CN205862575U - 一种用于多表集抄的通讯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于多表集抄的通讯装置，包括：MCU控制模块、开关电源模块、至少一个M‑Bus通信接口模块和RS485通信接口模块。可以在现有的电力集抄平台的基础上，利用该用于多表集抄的通讯装置，与水表、燃气表、热计量表等仪表实现连接，无需对水表等仪表进行重新布线。并且通过设置开关电源，实现多路通信之间的电气隔离，增加M‑Bus总线的抗干扰能力，同时增加了M‑Bus总线的带载能力，增强M‑Bus总线通信的稳定性。

Description

一种用于多表集抄的通讯装置

技术领域

本实用新型涉及仪器仪表领域，具体而言，涉及一种用于多表集抄的通讯装置。

背景技术

目前，对于电表的远程数据采集和命令下发已经相对成熟。但对于民用水表、燃气表、热计量表的计量收费和管理，一般都是采用工作人员手动抄表或采用M-Bus(MeterBus，仪表总线)有线的方式。采用工作人员手动抄表的方式，需要工作人员进入到用户家中进行抄表统计，抄表工作强度大，效率低，可能出现漏抄、误抄等情况，并且抄表后需要进行统计后才能进行收费，工作周期长，人员成本大，管理成本高。如果采用布置M-Bus总线的方式，需要对现有的水表、燃气表、热计量表系统重新进行针对性的布线，施工难度和运维难度大，成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种用于多表集抄的通讯装置，可以利用现有的电表集抄网络，实现不同类型仪表的远程抄表可控制。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种用于多表集抄的通讯装置，包括：MCU控制模块、开关电源模块、至少一个M-Bus通信接口模块和RS485通信接口模块，其中：

所述开关电源模块与外部电源相连接，并分别向所述MCU控制模块、所述M-Bus通信接口模块和所述RS485通信接口模块供电；

至少一个所述M-Bus通信接口模块分别与所述MCU控制模块、M-Bus总线相连接，所述M-Bus总线上连接有多个M-Bus仪表，所述M-Bus通信接口模块包括发送电路和接收电路，所述M-Bus通信接口模块接收所述MCU控制模块生成的控制命令后通过所述发送电路向所述M-Bus仪表发送控制信号，并通过所述接收电路接收所述M-Bus仪表发送的仪表数据信息；

所述RS485通信接口模块包括第一RS485通信接口和第二RS485通信接口，所述第一RS485通信接口与多个RS485仪表连接，所述第二RS485通信接口与外部设备中的集中器相连接。

进一步的，所述发送电路包括三端稳压器，所述控制命令包括高电平或低电平，当所述控制命令为低电平时，所述三端稳压器向所述M-Bus总线中输出第一电压，当所述控制命令为高电平时，所述三端稳压器向所述M-Bus总线中输出第二电压；

所述接收电路检测所述M-Bus总线中的电流大小，在所述M-Bus仪表向所述M-Bus总线中发送第一逻辑值时，所述接收电路向所述MCU控制模块输出高电平，当所述M-Bus仪表向所述M-Bus总线中发送第二逻辑值时，所述接收电路向所述MCU控制模块输出低电平。

进一步的，所述M-Bus通信接口模块还包括过载保护电路，所述过载保护电路在第一时间内连续检测到所述M-Bus上的电压低于预设阈值时，生成过载信号，所述MCU控制模块根据所述过载信号关断所述三端稳压器的电压输出。

