区域内电表数据采集器的数量，并发出暂停指令给电表数据采集器；
S4、电表数据采集器收到暂停指令，进入暂停状态，不再发送任何信息。
电表数据采集过程，由以下步骤组成：
S5、电表数据集中器按照电表统计过程所获得的用户编号的大小顺序，依次向电表数据采集器发出查询请求，并设置定时器；
S6、电表数据采集器收到查询请求，从电表采集电表数据，并连同自己的用户编号和用户密码，以数据包的形式发送给电表数据集中器；
S7、如果电表数据集中器在定时器规定的时间内收到电表数据采集器的数据包，则将用户编号、用户密码和电表数据一起存储在大容量FLASH存储器中，并把这些信息显示在显示模块中；如果定时器超时，循环向该电表数据采集器发送N次查询请求，若连续N次超时，则忽略此电表数据采集器，向下一个电表数据采集器发送查询请求，设置定时器，重复执行步骤S6～S7，直到通过电表统计过程得到的所有用户编号的电表数据都采集完成；
S8、当电表数据集中器到达GPRS网络覆盖的区域后，把存储的所有用户信息通过GPRS网络发送给远程平台，或者直接通过USB接口将电表数据拷贝至USB设备中。
在所述步骤S2中，电表数据采集器在发送数据时采用退避机制：每间隔时间T发送一次数据帧，循环执行N次。
采用四个字节对电表数据采集器进行用户编号，电表数据采集器的用户编号是唯一的，范围为1~232，全0和全1不使用。
在所述电表数据集中器统计电表过程和电表数据采集过程中，由远程平台向电表数据集中器发送命令，控制该电表数据集中器执行电表数据集中器统计电表过程、电表数据采集过程。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、用电信息传输速度快、精确度高、实时性好；抄表过程全自动，保证可靠性的同时节省了人力资源；
2、不必改装原有的用户电表，直接安装即可，易于推广；
3、在电表数据集中器统计电表过程中采用退避机制，解决了同一时间段内多个电表数据采集器向一个电表数据集中器发送数据，有可能产生冲突导致数据接收出错的问题；
4、对电表数据采集器分配唯一的用户编号和用户密码，可以防止非法的电表数据采集器接入。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本实用新型的整体电路原理图；
图2是电表数据采集器的电路原理图；
图3是电表数据集中器的电路原理图；
图4是本实用新型的电表数据集中器统计电表过程流程图；
图5是本实用新型的电表数据采集过程流程图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1～3所示， 该无线电力抄表系统包括电表数据采集器和电表数据集中器，电表数据采集器安装在用户的电表上，电表数据集中器可以采集多个电力数据采集器中的电表数据。电表数据采集器包括电源模块、单片机和第一射频传输模块，电源模块的输出端分别连接单片机、第一射频传输模块的电源输入端，用于分别向单片机、第一射频传输模块提供电源；单片机连接用户电表的数据线，用于定时采集电表数据，并通过第一射频传输模块以无线电信号的方式将电表数据发送给电表数据集中器。在本实用新型的一个实施例中该单片机采用低功耗单片机。
该电表数据集中器包括电源供电模块、MCU、第二射频传输模块、GPRS模块、显示驱动电路、显示电路、存储器、USB接口和控制开关，该控制开关连接电源供电模块，用于控制电源供电模块的启闭，从而在无需使用的情况下及时关闭电源，减少了能源浪费。该电源供电模块的输出端连接MCU的电源输入端，用于向MCU提供电源；该MCU用于通过第二射频传输模块接收无线电信号形式的电表数据，并将该电表数据处理后通过GPRS模块发送给远程平台（即电力抄表中心机房），从而以较低成本实现了电表数据的远程无线采集。
该MCU还连接大容量Flash存储器，并且通过显示驱动电路连接显示电路。MCU在接收到电表数据后，将电表数据存储至存储器中，以便即使在网络信号不好时也不会造成电表数据的丢失。显示驱动电路驱动显示电路显示该电表数据，工作人员和用户均可以在显示电路上对电表数据进行查看和记录，增加了电表数据采集的透明度。该电表数据集中器上还设置有USB接口，电表数据信息可以通过USB接口拷贝至诸如U盘的USB设备中。
在本实用新型的一个实施例中MCU采用AT89C51SND1C-IL；单片机采用MSP430F149；第一射频传输模块，第二射频传输模块均采用NRF905；FLASH存储器采用三星公司的大容量Flash存储器K9F5608UOD。
无线电力抄表系统的控制方法由电表数据集中器统计电表过程和电表数据采集过程组成，如图4和图5所示，
其中，电表数据集中器统计电表过程包括以下步骤：
