CN202522621U - 基于以太网无源光网络的低功耗智能电表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于以太网无源光网络的低功耗智能电表，其包括电力表、数据读取模块、存储模块和抄表通讯模块，所述的抄表通讯模块包括低功耗光网络单元芯片和光网络收发单元，所述的低功耗光网络单元芯片分别连接所述的数据读取模块、存储模块和光网络收发单元，且光网络收发单元包括相互独立的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器，所述的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器均连接于所述的低功耗光网络单元芯片和外部光网络之间。采用本实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表，其整体功耗较低，能有效达到节能环保的效果，且本实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表的结构简单，成本低廉，应用范围较为广泛。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能电表技术领域，特别涉及基于以太网无源光网络的智能电表技术领域，具体是指一种基于以太网无源光网络的低功耗智能电表。
背景技术
EPON(以太网无源光网络)智能抄表通讯模块就是利用EPON技术实现电能表的信息采集、处理和存储，并能够同主站实现数据交换的设备。目前的EPON智能抄表通讯模块主要采用中国电信标准EPON网络，其缺点在于系统构成复杂，功能模块多，而系统集成度又很低，从而造成基于EPON的智能电表功耗较大，不符合节能环保的技术要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种采用低功耗硬件组件，从而降低智能电表的整体功耗，节能环保，且结构简单，成本低廉，应用范围广泛的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表。
为了实现上述的目的，本实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表具有如下构成：
该基于以太网无源光网络的低功耗智能电表，包括电力表、数据读取模块、存储模块和抄表通讯模块，所述的电力表连接于所述的数据读取模块，所述的数据读取模块和存储模块均连接所述的抄表通讯模块，所述的抄表通讯模块包括低功耗光网络单元芯片和光网络收发单元，所述的低功耗光网络单元芯片分别连接所述的数据读取模块、存储模块和光网络收发单元。
该基于以太网无源光网络的低功耗智能电表中，所述的智能电表还包括电源模块，所述的电源模块分别连接所述的数据读取模块和抄表通讯模块，所述的抄表通讯模块还包括DC-DC变压芯片，所述的电源模块通过所述的DC-DC变压芯片连接所述的低功耗光网络单元芯片。
该基于以太网无源光网络的低功耗智能电表中，所述的光网络收发单元包括相互独立的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器，所述的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器均连接于所述的低功耗光网络单元芯片和外部光网络之间。
该基于以太网无源光网络的低功耗智能电表中，所述的低功耗光网络单元芯片包括第一UART接口和第二UART接口，所述的电力表包括主电力表和副电力表，所述的主电力表通过所述的数据读取模块连接所述的第一UART接口，所述的副电力表通过所述的数据读取模块连接所述的第二UART接口。
该基于以太网无源光网络的低功耗智能电表中，所述的低功耗光网络单元芯片内置有芯片状态控制单元，所述的芯片状态控制单元连接所述的光网络收发单元。
该基于以太网无源光网络的低功耗智能电表中，所述的智能电表还包括电源模块，所述的抄表通讯模块还包括DC-DC变压芯片，所述的光网络收发单元包括相互独立的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器，所述的电源模块顺序通过所述的DC-DC变压芯片、低功耗光网络单元芯片连接所述的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器，所述的芯片状态控制单元包括芯片状态监测端口和控制信号输出端口，所述的芯片状态监测端口连接于所述的低功耗光接受驱动器，所述的控制信号输出端口连接于所述的低功耗光发送驱动器。
采用了该实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表，由于其抄表通讯模块包括低功耗光网络单元芯片和光网络收发单元，所述的低功耗光网络单元芯片分别连接所述的数据读取模块、存储模块和光网络收发单元，且光网络收发单元包括相互独立的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器，所述的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器均连接于所述的低功耗光网络单元芯片和外部光网络之间。使得该基于以太网无源光网络的低功耗智能电表的整体功耗较低，能够达到节能环保的效果，且本实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表的结构简单，成本低廉，应用范围较为广泛。
附图说明
图1为本实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表的结构示意图。
图2为本实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表在实际应用中抄表通讯模块所采用的高通QCA8829芯片的结构示意图。
图3为本实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表在实际应用中的电源部分的电路结构示意图。
图4为本实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表在实际应用中实现睡眠状态的控制电路电路结构图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参阅图1所示，为本实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表的结构示意图。
在一种实施方式中，该基于以太网无源光网络的低功耗智能电表包括电力表、数据读取模块、存储模块和抄表通讯模块，所述的电力表连接于所述的数据读取模块，所述的数据读取模块和存储模块均连接所述的抄表通讯模块。所述的抄表通讯模块包括低功耗光网络单元芯片和光网络收发单元，所述的低功耗光网络单元芯片分别连接所述的数据读取模块、存储模块和光网络收发单元。且所述的智能电表还包括电源模块，所述的电源模块分别连接所述的数据读取模块和抄表通讯模块，所述的抄表通讯模块还包括低功耗DC-DC变压芯片，所述的电源模块通过所述的DC-DC变压芯片连接所述的低功耗光网络单元芯片。
在一种较优选的实施方式中，所述的光网络收发单元包括相互独立的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器，所述的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器均连接于所述的低功耗光网络单元芯片和外部光网络之间。
