CN204143628U - 一种采集电能表能量的无线采集器 - Google Patents

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伍少成
陈杰
李鹏
刘伊雅
张兴宇
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Abstract

本实用新型公开了一种采集电能表能量的无线采集器,包括CPU处理单元,以及与所述CPU处理单元相连接的Flash存贮单元、本地维护通信单元、硬件时钟单元、下行通信单元、上行通信单元和指示单元;其中:所述下行通信单元具有多路RS485接口,与电能表进行连接;所述上行通信单元至少具有GPRS、CDMA或3G通信模块,与主站进行无线通信。本实用新型具有兼容性强,维护成本低、过载能力强、数据采集精度高、稳定性好、可靠性高等优点。

Description

一种采集电能表能量的无线采集器
技术领域
本实用新型属于电能表的能量采集领域,特别是涉及一种采集电能表能量的无线采集器。
背景技术
中国南方电网公司“十一·五”营销自动化信息化规划的全面实施, 配套更换大量的电能表以配合营销自动化信息化系统的建设。认真分析南方电网系统内电能表应用现状及存在的问题, 结合电力营销业务发展的需求, 探讨电能表技改的有效管理方法, 使南方电网应用的电能表能满足现有或未来已知的需求, 实现南方电网公司营销自动化信息化规划的总体目标。
现有的集中抄表技术大都基于载波抄表方式进行单一的电能表数据采集,由于电网环境复杂,载波通信链路维护动态性,对工商用三相表要求实时性高的,数据量大的数据采集很难满足要求。对现场大量的工商用户三相表要实现实时数据采集及用电情况分析,就需要一种能够通信稳定,实时性好,数据统计分析功能强大的设备。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于,提供一种采集电能表能量的无线采集器,其实时性强,且采集的数据量大,并可以无线上报所采集的数据。
为了解决上述技术问题,本实用新型实施例提供一种采集电能表能量的无线采集器,包括CPU处理单元,以及与所述CPU处理单元相连接的Flash存贮单元、本地维护通信单元、硬件时钟单元、下行通信单元、上行通信单元和指示单元;其中:
所述下行通信单元具有多路RS485接口,与电能表进行连接;
所述上行通信单元至少具有GPRS、CDMA或3G通信模块,与主站进行无线通信。
优选地,所述下行通信单元具有三路RS485接口,每路RS485接口最多连接64块电能表。
优选地,所述CPU单元采用STM32F103RF芯片。
优选地,所述Flash存贮单元采用MX25L6445E串行Flash芯片。
优选地,所述本地维护通信单元采用RS485维护接口和红外维护接口,与手持维护机相连接。
优选地,所述硬件时钟单元采用RX-8025T时钟芯片。
优选地,所述指示单元具有指示面板,在所述指示面板上设置有电源指示灯、告警指示灯、上行通信灯、下行通信灯、在线指示灯、信号强度指示灯。
优选地,所述上行通信单元进一步包括以太网或光纤通信模块。
实施本实用新型,具有如下的有益效果:
首先,本实用新型提供的无线采集器针对在现场大量使用的工商用户三相表还无法接入计量自动化网络的问题,通过采集电能表的冻结曲线、获得现场电能表的用电使用情况。其能实现数据通信的有效性、实时性,而且减少了中间通信环节,主站直接和采集器进行通信,现场安装调试方便,后期维护成本会大大减少;
  其次,本无线采集器采用模块化设计,兼容性强,维护成本低。其功能强大,且该无线采集器具有过载能力强、数据采集精度高、稳定性好、可靠性高等显著优点;
另外,本无线采集器采用GSM/GPRS无线移动网络通信方式,可用于用户的远程抄表,用电异常报警、电能质量检测、防窃电、及其用电管理等。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的一种采集电能表能量的无线采集器的一个实施例的结构示意图;
