CN205545253U - 一种手持式低压电力线载波监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手持式低压电力线载波监测仪，包括一手持单元和与所述手持单元通信连接的一载波监测模块，所述载波监测模块包括一电源接口，所述电源接口为4mm香蕉插座。电源接口采用4mm香蕉插座，能使用多种通用的接插线进行取电和探测，如探夹、探笔，使用方便，适用范围广。

Description

一种手持式低压电力线载波监测仪

技术领域

本实用新型涉及低压电力线载波通信技术，尤其涉及一种手持式低压电力线载波监测仪。

背景技术

近些年电力线载波通信(PLC)技术不断地发展和完善，由于其可利用已有的低压电力配电网络进行通信，具有接入方便、网络分布广泛、易施工、易维护、受安装环境限制小等优点，所以成为用电信息采集系统中常见的重要通信手段。此外，家庭宽带产品也在越来越广泛地应用该技术。

然而，低压电力线并非专用的通信线路，信道环境往往比较复杂，线路特性通常不稳定，一般来说会产生信号衰减、噪声干扰和阻抗变化等问题。对于低压电力线载波集抄系统来说，如果前期工程安装和后期运行维护有相关监测设备来对上述特性进行准确测量，并且还能嗅探或捕捉正在传输的载波信息，那将会有助于现场工作人员对布线方式和设备安装位置进行调整，以达到提高台区抄读成功率，改善集抄系统稳定性和可靠性的目标。

当前业内低压电力线载波监测仪(下文简称载波监测仪)多数外形结构不够小巧轻便，且接口和接插线固定(多为通用电源线)，导致现场连接取电不便。此外，载波监测仪还表现为功能单一、原始，仅对相关参数或基本数据进行显示，缺乏对电力线环境进行全面分析评估，不能最大程度地为使用者提供综合处理后的有用信息。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型展开改进和优化，在结构上丰富显示界面，配置通用接口，并压缩体积以增强便携性；在功能上可以监测电力线环境，还对载波信息和通信情况进行综合分析。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种手持式低压电力线载波监测仪，包括一手持单元和与所述手持单元通信连接的一载波监测模块，所述载波监测模块包括一电源接口，所述电源接口为4mm香蕉插座。

本实用新型的有益效果在于：电源接口采用4mm香蕉插座，能使用多种通用的接插线进行取电和探测，如探夹、探笔，使用方便，适用范围广。

附图说明

图1为本实用新型载波监测仪的结构示意图；

图2为本实用新型监测模块的结构示意图；

图3为本实用新型监测模块电路结构示意图；

标号说明：

1、载波监测模块；2、手持单元；3、USB线；4、电源接插线；5、LED指示灯；6、电源接口；7、壳体；8、USB接口。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于:电源接口采用4mm香蕉插座，能使用多种通用的接插线进行取电和探测。

请参照图1，一种手持式低压电力线载波监测仪，包括一手持单元和与所述手持单元通信连接的一载波监测模块，所述载波监测模块包括一电源接口，所述电源接口为4mm香蕉插座。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：电源接口采用4mm香蕉插座，能使用多种通用的接插线进行取电和探测，如探夹、探笔，使用方便，适用范围广。

进一步的，还包括电源接插线，与所述电源接口相连接。

由上述描述可知，通过电源接插线可将检测模块与载波电力线连接。

进一步的，所述手持单元与载波监测模块之间为无线或USB连接。

进一步的，所述手持单元包括液晶触摸屏和锂电池。

由上述描述可知，所述手持单位能够进行图文显示，使用方便。

进一步的，所述载波监测模块包括一壳体，所述壳体上设置有一LED指示灯。

进一步的，所述载波监测模块包括与载波输入信号相连的载波耦合与保护电路、与所述载波耦合与保护电路相连的载波接收滤波电路、与载波接收滤波电路相连的MCU、直流线性电源电路、与MCU相连的载波发送功放电路以及与MCU相连的DC-DC电路，所述直流线性电源与载波发送功放电路和DC-DC电路连接。