在另一种较优选的实施方式中，所述的低功耗光网络单元芯片包括第一UART接口和第二UART接口，所述的电力表包括主电力表和副电力表，所述的主电力表通过所述的数据读取模块连接所述的第一UART接口，所述的副电力表通过所述的数据读取模块连接所述的第二UART接口。
在进一步优选的实施方式中，所述的低功耗光网络单元芯片内置有芯片状态控制单元，所述的芯片状态控制单元连接所述的光网络收发单元。
在更优选的实施方式中，所述的智能电表还包括电源模块，所述的抄表通讯模块还包括DC-DC变压芯片，所述的光网络收发单元包括相互独立的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器，所述的电源模块顺序通过所述的DC-DC变压芯片、低功耗光网络单元芯片连接所述的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器，所述的芯片状态控制单元包括芯片状态监测端口和控制信号输出端口，所述的芯片状态监测端口连接于所述的低功耗光接受驱动器，所述的控制信号输出端口连接于所述的低功耗光发送驱动器。
在实际应用中，本实用新型的低功耗智能电表采用高集成单芯片EPON光网络单元解决方案。鉴于目前市场上通用的EPON光网络单元解决方案，存在着系统架构复杂，功耗高的问题，功耗普遍在2W以上。而本实用新型采用如图2所示的高通QCA8829单芯片EPON光网络单元解决方案件，此芯片最大特点是体积小，功耗低在0.2W以内，QCA8829芯片内置GEPHY单元，方便扩展数据业务，提供两路UART可同时支持主电力表，副电力表的数据读取。
同时，针对目前的EPON光网络单元的通用光收发模块的光接收与光发送驱动器采用单芯片设计即收发驱动一体，其功耗典型值在0.650W左右的问题。本实用新型采用双芯片设计即光接收驱动器与光发送驱动器采用分开设计，分开设计可以显著减少软件配置寄存器，其功耗可降低100mW；本实用新型对激光器工艺进行优化，降低调制电流，可降低30MW功耗。
另外，现有技术所采用的DC-DC电源芯片从12V转换到3.3V小电流(300mA)的转换效率在80％左右。而本实用新型的电源部分如图3所示，采用MPS1496DC-DC电源芯片在12V输入，3.3V输出小电流(300mA)的转换效率可以达到91％，为整板节省150mW功耗，以提高转换效率。
本实用新型采用高通QCA8829芯片其内置GEPHY单元(千兆网络单元)，在无数据业务时，GEPHY将自动经入关闭模式，以节省功耗。本实用新型EPON光网络单元为电力表抄表模块，其业务特点为局方定期对光网络单元进行数据读取，其读取数据时间间隔很长。采用如图4所示的电路结构，本实用新型在局方读取完数据后将光网络单元光收发模块的发送端电源进行关闭，使整个光网络单元进行睡眠模式，将为整个光网络单元节省330mW功耗。由于光接收端仍然可以接收局方广播包，在局方需要进行数据读取时，局方将广播特定广播包唤醒睡眠中的光网络单元，接通光网络单元光收发模块的发送端电源，与局方进行数据交互。
本实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表技术方案中，其中所包括的各个功能模块和模块单元均能够对应于集成电路结构中的具体硬件电路，因此这些模块和单元仅利用硬件电路结构就可以实现，不需要辅助以特定的控制软件即可以自动实现相应功能。
采用了该实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表，由于其抄表通讯模块包括低功耗光网络单元芯片和光网络收发单元，所述的低功耗光网络单元芯片分别连接所述的数据读取模块、存储模块和光网络收发单元，且光网络收发单元包括相互独立的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器，所述的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器均连接于所述的低功耗光网络单元芯片和外部光网络之间。使得该基于以太网无源光网络的低功耗智能电表的整体功耗较低，能够达到节能环保的效果，且本实用新型的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表的结构简单，成本低廉，应用范围较为广泛。
在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (6)
1.一种基于以太网无源光网络的低功耗智能电表，所述的智能电表包括电力表、数据读取模块、存储模块和抄表通讯模块，所述的电力表连接于所述的数据读取模块，所述的数据读取模块和存储模块均连接所述的抄表通讯模块，其特征在于，所述的抄表通讯模块包括低功耗光网络单元芯片和光网络收发单元，所述的低功耗光网络单元芯片分别连接所述的数据读取模块、存储模块和光网络收发单元。
2.根据权利要求1所述的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表，其特征在于，所述的智能电表还包括电源模块，所述的电源模块分别连接所述的数据读取模块和抄表通讯模块，所述的抄表通讯模块还包括DC-DC变压芯片，所述的电源模块通过所述的DC-DC变压芯片连接所述的低功耗光网络单元芯片。
3.根据权利要求1所述的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表，其特征在于，所述的光网络收发单元包括相互独立的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器，所述的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器均连接于所述的低功耗光网络单元芯片和外部光网络之间。
4.根据权利要求1所述的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表，其特征在于，所述的低功耗光网络单元芯片包括第一UART接口和第二UART接口，所述的电力表包括主电力表和副电力表，所述的主电力表通过所述的数据读取模块连接所述的第一UART接口，所述的副电力表通过所述的数据读取模块连接所述的第二UART接口。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表，其特征在于，所述的低功耗光网络单元芯片内置有芯片状态控制单元，所述的芯片状态控制单元连接所述的光网络收发单元。
6.根据权利要求5所述的基于以太网无源光网络的低功耗智能电表，其特征在于，所述的智能电表还包括电源模块，所述的抄表通讯模块还包括DC-DC变压芯片，所述的光网络收发单元包括相互独立的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器，所述的电源模块顺序通过所述的DC-DC变压芯片、低功耗光网络单元芯片连接所述的低功耗光发送驱动器和低功耗光接受驱动器，所述的芯片状态控制单元包括芯片状态监测端口和控制信号输出端口，所述的芯片状态监测端口连接于所述的低功耗光接受驱动器，所述的控制信号输出端口连接于所述的低功耗光发送驱动器。
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