CN210488765U - 基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块 - Google Patents
基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块 Download PDFInfo
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Abstract
基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块，包括：MCU，所述MCU与电表接口相连；与所述MCU相连的掉电检测电路，所述掉电检测电路与电表接口相连，用于检测电表接口的直流电源和交流电源的掉电信息；与所述MCU相连的LoRa通信电路，所述LoRa通信电路与第一天线相连；与所述MCU相连的FSK通信电路，所述FSK通信电路与第二天线相连；为所述MCU、LoRa通信电路及FSK通信电路供电的电源模块。本实用新型利用LoRa通信技术远距离通信的特点，既能兼容现存的微功率无线RF MESH抄表网络，又可以实现停电监测和停电告警功能，极大的降低了改造成本和施工难度。
Description
技术领域
本实用新型属于无线抄表技术领域，具体涉及一种基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块。
背景技术
基于GFSK调制方式的微功率无线RF MESH组网抄表技术已广泛应用于居民用电自动化数据采集系统中。然而在2018年以前国家电网和南方电网定义的智能电能表规范并没有对通信模块的停电监测及停电告警功能做出要求，因此，已经安装使用的微功率无线通信模块基本不具备停电监测及停电告警的功能，这使得电力企业无法及时得知用户的停电故障，也无法及时对故障进行排查检修。由于在用的微功率无线通信模块数量众多，如果采用将全部的抄表通信模块全部更换为具有停电监测功能的微功率无线模块的方式来实现停电监测及告警功能，这样无疑会给电力企业带来巨大的成本压力，同时也会造成资源的浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块，既能够以GFSK调制方式与原有的微功率无线网络进行RF MESH组网，也能够检测停电信息并通过Lora通信方式将停电告警信息上报。
为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：
基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块，包括：MCU，所述MCU与电表接口相连；与所述MCU相连的掉电检测电路，所述掉电检测电路与电表接口相连，用于检测电表接口的直流电源和交流电源的掉电信息；与所述MCU相连的LoRa通信电路，所述LoRa通信电路与第一天线相连；与所述MCU相连的FSK通信电路，所述FSK通信电路与第二天线相连；为所述MCU、LoRa通信电路及FSK通信电路供电的电源模块。
进一步的，所述电源模块与电表接口相连，从电表处获取电能。
更具体的，所述MCU采用瑞萨公司型号为R7F0C014的芯片，所述MCU通过UART接口与电表接口连接，通过一路SPI接口与LoRa通信电路相连，通过另一路SPI接口与FSK通信电路相连。
进一步的，所述MCU还包括用于数据及程序存储的Flash芯片。
更具体的，所述LoRa通信电路为Semtech公司型号为Sx1278或者Sx1276的通信芯片。
更具体的，所述FSK通信电路为ON Semiconductor公司型号为AX5043的芯片。
更具体的，所述电源电路包括用于进行电压转换的DC-DC转换芯片和用于存储电能的法拉电容。
由以上技术方案可知，本实用新型利用LoRa通信技术远距离通信的特点，在通信模块中设置LoRa通信电路，将本实用新型的通信模块在原微功率无线存量网络的一个台区中替换掉部分节点的通信模块，通信模块中的FSK通信电路可以实现与台区中现存的微功率无线通信模块间的组网，兼容现存的微功率无线RF MESH抄表网络，而LoRa通信模块可以实现停电监测和停电告警功能，极大的降低了改造成本和施工难度，尤其适合用于存量微功率无线RF MESH组网抄表网络的停电上报功能改造。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
图1为本实用新型实施例的模块框图；
图2为本实用新型实施例的应用场景示意图。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的停电监测及告警通信模块包括MCU、掉电检测电路、LoRa通信电路、FSK通信电路以及为MCU、LoRa通信电路、FSK通信电路供电的电源电路。其中，MCU分别与掉电检测电路、LoRa通信电路及FSK通信电路相连，LoRa通信电路与第一天线相连，FSK通信电路与第二天线相连。掉电检测电路与电表接口相连，用于检测电表接口的直流电源和交流电源的掉电信息。
本实施例的MCU采用瑞萨公司型号为R7F0C014的芯片，芯片的工作电压为1.5V～5.5V，其具有8kRAM和128KROM，以及2路SPI接口和1路UART接口。MCU通过UART接口与电表接口连接，通过一路SPI接口与LoRa通信电路相连，通过另一路SPI接口与FSK通信电路相连，MCU通过UART接口获取电表电量等信息，通过SPI接口分别控制LoRa通信电路及FSK通信电路的接收和发送。进一步的，MCU还可以包括Flash芯片，用于数据及程序的存储。