进一步的，所述载波监测模块还包括USB接口电路或无线模块电路，所述USB接口电路或无线模块电路与所述MCU和DC-DC电路相连。

实施例一

请参照图1，本实用新型实施例一涉及一种手持式低压电力线载波监测仪，由两大部分构成：一是载波监测模块1，完成噪声监测、路由信息监测、应用数据监测；二是手持单元2，完成数据解析、综合处理和监测结果显示。所述手持单元2与载波监测模块1之间通过一USB线通信连接，可选的，手持单元2与载波监测模块1之间也可采用无线连接，例如wifi或蓝牙连接。

如图2所示，载波监测模块1包括一壳体7，载波监测仪将复杂的数据处理、显示功能移到手持单元2，压缩了载波监测模块1的体积，可以使用较小的壳体7，模块壳体7为塑胶材质，内部印制电路板根据硬件结构可划分为电源、信号采集、外围接口三大部分。所述载波监测模块壳体上设置一220V电源接口6，用于连接采集电力线信号的电源接插线4。所述电源接口采用4mm香蕉插座，能使用多种通用的电源接插线4进行取电和探测，如探夹、探笔。可根据现场不同的接线端子或电力线铜芯露出情况，选择合适的电源接插线4进行监测取电，一般来说探夹较为常用，如果只能通过小孔接触或者不想较大程度上破坏线路绝缘性，可选用探针(探笔)。电源接插线4末端是安全型直角香蕉插头，与载波监测模块1的220V电源接口6连接。所述壳体7上还设置有LED指示灯5，所述LED指示灯5可包括三个小灯，载波监测模块1上电后，LED指示灯5中的一个电源灯(其余两灯用作载波通信指示)长亮，模块开始工作。壳体侧面可设置USB接口8，通过USB线3可与手持单元2进行通信。

手持单元2(hand-held unit，简称HHU)即掌机，选用带液晶触屏、锂电池的掌机，其可用USB、无线等方式与载波监测模块通讯，能实现载波监测仪要求的数据分析处理功能，查询控制功能，以及相关图文显示功能。

本实施例的载波监测模块1包括如图3所示的电路结构示意图，包括载波耦合和保护电路、载波接收滤波电路、MCU、12V直流线性电源电路、载波发送功放电路、5V DC-DC电路以及USB接口电路(或无线模块电路)。模块内部电路基本功能划分如图3所示，其中，载波耦合和保护电路完成载波信号的输入(或者输出)耦合，并隔离强电和钳位电压以保护弱电电路；载波接收滤波电路为带通滤波器，与载波耦合和保护电路电连接，用于滤除既定载波通信频段以外的信号；MCU指的是SOC载波芯片，其与载波接收滤波电路、载波发送功放电路、5V DC-DC电路以及USB接口电路(或无线模块电路)电连接，另外还可包括一些外围电路，例如最小系统电路和其他基本电路(如GPIO、UART等)；5V DC-DC电路与MCU和USB接口电路(或无线模块电路)电连接，是SOC载波芯片及其附属电路的供电电源，当然，USB接口电路(或无线模块接口电路)也用到该电源；12V直流线性电源电路输出的电压有两个用途，一是用作载波发送功放电路的放大器电源，二是作为5V输出DC-DC电路的输入电源；载波发送功放电路用来对载波芯片发出的已调信号进行功率放大(10倍以下的A/B类放大)。SOC载波芯片的通信外围设有UART、SPI和I2C，载波监测模块要完成板际通信，必须进行通信方式转换，设计中用UART接入USB电路或者无线模块来实现，电路板上对应增加USB接口电路(或无线模块接口电路)15。

载波监测仪开启后，载波监测模块接入电力线网络以后，利用功率谱密度分析原理，按一定的周期对接收到的干扰噪声进行AD采样，通过等效电压反映电力线时域噪声特性(包括有色背景噪声、窄带噪声、周期性脉冲噪声等)并量化为噪声强度信息。

