CN207995405U - 一种智能通用型4g集中器通信模块 - Google Patents

Abstract

一种智能通用型4G集中器通信模块包括：主控单元、NFC参数配置单元、工作时序控制单元、命令交互单元、4G通信单元和数据存储单元；集中器通信模块安装在集中器上；NFC参数配置单元由NFC芯片构成，主控单元、工作时序控制单元和命令交互单元集成在MCU芯片中，4G通信单元由4G LTE芯片构成；主控单元与NFC参数配置单元、4G通信单元和数据存储单元进行连接；工作时序控制单元通过I/O接口与集中器连接；命令交互单元通过串口与集中器连接；4G通信单元通过移动网络与主站通信连接。本通信模块可兼容现有的十几家集中器，匹配不同的工作时序和命令交互，统一参数配置接口，简化4G网络升级改造工作和成本，为电网升级改造提供极大的便利。

Description

一种智能通用型4G集中器通信模块

技术领域

本实用新型涉及电能计量领域，具体涉及一种智能通用型4G集中器通信模块。

背景技术

目前，国网集中器上行通信模块主要采用GPRS/CDMA的方式进行数据传输，速率慢、不稳定、资费高已成为显著问题。同时，市场上的集中器厂家多达几十个，各厂家集中器通信模块互不兼容，给维护工作带来极大不便。首先，各厂家通信模块因使用不同的网络芯片，工作时序差异较大，交互命令也不尽相同，且网络异常情况的处理方式也不同；其次，各厂家通信模块参数配置方式传统，多为自主研发的计算机软件，且参数配置接口定义不一；最后，各厂家对移动、联通、电信等移动通信制式的支持程度不同。随着通信模块生产厂家的增多，电网在电能计量方面的的优化、改造和升级的阻力成级数递增。本实用新型依托4G网络的快速发展，使用7模全网通4G无线通信方案，支持移动、联通、电信的4G通信并兼容3G、2G通信，覆盖现有七种制式。本模块搭配智能MCU，内嵌丰富的命令转换列表，可智能识别各厂家集中器与通讯模块的交互命令，并根据不同的现场实施及网络环境择优选择网络,能满足目前市面上大部分终端厂家的通讯模块使用要求。本模块配备NFC参数配置单元，可通过NFC手机快速方便的进行参数配置和软件升级。

实用新型内容

为了克服现有集中器通信模块通信速率慢、资费高、多个厂家模块工作时序、命令交互及参数配置接口不兼容的问题，本实用新型提供了一种智能通用型4G集中器通信模块，可兼容市场的现有的十几家集中器，匹配不同的工作时序和命令交互，统一参数配置接口，为电网升级改造提供极大的便利。

本实用新型采用如下技术方案来实现：

一种智能通用型4G集中器通信模块，其特征在于，包括：主控单元、NFC参数配置单元、工作时序控制单元、命令交互单元、4G通信单元和数据存储单元；所述集中器通信模块安装在集中器上；

NFC参数配置单元由NFC芯片构成，主控单元、工作时序控制单元和命令交互单元集成在MCU芯片中，4G通信单元由4G LTE芯片构成；所述主控单元与NFC参数配置单元、4G通信单元和数据存储单元进行连接；

工作时序控制单元通过I/O接口与集中器连接；

命令交互单元通过串口与集中器连接；

4G通信单元通过移动网络与主站进行通信连接。

优选地，所述NFC参数配置单元用于进行通讯参数、工作时序参数、命令交互参数的查询和配置。

优选地，所述工作时序单元根据不同的集中器设置不同的上电/复位信号处理超时时间，以同步所有集中器时序。

优选地，所述工作时序单元具备异常情况判定单元，并根据预置的参数处理异常通信流程。

优选地，所述通信模块安装在集中器上后，工作时序控制单元不断检测集中器I/O接口信号，收到集中器启动或复位信号，依据预置集中器时序相关参数决定是否对4G通信单元进行复位操作，并协调集中器与4G模块的工作时序，然后根据预置的匹配方案进行4G模块通信参数的初始化工作，并检测4G通信单元是否启动，待4G通信单元启动完成，工作时序控制单元便建立了集中器与4G通信单元的连接，通过命令交互单元使集中器与4G通信单元进行命令交互。

