CN207425096U - 一种基于td-lte230的四表合一集中器装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于TD‑LTE230的四表合一集中器装置及系统。方案包括集中器本体以及与集中器本体相连的远程通信模块子板，所述集中器本体的上行通信通过设置在远程通信模块子板上的TD‑LTE230通信模块与TD‑LTE230无线专网通信，再通过TD‑LTE230无线专网与前置机通信，所述集中器本体的下行通信通过设置在远程通信模块子板上的M‑BUS电路、微功率无线接口分别与水表、燃气表、热力表通信。优点：不需改变现有集中器本体结构，只更改远程通信模块子板，便实现四表合一的系统；远程通信模块子板上的上行通信采用TD‑LTE230无线专网，具有部署简单、施工周期短、建设成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种集中器，尤其是一种基于TD-LTE 230的四表合一集中器装置。
背景技术
目前国内的四表合一试点工作已经在各地进行了试点建设，由于水、气、热表通信架构不统一，计量仪表硬件、通信方式、通信规约参差不齐，而供电公司的用电信息采集系统具有比较完善的、统一的标准，所以现在各地的试点方案都是在用电信息采集系统上扩展水、气、热表的数据采集业务，保留用电信息采集系统的网络拓扑结构和业务模型。目前四表合一方案的实施都是在城镇地区，方案主要由三层系统结构模型搭建，上层由系统主站、服务器、前置机等组成，统称为主站系统；中间层为设备层，包括四表合一集中器、协议转换器等；底层为计量表计，包括水表、电表、气表、热表等。
传统方案中的国网II型集中器作为数据汇聚节点，上行通信采用无线公网（2G/4G）,下行通信采用RS-485，整个产品是按照国网公司的一系列标准设计的，其中上行的无线公网通信模块采用独立的通讯模块形式，与集中器本体的软硬件接口严格按照国网公司的标准，软件通信规约接口符合《Q/GDW 1376.3-2013电力用户用电信息采集系统通信协议第3部分 采集终端远程通信模块接口协议》，硬件插针接口符合《Q/GDW 1375.2-2013电力用户用电信息采集系统型式规范 第2部分 集中器型式规范》；由于国网II型集中器下行通道只有RS-485接口，而水、气、热表大都是采用M-BUS和微功率无线通信方式，所以需要增加一个协议转换器来实现通信方式的转换。
传统方案存在的缺点是：1、上行通信采用的无线公网模式具有缺点。对于四表合一这种社会公共数据服务，在通信的流量、通信链路稳定性、网络维护及时性上有很高的要求。首先，随着民众对社会公共服务需求的提高，数据流量会越来越大，而无线公网的流量计费模式，无疑提高了运行成本；其次，由于无线公网的工业设备和民用手机共用基站资源，所以运营商采用不饱和运行设计，将一段时间内发生数据通信的在线设备强制离网，以便其充分利用信道，由于基站的容量和信号覆盖的原因，有些时候下线的设备可能在一段时间内无法重新登录，影响业务的运行；最后，公网的产权属于运营商，电力企业只是运营商的客户，因此在网络条件不好，或者出现故障的时候，电力企业缺乏主动快速维护的能力，只能被动等待恢复正常。2、安装协议转换器，增加施工复杂性和难度，也增加了维护的复杂性。在增加水、气、热表的过程中，还需要另外安装协议转换器，包括安装位置的选择、设备供电，协议转换器的现场配置等等，都是要考虑的问题；另外，主站系统很难远程维护协议转换器的程序，只能派人员到现场维护。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种无需改变现有集中器本体结构的基于TD-LTE 230的四表合一集中器装置及系统。
为实现上述目的，本实用新型的方案包括集中器本体以及与集中器本体相连的远程通信模块子板，其特征在于：所述集中器本体的上行通信通过设置在远程通信模块子板上的TD-LTE 230通信模块与TD-LTE 230无线专网通信，再通过TD-LTE 230无线专网与前置机通信，所述集中器本体的下行通信通过设置在远程通信模块子板上的M-BUS电路、微功率无线接口分别与水表、燃气表、热力表通信。
所述的基于TD-LTE 230的四表合一集中器装置，其特征在于：所述集中器本体通过设置在远程通信模块子板上的串口扩展电路与所述M-BUS电路、微功率无线接口连接。