当电力线上无载波通信时，载波监测模块实时监测噪声，并以一定的周期将计算得到的强度值发送到手持单元，具体的周期手持单元可以通过下发指令设置。值得注意的是，噪声在电力线上一直存在，即使无载波通信时也存在，只是有时候干扰严重，有时候又较微弱，这与电力线用电环境有关，载波监测模块能够按照设定的周期输出噪声强度值。

当电力线上有载波信号传输时，信号被耦合到弱电接收滤波电路，经过滤波处理的信号输入到载波芯片进行解调和恢复，随后，载波监测模块需要计算信号强度和信噪比，并输出通信报文、载波信号强度、信噪比至手持单元。手持单元接收到载波监测模块上传的数据后，利用强大的数据计算和存储能力进行处理。如果是噪声强度信息，除了实时显示以外，还进行多点统计和规律探究，按用户需求进行噪声分析；如果是载波通信数据，一方面须对报文进行解析并作显示，另一方面要利用信号强度、信噪比、载波通信次数、通信异常次数、通信时间(时刻)等数据，使用相关数学算法，分析一段时间内相互之间的关系，构建电力线载波环境评估系统。用户使用手持单元，直观地看到基本信息的同时，还能查看监测期间的综合分析结果，为电力载波设备的安装和维护提供有价值的引导。手持单元处理数据的过程是：统计噪声强度，存储数据，绘制曲线图，得出直观的“噪声强度-时间关系图”。解析载波报文，给出组网、抄表和端对端通信内容，如源节点地址、目标节点地址、网络ID、上下行方向、中继级数、控制码、功能码、中继地址、应用数据，同时统计时间、数量，记录信号强度和信噪比，并作数据存储(通信日志备份)。逐次分析载波数据，得出一段时间内异常帧产生的信号强度门限值，对比载波报文接收前后的噪声强度，根据通信正常时的抄读周期，判断和估计当下通信状态，给出一种等级量化的通信质量。此外，计算出信号完全湮没的噪声强度门限值，高级功能做到识别确实无载波通信，有载波通信但因噪声干扰强烈而无法解调两种情况。最后是抄控功能，如果发现终端设备因为距离或者干扰严重等原因形成“通信孤岛”，可以用载波监测仪临时补抄(载波不通可用手持单元自带的红外进行抄读)，再考虑解决办法，如使用中继设备、增加网关设备等。

综上所述，本实用新型对手持式低压电力线载波监测仪进行了改进和优化，在结构上丰富显示界面，配置通用接口，并压缩体积以增强便携性；在功能上可以监测电力线环境，并对载波信息和通信情况进行综合分析。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种手持式低压电力线载波监测仪，包括一手持单元和与所述手持单元通信连接的一载波监测模块，其特征在于：所述载波监测模块包括一电源接口，所述电源接口为4mm香蕉插座。

2.根据权利要求1所述的载波监测仪，其特征在于，还包括电源接插线，与所述电源接口相连接。

3.根据权利要求1所述的载波监测仪，其特征在于，所述手持单元与载波监测模块之间为无线或USB连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的载波监测仪，其特征在于，所述手持单元包括液晶触摸屏和锂电池。

5.根据权利要求1-3任一项所述的载波监测仪，其特征在于，所述载波监测模块包括一壳体，所述壳体上设置有一LED指示灯。

6.根据权利要求1所述的载波监测仪，其特征在于，所述载波监测模块包括与载波输入信号相连的载波耦合与保护电路、与所述载波耦合与保护电路相连的载波接收滤波电路、与载波接收滤波电路相连的MCU、直流线性电源电路、与MCU相连的载波发送功放电路以及与MCU相连的DC-DC电路，所述直流线性电源与载波发送功放电路和DC-DC电路连接。

7.根据权利要求6所述的载波监测仪，其特征在于，所述载波监测模块还包括USB接口电路或无线模块电路，所述USB接口电路或无线模块电路与所述MCU和DC-DC电路相连。