图2是图1中采集电能表能量的无线采集器的指示面板的外观示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示,示出了本实用新型提供的一种采集电能表能量的无线采集器的一个实施例。从该实施例中可以看出,该无线采集器包括: CPU处理单元,以及与所述CPU处理单元相连接的Flash存贮单元、本地维护通信单元、硬件时钟单元、下行通信单元、上行通信单元和指示单元;其中:
所述下行通信单元具有多路RS485接口,与电能表进行连接;
所述上行通信单元至少具有GPRS、CDMA或3G通信模块,与主站进行无线通信。
具体地,CPU单元采用STM32F103RF芯片,该芯片为32位基于ARM核心的带512K字节闪存的微控制器,该芯片具有多达9个通信接口,包括两个I2C接口(其支持SMBus/PMBus);三个USART接口(支其持ISO7816接口、LIN、IrDA接口和调制解调控制);两个SPI接口(18M位/秒);CAN接口(其为2.0B主动接口);一个USB 2.0全速接口。该芯片具有硬件功能强大,应用广泛的特点。
Flash存贮单元采用MX25L6445E串行Flash芯片,该芯片为用大容量64Mb的旺宏串行Flash芯片,该芯片特征为:一、体积小,串行flash采用比并行flash更少的管脚,常用SPI接口进行通信;二、功耗低,工作电流为7mA,而待机电流为8uA;三、工作温度范围宽,最新的版本工作温度在-40到+105摄氏度;四、其成本低、用途广。
本地维护通信单元采用RS485维护接口和红外维护接口,与手持维护机相连接,可以很方便进行现场维护工作。
硬件时钟单元采用高精度的片RX-8025T时钟芯。该芯片内置高精度频率调整的32.768kHz水晶振子,内置高精度计时精度调整电路,对CPU 的发生中断功能周期1 个月~0.5 秒具有中断请求中断停止功能,具有两 个系统的闹钟功能Alarm_W 星期时分Alarm_D 时分,具有32.768kHz 时钟输出带控制引脚的CMOS 输出,可以对内部数据进行有效无效判定的振动停止检测功能,电源电压监视功能可选择检测标准电压,具有1.15V~5.5V 的宽幅计时保持电压范围,1.7V~5.5V 的宽幅接口电压范围,低消耗电流 0.48 A /3.0V 。
下行通信单元具有三路RS485接口,用于电能表进行数据通信,每路RS485最大负载能力可以连接64块电能表,故三路RS485接口的总负载能力为可最大可连接192块电能表。
上行通信单元采用模块化设计,其具有GPRS、CDMA或3G等无线通信模块,也可以具有以太网、光纤等有通信模块;其可以根据现场不同网络使用环境,通过更换模块的方式灵活的从GPRS、CDMA、3G、以太网、光纤等通信方式中进行切换。同时该产品采用了创新的模块自动识别技术,可自动识别并自适应多个厂家的通信模块,自动调整通信方式与主站进行数据通信。
指示单元具有指示面板。在指示面板上设置有电源指示灯、告警指示灯、上行通信灯、下行通信灯、在线指示灯、信号强度指示灯。具体地,可以参见图2所示。在图2中,其中,电源指示灯为上电指示灯,当采集器上电时显示绿色,失电时灯灭。告警指示灯为红色,当有告警事项时,灯亮。上行通信灯用于指示上行通信状态,其为红绿双色灯,当红色闪烁表示上行通道正在接收数据,当绿色闪烁表示上行通道正在发送数据。下行通信灯用于指示下行通信状态,其为红绿双色灯,当红色闪烁表示下行通道正在接收数据,当绿色闪烁表示下行通道正在发送数据。在线指示灯用于指示上行通道的在线情况,其为绿色灯,当上行通道在线时灯亮,不在线时灯灭。信号强度指示灯用于指示上行通道的信号强度,其为红绿双色灯,当红色灯亮时表示信号强度最差,当红绿灯都亮时表示信号强度中等,当只有绿色亮时表示信号强度最好。
无线采集器可以分类存储下列数据:每个电能表的31个日零点(次日零点)冻结电能数据,12个月末零点(每月1日零点)冻结电能数据,所有用户31天的24个整点电能数据,可设定存贮31天曲线数据(冻结间隔最少为15分钟)曲线数据冻结。
具体地,通过该无线采集器可以直接采集其所连接的指定电能表的相应数据项。也可以按主站设置的采集周期自动采集电能表数据。或者当无线采集器对在规定时间内未抄读到数据的电能表进行自动补抄。补抄失败时,生成事件记录,并向主站报告。
通过该无线采集器监视电能表运行状况,电能表发生参数变更、时钟超差或电能表故障等状况时,按事件记录要求记录发生时间和异常数据,并进行事件上报。