进一步的，还包括：与所述MCU控制模块相连接，用于通过红外线接收外部仪表的仪表数据信息的红外接口电路。

进一步的，还包括：分别与所述MCU控制模块、所述开关电源模块相连接，用于与外部仪表的通信模块连接，以接收所述外部仪表的仪表数据信息的通信模块。

进一步的，还包括：与所述MCU控制模块相连接，用于显示所述用于多表集抄的通讯装置的工作状态的指示灯模块。

进一步的，还包括：与所述MCU控制模块相连接，用于存储数据的数据存储模块。

进一步的，所述M-Bus通信接口模块与所述M-Bus总线之间还设置有用于吸收所述M-Bus总线中的浪涌电流的瞬变电压抑制二极管。

进一步的，还包括：与所述MCU控制模块相连接，为所述用于多表集抄的通讯装置供电的电池模块。

进一步的，所述M-Bus通信接口模块与所述M-Bus总线之间还设置有用于过流保护的PTC热敏电阻。

在本实用新型中，可以在现有的电力集抄平台的基础上，利用该用于多表集抄的通讯装置，与水表、燃气表、热计量表等仪表实现连接，无需对水表等仪表进行重新布线，即可实现水表、燃气表、热计量表等仪表的数据采集。并且通过设置开关电源，实现多路通信之间的电气隔离，增加M-Bus总线的抗干扰能力，同时增加了M-Bus总线的带载能力，增强M-Bus总线通信的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于多表集抄的通讯装置的模块结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的发送电路和接收电路的示意图。

图3为本实用新型实施例提供的过载保护电路的示意图。

图4为本实用新型实施例提供的用于多表集抄的通讯装置的另一种功能模块连接示意图。

其中，附图标号汇总如下：

用于多表集抄的通讯装置100；MCU控制模块101；开关电源模块102；M-Bus通信接口模块103；RS485通信接口模块104；红外接口模块105；通信模块106；指示灯模块107；数据存储模块108；发送电路1031；接收电路1032；过载保护电路1033；第一RS485通信接口1041；第二RS485通信接口1042。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部件实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的部件实施例。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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

本申请实施例提供了一种用于多表集抄的通讯装置100，如图1所示，包括：MCU控制模块101、开关电源模块102、至少一个M-Bus通信接口模块103和RS485通信接口模块104。

MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)控制模块可以采用HT6X1X系列芯片，如HT6015芯片，HT6X1X系列是多功能、高性能、低功耗单相智能电表专用的芯片。

所述开关电源模块102可以包括输入端、第一输出端、第二输出端和第三输出端，所述输入端与外部电源相连接，所述第一输出端用于向所述RS485通信接口模块104供电，第二输出端向M-Bus通信接口模块103供电，第三输出端用于向所述MCU控制模块101供电。

开关电源模块102的输入端可以连接80V至220V的市电，或连接其他等级的符合要求的电源。三个输出端的输出电压不同，且电气隔离可以为4KV，开关电源模块102还具有过载保护功能，避免出现线路短路、过载等事故。开关电源模块102通过不同的输出端向不同的接口模块供电，使不同接口模块之间相互隔离。在其中一个接口模块连接的总线线路出现故障或受到干扰时，不会影响其他接口模块连接的总线，使得不同接口模块连接的总线之间电气隔离，抗干扰能力更强。

本申请中的M-Bus通信接口模块可以设置一个或多个，本申请并不限定其具体数量，设置多个M-Bus通信接口模块时，可以与多条M-Bus总线连接。所述M-Bus通信接口模块103包括发送电路1031和接收电路1032，所述M-Bus通信接口模块103分别与所述MCU控制模块101、M-Bus总线相连接。所述M-Bus总线上连接有多个M-Bus仪表，所述M-Bus通信接口模块103接收MCU控制模块101生成的控制命令并通过发送电路1031向所述M-Bus仪表发送控制信号，并通过所述接收电路1032接收所述M-Bus仪表发送的仪表数据信息。

所述发送电路1031包括三端稳压器，所述控制命令由高电平和低电平组合，当所述控制命令为低电平时，所述三端稳压器向所述M-Bus总线中输出第一电压。当所述控制命令为高电平时，所述三端稳压器向所述M-Bus总线中输出第二电压。