优选地，所述命令交互单元预置有命令交互参数和命令列表，对不同集中器的命令进行相应解析，并以集中器识别的方式进行回复。

本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

1)本通信模块可兼容市场现有有十几家集中器，协同不同集中器工作时序，识别并处理各种特殊命令交互，用户仅需换上本实用新型所述通信模块，即可实现对集中器的4G网络升级改造功能，无须诸多厂家一一进行集中器更换或模块升级，即简化了4G网络升级改造工作，又降低4G网络升级改造成本。

2)本通信模块配备NFC参数配置单元，参数配置及程序升级一键完成，方便快捷。

附图说明

图1是一种智能通用型4G集中器通信模块框图；

图2是一种智能通用型4G集中器通信模块参数配置图；

图3是一种智能通用型4G集中器通信模块工作时序图；

图4是一种智能通用型4G集中器通信模块命令交互图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1所示，智能通用型4G集中器通信模块是由主控单元、NFC参数配置单元、工作时序控制单元、命令交互单元、4G通信单元、数据存储单元组成。NFC参数配置单元由NFC芯片组成；4G通信单元由4G LTE芯片组成；数据存储单元由FLASH芯片组成；主控单元和工作时序控制单元、命令交互单元集成在MCU芯片中，MCU芯片连接NFC芯片、4G-LTE芯片和FLASH芯片。

4G集中器通信模块上电或收到复位信号后，进入复位流程，与集中器进行一系列命令交互，按预置的匹配方案对集中器命令进行解读及回复，并指导4G芯片上网，最终建立与远程用电信息采集系统的通信连接，实现集中器与远程用电信息采集系统的数据交互。

主控单元协调各单元间工作；NFC参数配置单元可使用预装维护软件的NFC手机进行参数配置和程序升级；工作时序单元可配合不同厂家集中器的软硬件工作时序，协助完成4G通信单元上网流程；命令交互单元可识别不同厂家集中器扩展命令的解析和回复；4G通信单元可根据当前通过配置为固定网络模式，也可根据网络环境适时进行网络模式切换。

由于工作时序单元及命令交互单元使用的参数各厂家均有差异，本技术方案配备NFC参数配置单元，可方便快捷的进行通讯参数、工作时序参数、命令交互参数的查询和配置及4G模块程序升级。参数配置单元在NFC手机靠近时自动建立NFC通信连接，接收到NFC手机的参数读取命令后，查询本地参数或集中器参数并传回NFC手机,NFC手机解析并显示参数数据；接收到NFC手机的参数设置命令后，解析出参数数据保存至本地数据存储单元或传送给集中器，并将处理结果传回NFC手机。

各厂家通信模块的复位信号或为高电平或为低电平，集中器发出上电/复位信号后等待模块响应的延时从几秒至几十秒不等，工作时序单元根据集中器厂家分别设置不同的上电/复位信号处理超时时间，以同步所有集中器时序；4G模块收到集中器复位信号且复位信号处理定时器超时后(复位信号处理定时器为安全复位周期，在此周期内只响应一次复位信号),主控单元复位4G通信单元，并设置波特率等一系列通信参数；待4G通信单元启动后，响应集中器上网流程命令交互。网络连接出现异常断开时，部分厂家的集中器会进入异常通信流程，工作时序与正常通信流程有所差异，工作时序单元可准确判定异常情况，并根据预置的参数恰当处理异常通信流程，配合集中器顺利完成上网流程。