所述的基于TD-LTE 230的四表合一集中器装置，其特征在于：所述的TD-LTE 230通信模块、M-BUS电路、微功率无线接口上设置有LDO稳定电路。
所述的基于TD-LTE 230的四表合一集中器装置，其特征在于：所述的TD-LTE 230通信模块、M-BUS电路、微功率无线接口通过外置开关电源为其供电。
所述的基于TD-LTE 230的四表合一集中器装置，其特征在于：所述集中器本体通过USB接口与TD-LTE 230通信模块连接。
所述的基于TD-LTE 230的四表合一集中器装置，其特征在于：所述集中器本体通过UART接口与串口扩展电路连接。
一种四表合一系统，根据上述所述的基于TD-LTE 230的四表合一集中器装置实现，包括上层、中间层和底层，所述上层包括系统主站、服务器、前置机，所述中间层包括集中器、协议转换器，所述底层包括电表、水表、燃气表、热力表，其特征在于：所述集中器本体通过TD-LTE 230无线专网与前置机通信，所述集中器本体通过微功率无线接口与燃气表和热力表通信、通过M-BUS电路与水表通信、通过RS-485接口与电表11通信。
本实用新型的基于TD-LTE 230的四表合一集中器装置及系统的优点：1、不需改变现有集中器本体结构，只更改远程通信模块子板，便实现四表合一的系统；2、远程通信模块子板上的上行通信采用TD-LTE 230无线专网，具有部署简单、施工周期短、建设成本低、可扩展性强、覆盖率广、传输速率高、可靠性和安全性高等优势，完全满足四表合一的业务需求；3、下行通信也集成在通信模块子板上，包括M-BUS电路、微功率无线接口等，省去了协议转换器设备。
附图说明
图1是本实用新型四表合一集中器装置的电路原理图；
图2是本实用新型系统的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
实施例1：
如图1所示，本实用新型的基于TD-LTE 230的四表合一集中器装置，包括集中器本体1以及与集中器本体1相连的远程通信模块子板2，所述集中器本体1的上行通信（指：数据上传传输信息，即与前置机之间的通信）通过设置在远程通信模块子板2上的TD-LTE 230通信模块3与TD-LTE 230无线专网通信，再通过TD-LTE 230无线专网与前置机通信，所述集中器本体1的下行通信（指：和电表、水表、燃气表、热力表之间传输数据）通过设置在远程通信模块子板2上的M-BUS电路4与水表通信、通过设置在远程通信模块子板2上的微功率无线接口5分别与燃气表、热力表通信。
上述方案中，所述TD-LTE 230无线专网是一种在230MHz频段上应用TD-LTE技术的通信方式，采用载波聚合、频谱感知、正交频分复用 (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDMA)等技术。所述TD-LTE 230通信模块3是指一种可以进行 TD-LTE 通信协议解析的通信模块，可以通过USB接口、串口或网口与集中器本体连接，将集中器本体发送的数据进行TD-LTE通信协议封装后发送至TD-LTE 230无线专网，最终发送至与TD-LTE230无线专网连接上前置机里。同时再将从TD-LTE 230无线专网接收的数据进行TD-LTE通信协议解析后发送给集中器本体。所述M-BUS电路即M-Bus 远程抄表系统（symphonicmbus）的接口， 主要用于消耗测量仪器，如热力表和水表系列。所述功率无线接口将集中器本体、燃气表、热力表上的微功率无线通信模块相连，进行通信。
上述方案中，远程通信模块子板与集中器本体的软硬件接口都遵循国网的标准不变，有如下特点：
a、以往无线公网模块与集中器本体之间采用3.3V TTL电平的UART串口通信，波特率最高为115200bps，由于四表合一集中器的数据量要远大于单一电表数据的业务数据量，所以该方案中利用《Q/GDW 1375.2-2013电力用户用电信息采集系统型式规范 第2部分 集中器型式规范》标准中预留的USB接口，与TD-LTE230通信模块相连，大大提高了通信速率，也发挥了TD-LTE230的优势；
b、由于TD-LTE 230模块通过USB接口与集中器本体相连，所以利用串口扩展电路把3.3V TTL电平的UART接口扩展为一个UART串口和一个SPI口，其中UART串口与M-BUS电路相连，用来扩展出M-BUS电路，SPI口与微功率无线模块电路相连；