如图2所示，发送电路1031通过电阻uR40连接至MCU控制模块101的控制命令输出端，电阻uR40的另一端与三极管uQ5的基极相连接，MCU控制模块101生成的控制命令经过uQ5的集电极输出，uQ5的发射极与VCC1电源相连接，VCC1作为参考电压。uQ5的集电极经电阻uR38后与三极管uQ4的基极相连接，uQ4的发射极与uQ5的集电极之间还连接有电阻uR37。uQ4的集电极通过电阻uR44与三端稳压器的1脚相连接。三端稳压器的1脚通过uR44、uQ4后连接到GND_MCU，即连接到MCU控制模块101中的接地端。uR44与uR49并联后与uR48串联。uR48的一端与三极管uQ6的集电极连接，uR48的另一端与电阻uR42的一端连接。uQ6的基极通过电阻uR47与MCU控制模块连接，uQ6的基极与发射极之间连接有电阻uR46，且uQ6的集电极与三端稳压器的1脚连接，uQ6的发射极与GND_MCU连接。电容uC14与电阻uR49并联后的一端与三端稳压器的1脚连接，另一端与GND_MCU连接。电容uC15与uC16并联后的一端与三端稳压器的3脚连接，另一端与GND_MCU连接，三端稳压器的3脚还通过二极管uD11与三端稳压器的2脚连接，且三端稳压器的3脚与M-BUS总线连接。uR48两端的电压可以恒定为1.25V。当控制命令中的低电平经过uQ5的翻转后输出高电平，经过uQ4的集电极后输出低电平，输入到三端稳压器后，三端稳压器的2脚输出电压为26V。MCU控制模块101的控制命令中的高电平使uQ4和uQ5截止，此时，三端稳压器2脚的输出电压为38V。

这样，控制命令为高电平1时，M-Bus总线中的电压为38V，控制命令为低电平0时，M-Bus总线中的电压为26V，满足M-Bus总线标准。通过发送电路1031实现MCU控制模块101向M-Bus总线中发送控制命令。

所述接收电路1032检测所述M-Bus总线中的电流大小，在所述M-Bus仪表向所述M-Bus总线中发送第一逻辑值时，所述接收电路1032向所述MCU控制模块101输出高电平，当所述M-Bus仪表向所述M-Bus总线中发送第二逻辑值时，所述接收电路1032向所述MCU控制模块101输出低电平。

具体的，如图2所示，M-Bus总线的两线分别连接至电阻uR42的两端，电阻uR42与电阻uR43并联。比较器uU3A的输出端与MCU控制模块101相连接，比较器uU3A的同相输入端依次通过电阻uR33、稳压二极管uD9与uR42的一端连接。比较器uU3A的反相输入端依次通过电阻uR31、二极管uD8、uD9与uR42的一端连接。比较器uU3A的同相输入端和输出端之间还连接有电容uC13，并且比较器uU3A的输出端通过电阻uR34与VCC1连接。电阻uR32与电容uC11并联后的一端与比较器uU3A的反相输入端连接，另一端与GND_MCU连接。比较器uU3A的同相输入端通过uR33、uR30与GND_MCU连接。比较器uU3A的反相输入端通过uR31、uD8、uR30与GND_MCU连接。

这样，由于M-Bus总线中默认状态为发送数据1，当M-Bus总线中的数据为1时，比较器uU3A的同相输入端的电压大于反相输入端的电压，比较器uU3A输出高电平1。当M-Bus总线连接的M-Bus仪表发送数据0时，由于电阻uR42和uR43的存在，导致比较器uU3A反相输入端的电压大于同相输入端的电压，此时，比较器uU3A输出低电平0。通过比较器uU3A实现对M-Bus仪表发送的仪表数据信息的接收。

M-Bus通信接口模块103还包括过载保护电路1033，在电路过载时，保护电路不会损害。所述过载保护电路1033在第一时间内连续检测到所述M-Bus总线上的电压低于预设阈值时，关断所述三端稳压器的电压输出。