同时,无线采集器具有计时单元,计时单元的日计时误差≤±1s/d。无线采集器可接收主站或本地手持维护机的时钟召测和对时命令。无线采集器能通过本地信道对系统内无线采集器进行广播对时或对电能表进行广播校时。
无线采集器能由主站或者本地设置和查询无线采集器档案和通信参数,如主站通信地址(包括主通道和备用通道)、通信协议、IP地址、通信路由等。
另外,通过该无线采集器可远程或本地设置和查询抄表方案,如无线采集器采集周期、抄表时间、采集数据项等。
具体地,在一个实施例中。该无线采集器可以被扩展实现如下功能。当无线采集器在初始化时,可以通过IAP升级模块,远程对本采集器进行升级软件,方便功能维护。后续依次进行下述的操作:
下行通信端口数据处理:独立数据收发管理任务,能及时处理上行、下行数据通信任务,并对数据报文有效性,安全性进行校验。
时钟管理:采集器的时间管理,采用的是硬时钟模块,保证时间的精确性,可远程通过主站对采集器进行校时。 
网络链路管理:主要是对上行通信网络的链路维护,针对不同远程通信模块(GPRS、3G、以太网)对应进行网络链路维护,包括网络信号检测、模块网络注册状态检测、心跳响应机制判断等功能。
搜表任务管理:其为选配功能,通过命令设置可开启现场表计档案自动更新功能,采集器自动搜寻485线路上的电能表,一旦搜寻成功,自动更新存贮表计档案,方便现场维护。
事件告警处理:事件包括采集器本身的工作状态信息,比如参数的更改、硬件自身工作状态自检;也包括表计事件管理,通过读取表计状态字来判断表计各种事件,并对事件进行存贮和上报处理。
数据管理:数据管理主要是对定时采集任务采集的电能表数据进行统计分析以及存贮,提供给主站召测进行用电负荷分析。
实施本实用新型,具有如下的有益效果:
首先,本实用新型提供的无线采集器针对在现场大量使用的工商用户三相表还无法接入计量自动化网络的问题,通过采集电能表的冻结曲线、获得现场电能表的用电使用情况。其能实现数据通信的有效性、实时性,而且减少了中间通信环节,主站直接和采集器进行通信,现场安装调试方便,后期维护成本会大大减少;
  其次,本无线采集器采用模块化设计,兼容性强,维护成本低。其功能强大,且该无线采集器具有过载能力强、数据采集精度高、稳定性好、可靠性高等显著优点;
另外,本无线采集器采用GSM/GPRS无线移动网络通信方式,可用于用户的远程抄表,用电异常报警、电能质量检测、防窃电、及其用电管理等。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本实用新型之权利范围,因此依本实用新型权利要求所作的等同变化,仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种采集电能表能量的无线采集器,其特征在于,包括CPU处理单元,以及与所述CPU处理单元相连接的Flash存贮单元、本地维护通信单元、硬件时钟单元、下行通信单元、上行通信单元和指示单元;其中:
所述下行通信单元具有多路RS485接口,与电能表进行连接;
所述上行通信单元至少具有GPRS、CDMA或3G通信模块,与主站进行无线通信。
2.如权利要求1所述的采集电能表能量的无线采集器,其特征在于,所述下行通信单元具有三路RS485接口,每路RS485接口最多连接64块电能表。
3.如权利要求2所述的采集电能表能量的无线采集器,其特征在于,所述CPU单元采用STM32F103RF芯片。
4.如权利要求3所述的采集电能表能量的无线采集器,其特征在于,所述Flash存贮单元采用MX25L6445E串行Flash芯片。
5.如权利要求4所述的采集电能表能量的无线采集器,其特征在于,所述本地维护通信单元采用RS485维护接口和红外维护接口,与手持维护机相连接。
6.如权利要求5所述的采集电能表能量的无线采集器,其特征在于,所述硬件时钟单元采用RX-8025T时钟芯片。
7.如权利要求1-6任一项所述的采集电能表能量的无线采集器,其特征在于,所述指示单元具有指示面板,在所述指示面板上设置有电源指示灯、告警指示灯、上行通信灯、下行通信灯、在线指示灯、信号强度指示灯。
8.如权利要求7所述的采集电能表能量的无线采集器,其特征在于,所述上行通信单元进一步包括以太网或光纤通信模块。
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