c、集中器本体提供的4V电压可以直接向TD-LTE 230模块供电，4V电压再经过LDO稳压电路输出3.3V的电压，供给串口扩展电路与微功率无线模块；因为M-BUS电路需要36V和24V的电压源，而且为了满足一定的负载能力，所以需要外置一个开关电源，通过端子与远程通信模块子板相连；
d、整个方案不需要改变集中器本体的结构，只需要更改远程通信模块子板方案即可，而且子板的模具也无需更换，在原有的模具上开两个孔，一个是微功率无线的天线接口，另一个是连接外置开关电源的端子接口。
进一步的，所述集中器本体1通过设置在远程通信模块子板2上的串口扩展电路6与所述M-BUS电路4、微功率无线电路5连接，再通过M-BUS电路4、微功率无线电路5分别与水表、燃气表、热力表通信。
进一步的，所述的TD-LTE 230通信模块3、M-BUS电路4、微功率无线接口5上设置有LDO稳定电路10（指一种微功耗的低压差线性稳压器）。以提高模块和接口的稳定性。
进一步的，所述的TD-LTE 230通信模块3、M-BUS电路4、微功率无线电路5通过外置开关电源7为其供电。
进一步的，所述集中器本体1通过USB接口8与TD-LTE 230通信模块3连接。
进一步的，所述集中器本体1通过UART接口9（指通用异步收发传输器）与串口扩展电路6连接。
实施例2：
如图2所示，本实用新型的基于TD-LTE 230的四表合一集中器系统，其根据实施例1所述的基于TD-LTE 230的四表合一集中器装置实现，包括上层、中间层和底层，所述上层包括主站16、服务器17、前置机18，所述中间层包括集中器本体1，所述底层包括电表11、水表12、燃气表13、热力表14。所述集中器本体1通过TD-LTE 230无线专网15与前置机18通信，所述集中器本体1通过微功率无线接口与燃气表13和热力表14通信，通过M-BUS电路与水表12通信，通过RS-485接口与电表11通信。
上所述，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。
Claims (7)
1.一种基于TD-LTE230的四表合一集中器装置，包括集中器本体（1）以及与集中器本体（1）相连的远程通信模块子板（2），其特征在于：所述集中器本体（1）的上行通信通过设置在远程通信模块子板（2）上的TD-LTE230通信模块（3）与TD-LTE230无线专网通信，再通过TD-LTE230无线专网与前置机通信，所述集中器本体（1）的下行通信通过设置在远程通信模块子板（2）上的M-BUS电路（4）、微功率无线接口（5）分别与水表、燃气表、热力表通信。
2.根据权利要求1所述的基于TD-LTE230的四表合一集中器装置，其特征在于：所述集中器本体（1）通过设置在远程通信模块子板（2）上的串口扩展电路（6）与所述M-BUS电路（4）、微功率无线接口（5）连接。
3.根据权利要求1所述的基于TD-LTE230的四表合一集中器装置，其特征在于：所述的TD-LTE230通信模块（3）、M-BUS电路（4）、微功率无线接口（5）上设置有LDO稳定电路（10）。
4.根据权利要求1所述的基于TD-LTE230的四表合一集中器装置，其特征在于：所述的TD-LTE230通信模块（3）、M-BUS电路（4）、微功率无线接口（5）通过外置开关电源（7）为其供电。
5.根据权利要求1所述的基于TD-LTE230的四表合一集中器装置，其特征在于：所述集中器本体（1）通过USB接口（8）与TD-LTE230通信模块（3）连接。
6.根据权利要求2所述的基于TD-LTE230的四表合一集中器装置，其特征在于：所述集中器本体（1）通过UART接口（9）与串口扩展电路（6）连接。
7.一种四表合一系统，根据权利要求1至6任一项所述的基于TD-LTE230的四表合一集中器装置实现，包括上层、中间层和底层，所述上层包括主站（16）、服务器（17）、前置机（18），所述中间层包括集中器本体（1），所述底层包括电表（11）、水表（12）、燃气表（13）、热力表（14），其特征在于：所述集中器本体（1）通过TD-LTE230无线专网（15）与前置机（18）通信，所述集中器本体（1）通过微功率无线接口与燃气表（13）和热力表（14）通信、通过M-BUS电路与水表（12）通信、通过RS-485接口与电表（11）通信。
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