如图3所示，A、B两点与图2中的A、B两点相同。其中比较器uU3B的电源端24V_CPR_1与开关电源的输出端连接，uU3B的接地端与GND_MCU连接。uU3B的电源端还通过电容uC19与GND_MCU连接。M-Bus总线的两线分别通过电阻uR50和电阻uR51连接至过载保护电路1033中的比较器uU3B的同相输入端和反相输入端。如前所述，M-Bus总线的两线与电阻uR42、uR43的两端连接。比较器uU3B的同相输入端、反相输入端上还连接有电阻uR52、uR53，实现分压的作用，并且通过设置uC17、uC18起到滤波的作用，以防止电源上的尖峰干扰和噪声导致比较器uU3B误触发。uR53、uC17并联后的一端与uU3B的反相输入端连接，另一端与GND_MCU连接。uR52、uC18并联后的一端与uU3B的同相输入端连接，另一端与GND_MCU连接。在M-Bus总线出现过载时，M-Bus总线中的电流增大，发送电路1031中的电阻uR42、uR43两端的电压增加。经过分压后进入到比较器uU3B的同相输入端和反相输入端。在过载时，比较器uU3B的同相输入端的电压大于反相输入端的电压，此时比较器uU3B输出低电平，即过载信号。过载信号经过uR55和uC20的滤波后进入MCU控制模块101。并且uU3B的输出端通过uR54与VCC1连接。MCU控制模块101接收到该过载信号后，为保护三端稳压器，生成一高电平信号，以拉低三端稳压器的1脚的电压为低电平。此时三端稳压器的输出电压为1.25V，实现关断三端稳压器的输出，防止过载损害电路。MCU控制模块101还可以在一定时间间隔内没有检测到过载信号时，控制三端稳压器正常工作。

在本申请实施例中，所述RS485通信接口模块104包括第一RS485通信接口1041和第二RS485通信接口1042，所述第一RS485通信接口1041与多个RS485仪表连接，所述第二RS485通信接口1042与外部设备中的集中器相连接。

通过RS485通信接口模块104可以实现与符合RS485标准的仪表的连接，并可以与集中器连接。通过该RS485通信接口模块104还可以实现现场对该用于多表集抄的通讯装置100的维护和远程的升级等操作。

更进一步的，如图4所示，该用于多表集抄的通讯装置100还包括与所述MCU控制模块101相连接，用于通过红外线接收外部仪表的仪表数据信息的红外接口模块105。

本申请实施例中的红外接口模块105可以通过红外线的方式实现数据的传输。并可以通过红外线实现信号的调制，一般采用38KHz的调制方式。

另外，该用于多表集抄的通讯装置100还包括分别与所述MCU控制模块101、所述开关电源模块102相连接，用于与外部仪表的通信模块连接，以接收所述仪表数据信息的通信模块106。通信模块106的工作用电可以由开关电源模块102提供，优选的使用12V的工作电压。

另外，还包括与所述MCU控制模块101相连接，用于显示所述用于多表集抄的通讯装置100的工作状态的指示灯模块107。指示灯模块107可以包括运行指示灯、上下行通信指示灯和报警指示灯，用于多表集抄的通讯模块100正常运行时，运行指示灯以一定的频率闪烁。进行上行、下行通信时，上下行通信指示灯会闪烁，表示用于多表集抄的通讯装置100的通信状态。报警指示灯在M-Bus总线过载时报警指示或在存储出错时报警指示。

另外，还包括与所述MCU控制模块101相连接，用于存储数据的数据存储模块108。该用于多表集抄的通讯装置100在运行过程中会产生大量的数据，可以选用容量大，可靠性高，保存时间长，功耗低的存储装置作为数据存储模块108。例如可以选用以24C256芯片为核心的数据存储器作为数据存储模块108，采用I2C接口与MCU控制模块101通讯，待机电流和工作电流分别是1μA和1mA，存储容量可以达到512K字节，擦写次数为10万次，数据可以保存数年。

此外，该用于多表集抄的通讯装置100还包括与所述MCU控制模块相连接，为所述用于多表集抄的通讯装置供电的电池模块。通过设置电池模块可以在外部电源断电时，为整个装置提供工作电能，此时整个装置进入一个低功耗模式，可实时保存数据。电池模块可以采用锂电池或其他形式的电池。

进一步的，所述M-Bus通信接口模块103与M-Bus总线之间还设置有用于吸收M-Bus总线中的浪涌电流的瞬变电压抑制二极管。通过瞬变电压抑制二极管可以实现浪涌保护，保证电路正常工作。

此外，所述M-Bus通信接口模块103与M-Bus总线之间还可以设置PTC(PositiveTemperature Coefficient正温度系数)热敏电阻。如图2中的uPTC2即为PTC热敏电阻，PTC热敏电阻可以作为发送电路的一部分，实现对该用于多表集抄的通讯装置100中电路的过流保护。