本实施例的LoRa通信电路采用Semtech公司型号为Sx1278或者Sx1276的通信芯片，芯片的发射功率20dBm，工作带宽为500kHz，接收灵敏度最高可达-140dBm，通信距离大于3公里。本实施例的FSK通信电路采用ON Semiconductor公司型号为AX5043的芯片，芯片的发射功率16dBm，在10kbps速率的接收灵敏度优于-110dBm。FSK通信电路的调制方式、通信速率以及空口协议均遵循国网或者南网现有协议，能够与现存的微功率无线RF MESH网络直接组网通信。在其他的实施例中，FSK通信电路也可以采用siliconlab公司的si4438型芯片或Si4463型芯片等同类芯片，来实现RF MESH组网。
本实施例的掉电检测电路可采用现有的掉电检测电路，如公告号为CN108020809A号中国发明专利申请中公开的由强电接口检测电路和弱电接口检测电路组成的掉电检测电路，分别用于220V交流掉电检测和12V直流掉电检测。其中的220V交流掉电检测通过光耦(亿光公司EL816型光耦)提取220V交流电源的过零信号提供给MCU，MCU根据过零信号的有无来判断交流电源是否断电；12V直流掉电检测使用电阻分压，将分压后的信号发送给MCU，通过实时采样监测电表弱电接口电源端的电压值来检测12V直流是否掉电。
本实施例的电源电路与电表接口相连，从电表处获取电能，电源电路从电表接口获取+12V直流电源后通过DC-DC芯片(ETA2842)转换为+3.3V电源，提供给MCU、LoRa通信电路及FSK通信电路。该DC-DC芯片的输入电压0～42V，最大输出电流1A。更进一步的，电源电路中包含一个3.3F的法拉电容，可以存储电能，在电表接口掉电之后给模块中的其它电路提供电源。电源电路也可以采用电池等其他方式供电。
如图2所示，由于本实用新型的停电检测及告警通信模块采用LoRa技术，LoRa通信技术具有远距离通信的特点，在一个台区只需将部分电能表的无线通信模块替换为本实用新型的停电监测及告警通信模块，即可实现在停电之后将停电信息上报至供电所的集中器。本实用新型的基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块的工作方法如下：
MCU通过FSK通信电路实现与其他现存的微功率无线通信模块进行RF MESH组网通信；
MCU电路同时监测LoRa通信电路的接收信号；
当掉电检测电路检测到电表接口的直流电源和交流电源掉均电之后，或者FSK通信电路接收到其它微功率无线通信模块发送来的掉电信息后，MCU电路控制Lora通信电路发送停电告警信息，周边电表的Lora通信模块接收到停电告警信息之后立即进行转发，将停电信息进行上报。
本实用新型的通信模块具有停电检测及停电告警功能，可以与现场已大量安装的符合国家电网、南方电网规范的不具备停电告警上报功能的电能表兼容，通过将一个台区内部分电能表内的通信模块更换为本实用新型的通信模块，即可通过LoRa通信技术实现停电告警信息上报，极大的降低了改造成本和施工难度，可使电力企业及时获取故障信息并采取应对措施，提高用户的满意度。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的范围之中。
Claims (7)
1.基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块，其特征在于，包括：
MCU，所述MCU与电表接口相连；
与所述MCU相连的掉电检测电路，所述掉电检测电路与电表接口相连，用于检测电表接口的直流电源和交流电源的掉电信息；
与所述MCU相连的LoRa通信电路，所述LoRa通信电路与第一天线相连；
与所述MCU相连的FSK通信电路，所述FSK通信电路与第二天线相连；
为所述MCU、LoRa通信电路及FSK通信电路供电的电源电路。
2.如权利要求1所述的基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块，其特征在于：所述电源电路与电表接口相连，从电表处获取电能。
3.如权利要求1所述的基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块，其特征在于：所述MCU采用瑞萨公司型号为R7F0C014的芯片，所述MCU通过UART接口与电表接口连接，通过一路SPI接口与LoRa通信电路相连，通过另一路SPI接口与FSK通信电路相连。
4.如权利要求1或3所述的基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块，其特征在于：所述MCU还包括用于数据及程序存储的Flash芯片。
5.如权利要求1所述的基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块，其特征在于：所述LoRa通信电路为Semtech公司型号为Sx1278或者Sx1276的通信芯片。
6.如权利要求1所述的基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块，其特征在于：所述FSK通信电路为ON Semiconductor公司型号为AX5043的芯片。
7.如权利要求2所述的基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块，其特征在于：所述电源电路包括用于进行电压转换的DC-DC转换芯片和用于存储电能的法拉电容。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201921229573.6U CN210488765U (zh) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | 基于LoRa技术的停电监测及告警通信模块 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112003671A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-27 | 成都华日通讯技术股份有限公司 | 无线作弊信号综合监测与干扰系统 |
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