CN203192202U - 电能信息采集终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电能信息采集终端。本实用新型提供的电能信息采集终端在使用时，可以通过无线通信模块中的数据采集子模块根据标准电力规约采集电能数据，并通过数据发送子模块将采集到的电能数据向主站发送，进而实现电能信息采集过程。与现有技术中的电能信息采集终端相比，本实用新型可以大大降低成本，硬件成本仅为现通用方案的三分之一，且集成度高，减小体积，方便布局布线，EMC问题易于解决；芯片成熟，厂商底层驱动程序完善，软件开发简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子设备技术领域，尤其是涉及一种电能信息采集终端。
背景技术
电能信息采集终端是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的设备，其可以实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。
现有技术中的电能信息采集终端通常包括中央处理器(CPU)以及独立的无线通信模块(例如GPRS/GSM)，其通过CPU来实现数据采集并通过无线通信模块来实现远程上传的功能。
但是，现有技术中的电能信息采集终端存在以下不足：现有方案单一模块过多，硬件成本高；软件设计时需要对GPRS/GSM模块进行单独管理，对芯片与模块之间的通信稳定性要求高，软件耦合性较低；GPRS/GSM模块为不同厂家生产，如模块不能工作，维修处理不方便，影响整个终端的正常使用；在国网标准要求的外壳尺寸下，布局布线困难、电磁兼容EMC难处理；生产上不易组装；需分别开发CPU和无线通信模块的程序，开发难度相对大。
实用新型内容
本实用新型提供一种电能信息采集终端，其可以解决现有技术方案单一模块过多，开发难度大的技术问题。
本实用新型提出一种电能信息采集终端，包括：
无线通信模块、单片机、SIM卡座；
所述无线通信模块包括数据采集子模块和数据发送子模块，所述数据采集子模块用于根据标准电力规约采集电能数据，所述数据发送子模块用于将采集到的电能数据向所述电能信息采集终端对应的主站发送；
所述SIM卡座与所述数据发送子模块电连接，用于安装2G或3G的SIM卡；
所述单片机与所述无线通信模块电连接，用于控制所述无线通信模块进行电能数据采集和电能数据发送。
优选的，所述的电能信息采集终端还包括：
与所述单片机电连接的红外接收器，所述红外接收器用来接收来自手抄掌机的数据，并将接收到的数据向所述单片机发送。
优选的，所述的电能信息采集终端还包括：
与所述无线通信模块电连接的认证模块，所述认证模块用于实现电能信息采集终端和所述主站之间的认证及密钥协商。
优选的，所述的电能信息采集终端的所述数据采集子模块具体为抄表485模块，所述无线通信模块还包括USB接口和22PIN接口。
优选的，所述的电能信息采集终端的所述单片机还设置有维护串口。
优选的，所述的电能信息采集终端的所述认证模块具体为嵌入式安全控制模块。
由上可知，本实用新型提供的电能信息采集终端在使用时，可以通过无线通信模块中的数据采集子模块根据标准电力规约采集电能数据，并通过数据发送子模块将采集到的电能数据向主站发送，进而实现电能信息采集过程。
本实用新型可以在无线通信模块里面同时实现Q/GDW376.1《电力用户用电信息采集系统通信协议》以及国家电网公司DL/T645《多功能电能表通信规约》等电表规约，同时通过单片机来扩展本地维护接口以及红外接口，用来实现与无线通信模块的数据转发。单片机还可以实现看门狗的功能，用来监视无线通信模块的运行状况，并且能输出本地调试信息。与现有技术中的电能信息采集终端相比，本实用新型无线通信模块可以实现数据采集、数据发送的功能，因而可以大大降低成本，硬件成本仅为现通用方案的三分之一，且集成度高，减小体积，方便布局布线，EMC问题易于解决；芯片成熟，厂商底层驱动程序完善，软件开发简单。
附图说明
图1是本实用新型提供的电能信息采集终端的结构示意图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1，图1是本实用新型提供的电能信息采集终端的结构示意图。
如图所示，本实用新型提供的电能信息采集终端主要包括：无线通信模块10、单片机20、SIM卡座30。