4G通信单元建立与主站的通信连接需与集中器进行一系列的命令交互。各厂家对一些命令的解析和回复定义不同，有些厂家集中器还扩展了一些特殊命令，对此命令交互单元可通过预置的命令交互参数及丰富的命令列表，对不同厂家集中器的命令进行相应解析，并以集中器识别的方式给予回复。

如图2所示，4G通信模块需预置通讯参数、时序相关参数、命令交互参数、工作模式、集中器参数等一系列参数，以支撑相关单元正常工作。NFC手机成功登录维护软件后，选择所需读取参数项(可多选)，靠近4G通信模块建立NFC连接后发送参数读取指令，参数配置单元收到指令后读取本地或集中器参数并将参数数据传回NFC手机,NFC手机解析并显示参数数据；这一系列过程在几秒钟内完成(程序下载时间稍长)。参数设置时NFC手机将编辑好的参数项选中(可多选)，靠近4G通信模块，建立NFC连接后发送设置指令，参数配置单元解析出参数数据保存至本地或集中器，并将处理结果传回NFC手机。参数配置完成后4G通信模块自主复位，新设置参数生效。

如图3所示，4G通信模块安装在集中器上后，工作时序控制单元不断检测集中器IO口信息，收到集中器启动或复位信号(高电平/低电平)，依据通信模块预置的相应厂家集中器时序相关参数决定是否对4G通信单元进行复位操作，并协同集中器与4G工作时序。然后进行通信参数配置，并检测4G通信单元是否启动，待4G通信单元启动完成，工作时序控制单元便建立了集中器与4G通信单元的连接，为命令交互单元的工作做好准备。

如图4所示不同厂家对同一条命令的解析和回复定义不同，对同一功能使用的扩展指令与指令回复也不同，有些厂家集中器为特殊功能提供了特殊命令，对此命令交互单元可根据不同厂家集中器对命令的定义进行解析，并以集中器识别的方式进行指令回复。经过一系列命令交互，最终4G通信模块建立起集中器与主站的通信连接，以供电能数据传送。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种智能通用型4G集中器通信模块，其特征在于，包括：主控单元、NFC参数配置单元、工作时序控制单元、命令交互单元、4G通信单元和数据存储单元；所述集中器通信模块安装在集中器上；

NFC参数配置单元由NFC芯片构成，主控单元、工作时序控制单元和命令交互单元集成在MCU芯片中，4G通信单元由4G LTE芯片构成；所述主控单元与NFC参数配置单元、4G通信单元和数据存储单元进行连接；

工作时序控制单元通过I/O接口与集中器连接；

命令交互单元通过串口与集中器连接；

4G通信单元通过移动网络与主站进行通信连接。

2.根据权利要求1所述的通信模块，其特征在于：所述NFC参数配置单元用于进行通讯参数、工作时序参数、命令交互参数的查询和配置及4G集中器通信模块程序的升级和下载。

3.根据权利要求1所述的通信模块，其特征在于：所述工作时序单元根据不同的集中器设置不同的上电/复位信号处理超时时间，以同步所有集中器时序。

4.根据权利要求3所述的通信模块，其特征在于：工作时序单元具备异常情况判定单元，并根据预置的参数进入相应的异常通信流程。

5.根据权利要求1所述的通信模块，其特征在于：所述通信模块安装在集中器上后，工作时序控制单元不断检测集中器I/O接口信号，收到集中器启动或复位信号，依据预置集中器时序相关参数决定是否对4G通信单元进行复位操作，并协调集中器与4G模块的工作时序，然后根据预置的匹配方案进行4G模块通信参数的初始化工作，并检测4G通信单元是否启动，待4G通信单元启动完成，工作时序控制单元便建立了集中器与4G通信单元的连接，通过命令交互单元使集中器与4G通信单元进行命令交互。

6.根据权利要求1所述的通信模块，其特征在于：所述命令交互单元预置有命令交互参数和命令列表，对不同集中器的命令进行相应解析，并以集中器识别的方式进行回复。