CN208766825U - 一种符合南网标准的LoRa和载波双模通信模块 - Google Patents

Abstract

一种符合南网标准的LoRa和载波双模通信模块，包括核心处理器、LoRa射频模块、载波模块，485通信模块和电源，所述核心处理器集成电能表通讯协议645规约，可读取符合南方电网标准的电能表数据并通过LoRaWAN网络将电表数据上传到主站，LoRa射频模块为基于SX1278芯片的射频单元，载波模块为电力线载波通信模块，485通信模块为485转串口数据总线模块，通过UART口连接到核心处理器，LoRa射频模块与核心处理器通过SPI接口双向通信，载波模块与核心处理器通过串口双向连接。本实用新型是基于470～510MHz ISM LoRa技术和电力载波技术的双模通信模块，使用有线、无线结合的通信方式，提高采集成功率及稳定性降低了施工的成本同时扩大了通讯距离。

Description

一种符合南网标准的LoRa和载波双模通信模块

技术领域

本实用新型属于智能抄表领域，尤其涉及一种符合南网标准的LoRa和载波双模通信模块。

背景技术

随着电力工业的发展和电力商业化运行的需要，传统的手工抄表费时、费力，准确性和及时性得不到可靠的保障。数据的准确度和及时性，直接影响营销及相关部门进行更深层次的分析，电力企业对电能表数据的自动抄读和计量管理信息系统的应用日益重视。电能表数据自动抄读的及时性和正确性直接影响到电力企业的工作成本和计费效率，因此随着科技的不断发展，越来越多的电能表数据抄读技术被开发并投入使用。

其中通过485总线进行抄表的方式，应用较为普及。广州地区从2006年开始安装RS485接口单相电子式电能表，至2009年底已完成了将近九十万只电能表的检定和配送工作，数十万只电能表已经在现场投入运行，是广州地区应用最为广泛的单相电子式电能表。但是这种技术存在施工成本高，而且如果某条线路出现故障则整条线路故障，容易受累计影响，而且通讯距离也有很大局限性。

LoRa为低功耗广域网(Low PowerWide Area Network,LPWAN)通信技术的一种，Semtech公司于2013年发布的超长距离低功耗数据传输技术。以往，在LPWAN产生之前，似乎只能在远距离以及低功耗两者之间做取舍。而LoRa无线技术的出现，改变了关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，不仅可以实现远距离传输，并且同时兼具低功耗、低成本的优点。目前，相对于NB-IoT，LoRa是当前最成熟、稳定的窄带物联网通讯技术，其自由组网的私有网络远优于运营商持续不断收费的NB网络，且LoRa一次组网终身不需缴费。

电力载波通讯即PLC，是英文Power line Communication的简称。电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：抄表成功率低，施工成本高、通讯距离短的问题。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种符合南网标准的LoRa和载波双模通信模块，包括核心处理器、LoRa射频模块、载波模块，485通信模块和电源，所述核心处理器集成电能表通讯协议645规约，可读取符合南方电网标准的电能表数据并通过LoRaWAN网络将电表数据上传到主站，所述LoRa射频模块为基于SX1278芯片的射频单元，所述载波模块为电力线载波通信模块，所述485通信模块为485转串口数据总线模块，通过UART口连接到核心处理器，所述LoRa射频模块与核心处理器通过SPI接口双向通信，所述载波模块与核心处理器通过串口双向连接，所述485通信模块与电能表直接通信。

作为优选，还包括红外模块，所述红外模块与核心处理器之间通过UART连接。

作为优选，还包括电容模块，所述电容模块的输入端与电源相连，输出端与核心处理器、LoRa射频模块、485通信模块等相连。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用LoRa和载波双模数据通信，一方面与LoRaWAN网关、LoRaWAN服务器一起搭建了一个星型的LoRaWAN网络。另外一方面通过电力线载波与集中器、主站形成了一条链路。两条链路同时传输保证了传输数据的可靠性，从而提升了抄表的率。

本实用新型是基于470～510MHz ISM LoRa技术和电力载波技术的双模通信模块，与传统无线技术相比具有：使用有线，无线结合的通信方式，提高采集成功率及稳定性降低了施工的成本同时扩大了通讯距离。

附图说明

图1是符合南网标准的LoRa和载波双模通信模块的模块框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案及工作过程作进一步说明。

一种符合南网标准的LoRa和载波双模通信模块(以下简称通信模块)，包括核心处理器、LoRa射频模块、载波模块，485通信模块和电源，所述核心处理器集成电能表通讯协议645规约，可读取符合南方电网标准的电能表数据并通过LoRaWAN网络将电表数据上传到主站，LoRa射频模块为基于SX1278芯片的射频单元，载波模块为电力线载波通信模块，485通信模块为485转串口数据总线模块，通过UART口连接到核心处理器，LoRa射频模块与核心处理器通过SPI接口双向通信，载波模块与核心处理器通过串口双向连接，485通信模块与电能表直接通信。

当LoRa射频模块接收到完整的一帧数据或者发送完一帧数据会触发核心处理器的DIO0pin脚中断。

核心处理器内部集成了LoRaWAN V1.0.1版本的协议，通信模块与LoRaWAN网关及LoRaWAN服务器共同组成了星型结构的LoRaWAN网络，其内部集成有电力载波模块CR600(32位宽带电力载波芯片)，通过楼宇已经布好的电线与集中器进行通信，集中器将通信模块上报的数据上报给服务器，同时集中器将从服务器下发的数据下发给通信模块。

通信模块还包括红外模块，红外模块与核心处理器之间通过UART连接。

红外模块包括远红外接收管BRM-SP0808-FB3.12和远红外发送管IR26-21C/L110/CT。远红外接收管和发送管分别接到核心处理器的UART接收端和发送端。外部掌机通过红外模块对通信模块内部的固件进行升级，使用的升级协议是Xmodem协议。除此之外，掌机还可以控制通信模块进行抄表。

通信模块还包括电容模块，电容模块的输入端与电源相连，输出端与核心处理器、LoRa射频模块、485通信模块等相连。电容模块为1.5F的超大电容，具有掉电检测功能，核心处理器其中的一个GPIO引脚，连接到通信模块12V分压电路上，通过下降沿触发核心处理器外部中断。掉电后超大电容开始放电以供通信模块将掉电状态上报给服务器，超大电容可以维持通信模块低功耗状态下工作2分钟。

以上所述工作例仅表达了本实用新型的一种工作方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种符合南网标准的LoRa和载波双模通信模块,其特征在于，包括核心处理器、LoRa射频模块、载波模块，485通信模块和电源，所述核心处理器集成电能表通讯协议645规约，用于取符合南方电网标准的电能表数据并通过LoRaWAN网络将电表数据上传到主站，所述LoRa射频模块为基于SX1278芯片的射频单元，所述载波模块为电力线载波通信模块，所述485通信模块为485转串口数据总线模块，通过UART口连接到核心处理器，所述LoRa射频模块与核心处理器通过SPI接口双向通信，所述载波模块与核心处理器通过串口双向连接，所述485通信模块与电能表直接通信。

2.根据权利要求1所述的符合南网标准的LoRa和载波双模通信模块，其特征在于，还包括红外模块，所述红外模块与核心处理器之间通过UART连接。

3.根据权利要求1所述的符合南网标准的LoRa和载波双模通信模块，其特征在于，还包括电容模块，所述电容模块的输入端与电源相连，输出端与核心处理器、LoRa射频模块、485通信模块等相连。