其中，无线通信模块10包括数据采集子模块110和数据发送子模块120，所述数据采集子模块110用于根据标准电力规约采集电能数据，所述数据发送子模块120用于将采集到的电能数据向所述电能信息采集终端对应的主站发送；所述数据采集子模块具体可以为抄表485模块。
所述SIM卡座30与所述数据发送子模块120电连接，用于安装2G或3G的SIM卡，SIM卡用于和主站之间的通讯；
所述单片机20与所述无线通信模块10电连接，用于控制所述无线通信模块10进行电能数据采集和电能数据发送。其中，单片机具体可以为瑞萨单片机。
本实用新型提供的电能信息采集终端在使用时，可以通过无线通信模块10中的数据采集子模块110根据标准电力规约采集电能数据，并通过数据发送子模块120将采集到的电能数据向主站发送，进而实现电能信息采集过程。
本实用新型可以在无线通信模块10里面同时实现Q/GDW376.1《电力用户用电信息采集系统通信协议》以及国家电网公司DL/T645《多功能电能表通信规约》等电表规约，同时通过单片机20来扩展本地维护接口以及红外接口，用来实现与无线通信模块的数据转发。单片机20还可以实现看门狗的功能，用来监视无线通信模块10的运行状况，并且能输出本地调试信息。与现有技术中的电能信息采集终端相比，本实用新型可以大大降低成本，硬件成本仅为现通用方案的三分之一，且集成度高，减小体积，方便布局布线，EMC问题易于解决；芯片成熟，厂商底层驱动程序完善，软件开发简单。
进一步参见图1，在本实施例提供的电能信息采集终端还包括与所述单片机20电连接的红外接收器40，所述红外接收器40用来接收来自手抄掌机的数据，并将接收到的数据向所述单片机20发送，由单片机20将该数据转发给无线通信模块10，进而实现手动抄表，增强电能信息采集终端的功能。
本实施例提供的电能信息采集终端还包括与所述无线通信模块10电连接的认证模块50，所述认证模块50用于实现电能信息采集终端和所述主站之间的认证及密钥协商。其中，所述认证模块50具体为嵌入式安全控制(ESAM)模块。
本实用新型提供的电能信息采集终端的无线通信模块10的型号具体可以为EM320，EM320模块是一款纯工业数据模块，具有电能数据的采集，存储和上传功能，其能支持一路SIM卡，支持两路UART，用于电能数据的采集；支持一路I2C，用于与单片机进行通信，进而获取到维护串口，红外串口；支持一路USB1.1Full speed，最大读写速度12Mbps以及支持一路10bit ADC，用于电压检测。EM320模块的USB接口可以用于程序下载以及调试LOG接口，EM320模块还包括22PIN接口。
对应的，单片机20用于扩展出模块的额外2个串口，一个串口为红外接收，另外一个串口为维护端口，并且实现这两个端口的数据转发，同时用来监视无线通信模块EM320的运行情况并做相应处理。
本实用新型提供的电能信息采集终端的工作流程如下：
电能信息采集终端通过查询自身参数设置，如果有抄表测量点则通过无线通信模块10中的抄表485对电能表的数据进行抄读，并根据抄读的数据来判断当前用户的用电情况，且产生相应的记录存储在终端内部，定期由无线通信模块10传送给主站系统或者由主站抄读数据。
电能信息采集终端还可以通过红外接收器40接收来自手持终端发来的数据，并经由单片机20转发给无线通信模块EM320，EM320对接收帧进行处理并回复来自手持终端的命令。ESAM模块实现主站和终端之间的双向身份认证，并在身份认证过程中协商工作密钥。
EM320模块还可以实现对SIM卡座的操作处理，上电/断电等，能够实现更换SIM卡后自动识别且登录主站功能。
综上所述，本实用新型提供的电能信息采集终端具有如下功能：
1)内嵌Q/GDW376.1和DL/T645规约，支持两路串口，实现对电能表数据的抄读；
2)通过GPRS与主站远程通讯功能，支持数据上传和任务下发；
3)支持远程升级；
4)支持USB升级；
5)支持红外掌机进行数据采集和参数下发；
6)支持带电热拔插；
7)支持维护串口，可对终端进行数据采集和现场调试；
8)支持ESAM加密功能。
以上部分对本实用新型提供的电能信息采集终端的硬件结构进行了介绍，本实用新型提供的电脑信息采集终端的应用软件的软件结构按照层次划分可以分成3个层次：硬件设备驱动层，数据处理层，数据表示层。层次的与通讯遵循：只有相邻的层次相互通讯。(此处三层为软件设计模型)
其中，硬件设备驱动层包含功能模块：定时器管理，IIC管理，SIM卡管理，串行通讯管理，IO管理。硬件设备驱动层作为终端软件功能的基础层，为终端应用层等提供硬件管理接口、基本数据等方面的支持。