综上所述，可以在现有的电力集抄平台的基础上，利用该用于多表集抄的通讯装置，与水表、燃气表、热计量表等仪表实现连接，无需对水表等仪表进行重新布线。并且通过设置开关电源，实现多路通信之间的电气隔离，增加M-Bus总线的抗干扰能力，同时增加了M-Bus总线的带载能力，增强M-Bus总线通信的稳定性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语。

Claims (10)

1.一种用于多表集抄的通讯装置，其特征在于，包括：MCU控制模块、开关电源模块、至少一个M-Bus通信接口模块和RS485通信接口模块，其中：

所述开关电源模块与外部电源相连接，并分别向所述MCU控制模块、所述M-Bus通信接口模块和所述RS485通信接口模块供电；

至少一个所述M-Bus通信接口模块分别与所述MCU控制模块、M-Bus总线相连接，所述M-Bus总线上连接有多个M-Bus仪表，所述M-Bus通信接口模块包括发送电路和接收电路，所述M-Bus通信接口模块接收所述MCU控制模块生成的控制命令后通过所述发送电路向所述M-Bus仪表发送控制信号，并通过所述接收电路接收所述M-Bus仪表发送的仪表数据信息；

所述RS485通信接口模块包括第一RS485通信接口和第二RS485通信接口，所述第一RS485通信接口与多个RS485仪表连接，接收所述RS485仪表的仪表数据信息，所述第二RS485通信接口与外部设备中的集中器相连接；

所述MCU控制模块分别与所述M-Bus通信接口模块、RS485通信接口模块相连接，接收所述M-Bus仪表或RS485仪表的仪表数据信息。

2.根据权利要求1所述的通讯装置，其特征在于，所述发送电路包括三端稳压器，所述控制命令包括高电平或低电平，当所述控制命令为低电平时，所述三端稳压器向所述M-Bus总线中输出第一电压，当所述控制命令为高电平时，所述三端稳压器向所述M-Bus总线中输出第二电压；

所述接收电路检测所述M-Bus总线中的电流大小，在所述M-Bus仪表向所述M-Bus总线中发送第一逻辑值时，所述接收电路向所述MCU控制模块输出高电平，当所述M-Bus仪表向所述M-Bus总线中发送第二逻辑值时，所述接收电路向所述MCU控制模块输出低电平。

3.根据权利要求2所述的通讯装置，其特征在于，所述M-Bus通信接口模块还包括过载保护电路，所述过载保护电路在第一时间内连续检测到所述M-Bus总线上的电压低于预设阈值时，生成过载信号，所述MCU控制模块根据所述过载信号关断所述三端稳压器的电压输出。

4.根据权利要求1所述的通讯装置，其特征在于，还包括：

与所述MCU控制模块相连接，用于通过红外线接收外部仪表的仪表数据信息的红外接口模块。

5.根据权利要求1所述的通讯装置，其特征在于，还包括：

分别与所述MCU控制模块、所述开关电源模块相连接，用于与外部仪表的通信模块连接，以接收所述外部仪表的仪表数据信息的通信模块。

6.根据权利要求1所述的通讯装置，其特征在于，还包括：

与所述MCU控制模块相连接，用于显示所述用于多表集抄的通讯装置的工作状态的指示灯模块。

7.根据权利要求1所述的通讯装置，其特征在于，还包括：

与所述MCU控制模块相连接，用于存储数据的数据存储模块。

8.根据权利要求1所述的通讯装置，其特征在于，所述M-Bus通信接口模块与所述M-Bus总线之间还设置有用于吸收所述M-Bus总线中的浪涌电流的瞬变电压抑制二极管。

9.根据权利要求1所述的通讯装置，其特征在于，还包括：

与所述MCU控制模块相连接，为所述用于多表集抄的通讯装置供电的电池模块。

10.根据权利要求1所述的通讯装置，其特征在于，所述M-Bus通信接口模块与所述M-Bus总线之间还设置有用于过流保护的PTC热敏电阻。