S1、电表数据集中器呼叫区域内所有电表数据采集器，请求所有电表数据采集器向电表数据集中器发送自己的用户编号和用户密码；
S2、电表数据采集器收到电表数据集中器的呼叫请求，从休眠状态转入工作状态，在接下来的3分钟内按照设计的退避算法，每间隔一段时间就向电表数据集中器发送一次自己的用户编号和用户密码；
S3、电表数据集中器等待3分钟，并整理所有收到的用户编号，记录当前区域的用户数量。完成后发出暂停指令；
S4、电表数据采集器收到暂停指令，进入暂停状态，不再发送任何信息。
通过电表数据集中器统计电表过程，电表数据集中器成功收集到其工作区域内的电表数据采集器的用户编号和用户密码。
电表数据采集过程包括以下步骤：
S5、电表数据集中器按照通过电表统计过程得到的用户编号，以从小到大的顺序，向第一个电表数据采集器发出查询请求，并设置定时器；
S6、电表数据采集器收到查询请求，从电表采集用电数据，并连同自己的用户编号和用户密码一起发送给电表数据集中器；
S7、电表数据集中器在定时器规定的时间内收到电表数据采集器的数据包，将用户编号、用户密码和用电数据一起存储在大容量FLASH存储器中，并把这些信息显示在显示模块中。若定时器超时，重新向该电表数据采集器发送查询请求。若连续10次超时，则忽略此电表数据采集器。
S8、电表数据集中器按照用户编码从小到大的顺序，向下一个电表数据采集器发出查询请求，并设置定时器；
S9、重复步骤S5到步骤S6，直到通过电表统计过程得到的所有用户编号的用电信息都采集完成；
S10、当电表数据集中器到达GPRS网络覆盖的区域后，把存储的所有用户信息通过GPRS网络发送给远程平台，或者直接通过USB接口将电表数据拷贝至U盘等USB设备中。
在所述电表数据集中器统计电表过程的步骤S2中，由于多个电表数据采集器在同一时间段内向一个电表数据集中器发送数据，有可能产生冲突导致数据接收出错。为避免出现这种情况，采用一种退避机制。每一个电表数据采集器在发送一次数据以后，随机从1到10之间选取一个整数x，然后等待x秒，再次发送数据。重复上述过程3分钟。
在所述电表数据集中器统计电表过程和电表数据采集过程中，由远程平台向电表数据集中器发送命令，控制该电表数据集中器执行电表数据集中器统计电表过程、电表数据采集过程。
采用四个字节对电表数据采集器进行用户编号，电表数据采集器的用户编号是唯一的，范围为1~232，全0和全1不使用。此外，在所述电表数据采集过程中，有可能会有非法的电表数据采集器接入。这种情况可以通过用户编号和用户密码一一对应的机制加以排除。在送给远程平台的数据中包含了用户编号和用户密码，远程平台的计算机将其与数据库中的用户编号和用户密码对应，若发现不符，则这一条数据为非法数据，剔除这一条数据并报告。供电运营商可以人工重新采集这一条用电数据。由于用户密码仅有供电运营商知道，其他人不可能伪造，故此方法简单有效。
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (6)
1.一种无线电力抄表系统，其特征在于：包括电表数据采集器和电表数据集中器，其中所述电表数据采集器包括电源模块、单片机和第一射频传输模块，该电源模块的输出端分别连接单片机、第一射频传输模块的电源输入端，用于分别向单片机、第一射频传输模块提供电源；该单片机用于采集电表数据，并通过该第一射频传输模块将该电表数据以无线电信号的形式发送给该电表数据集中器；
所述电表数据集中器包括电源供电模块、MCU、第二射频传输模块和GPRS模块，该电源供电模块的输出端连接MCU的电源输入端，用于向MCU提供电源；该MCU用于通过第二射频传输模块接收无线电信号形式的电表数据，并将该电表数据处理后通过GPRS模块发送给远程平台。
2.根据权利要求1所述的无线电力抄表系统，其特征在于：所述电表数据集中器还包括显示驱动电路和显示电路，其中该MCU的输出端通过显示驱动电路连接显示电路，用于将接收到的电表数据处理后，由显示驱动电路驱动显示电路显示该电表数据。
3.根据权利要求1所述的无线电力抄表系统，其特征在于：所述电表数据集中器还包括连接该MCU的存储器，用于存储MCU所接收到的电表数据。
4.根据权利要求3所述的无线电力抄表系统，其特征在于：所述存储器选用大容量Flash存储器。
5.根据权利要求3所述的无线电力抄表系统，其特征在于：所述电表数据集中器还包括USB接口。
6.根据权利要求1所述的无线电力抄表系统，其特征在于：所述电表数据集中器还包括连接电源供电模块的控制开关，用于控制电源供电模块的启闭。
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