数据处理层包含功能模块：数据采集、数据交换、数据统计、数据存储、数据转换、事件处理等。数据处理层对应事件处理、数据保存，同时为上层应用提供数据接口。
数据表示层包含功能模块：规约解析、界面显示(可扩展)。其功能对应于本地操作和数据通讯(电表通讯模块)部分，通过数据处理层的数据转换获取数据源并表示出来。
软件设计工作流程如下：主控芯片(无线通信模块10)通过硬件驱动层的串行口进行数据采集，采集到的数据经过数据处理层进行管理，存入共享内存或者存入FLASH中，并且交由数据转换模块即规约解析将数据与数据表示层进行通讯；数据统计与事件处理需要硬件驱动层的时钟管理支持，产生历史日，月数据并存储；硬件驱动层中IIC管理与单片机之间的通讯，对来自红外以及串行维护口的数据进行管理；数据表示层中本地操作/显示为可扩展功能。
与现有技术中的电能信息采集终端相比，本实用新型提供的电能信息采集终端采用上述技术方案具有以下的有益效果：首先可以大大降低成本，硬件成本仅为现通用方案的三分之一，其次集成度高，减小体积，方便布局布线，EMC问题易于解决，此外芯片成熟，厂商底层驱动程序完善，软件开发简单。
应当理解的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，不能因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种电能信息采集终端，其特征在于，包括：无线通信模块、单片机、SIM卡座；
所述无线通信模块包括数据采集子模块和数据发送子模块，所述数据采集子模块用于根据标准电力规约采集电能数据，所述数据发送子模块用于将采集到的电能数据向所述电能信息采集终端对应的主站发送；
所述SIM卡座与所述数据发送子模块电连接，用于安装2G或3G的SIM卡；
所述单片机与所述无线通信模块电连接，用于控制所述无线通信模块进行电能数据采集和电能数据发送。
2.根据权利要求1所述的电能信息采集终端，其特征在于，还包括：
与所述单片机电连接的红外接收器，所述红外接收器用来接收来自手抄掌机的数据，并将接收到的数据向所述单片机发送。
3.根据权利要求2所述的电能信息采集终端，其特征在于，还包括：
与所述无线通信模块电连接的认证模块，所述认证模块用于实现电能信息采集终端和所述主站之间的认证及密钥协商。
4.根据权利要求3所述的电能信息采集终端，其特征在于，所述数据采集子模块具体为抄表485模块，所述无线通信模块还包括USB接口和22PIN接口。
5.根据权利要求4所述的电能信息采集终端，其特征在于，
所述单片机还设置有维护串口。
6.根据权利要求3所述的电能信息采集终端，其特征在于，所述认证模块具体为嵌入式安全控制模块。
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2013
- 2013-02-28 CN CN 201320095013 patent/CN203192202U/zh not_active Expired - Lifetime
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Address after: 518109 Guangdong Province, Shenzhen New District of Longhua City, Dalang street, Huarong Road Building Technology Industrial Park 2 building, fourth floor Patentee after: SHENZHEN NEOWAY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: Baoan District Dalang street, Shenzhen city 518109 Guangdong Huarong Road Construction Science and Technology Industrial Park 2 building, fourth floor Patentee before: SHENZHEN NEOWAY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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