CN213399970U - 一种国网电表数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种国网电表数据采集装置，包括：485通信电路和脉冲调制电路，分别用于接收第一数据采集指令信号和生成调制信号；逻辑控制电路，其输入端分别连接所述485通信电路和脉冲调制电路的输出端，用于接收所述第一数据采集指令信号和所述调制信号，并对接收的信号进行逻辑运算，以生成第二数据采集指令信号；红外发送电路，用于接收所述第二数据采集指令信号并发送至国网电表；红外接收电路，用于接收国网电表响应于所述第二数据采集指令信号的国网电表数据，并将所述国网电表数据发送至所述逻辑控制电路；所述逻辑控制电路将接收到的国网电表数据发送至所述485通信电路，以供485通信电路将国网电表数据向外发送。

Description

一种国网电表数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及电表数据管理领域，特别是涉及一种国网电表数据采集装置。

背景技术

随着电力市场化程度的提高和电力体制改革的深入推进，对企业、商业等电力用户的用电数据进行采集变得日益迫切。传统的用电数据采集系统一般由国网公司建设，并采用国网公司的智能电表设备将用电数据直接传输到国网公司的系统上。并且国网公司的计量装置采取了防窃电的措施，无法通过有线接入等传统方式获得用电数据，同时国网公司系统为内部系统，不能为第三方的数据接口提供服务。

目前市场上有两种方法解决上述问题。第一种方法是加装智能电表。但是智能电表设备成本比较高昂，而且在加装的过程中接线比较复杂，需要具有专业资质的人员进行施工，人工成本也比较高。且每个智能电表都会有误差，可能会造成再次采集的数据和国网公司采集的数据不一致。第二种方法是采用红外抄表。红外抄表可以读取到国网电表采集的数据，且避免了强电的接线。但市面上大多数的智能红外采集装置体积庞大，不利于安装在空间比较狭小的电表数据采集箱内，且智能红外采集装置采用了MCU和各种通讯模块，存在成本过高和资源浪费的问题。此外，智能红外采集装置安装时比较分散，不利于统一供电和管理，加大了安装的难度；装置数据上传模式固定，不利于自由组网。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种结构简单、造价便宜、体积小巧且安装方便的国网电表数据采集装置。

为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型提供一种国网电表数据采集装置，包括：485通信电路和脉冲调制电路，分别用于接收第一数据采集指令信号和生成调制信号；逻辑控制电路，其输入端分别连接所述485通信电路和脉冲调制电路的输出端，用于接收所述第一数据采集指令信号和所述调制信号，并对接收的信号进行逻辑运算，以生成第二数据采集指令信号；红外发送电路，其输入端电性连接所述逻辑控制电路的输出端，并与国网电表通信连接；用于接收所述第二数据采集指令信号并发送至国网电表；红外接收电路，与国网电表通信连接，且其输出端电性连接所述逻辑控制电路；用于接收国网电表响应于所述第二数据采集指令信号的国网电表数据，并将所述国网电表数据发送至所述逻辑控制电路；所述逻辑控制电路将接收到的国网电表数据发送至所述485通信电路，以供485通信电路将国网电表数据向外发送。

在本实用新型较佳的实施方式中，所述逻辑控制电路接收所述第一数据采集指令信号和所述国网电表数据，并生成控制信号来控制所述485通信电路的通信模式。

在本实用新型较佳的实施方式中，所述装置还包括：RJ45接口电路，与所述485通信电路连接，用于装置的并联和组网。

在本实用新型较佳的实施方式中，所述脉冲调制电路包括：脉冲调制芯片，包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚；所述脉冲调制芯片通过第四引脚将生成的调制信号发送至所述逻辑控制电路；晶体振荡器，其一端与所述第一引脚连接，另一端与第二引脚和第三引脚连接；第一电阻，与所述晶体振荡器并联，且两端分别通过第一电容和第二电容接地；第三电容，其两端分别与所述第五引脚和第六引脚连接，且第五引脚连接电源端，第六引脚接地。

在本实用新型较佳的实施方式中，所述逻辑控制电路包括：逻辑控制芯片，包括第七引脚、第八引脚、第九引脚、第十引脚、第十一引脚；其中，第七引脚与所述485通信电路连接以接收所述第一数据采集指令信号；第八引脚与所述脉冲调制电路连接以接收所述调制信号；第十引脚与所述红外接收电路连接以接收所述国网电表数据；所述逻辑控制芯片对第七引脚和第八引脚接收的信号进行逻辑运算，并通过第九引脚向所述红外发送电路发送所述第二数据采集指令信号；所述逻辑控制芯片对第七引脚和第十引脚接收的信号和数据进行逻辑运算，并通过第十一引脚向所述485通信电路发送控制信号以改变其通信模式，并将接收的国网电表数据发送到485通信电路。

在本实用新型较佳的实施方式中，所述485通信电路包括：485芯片，包括第十二引脚、第十三引脚、第十四引脚、第十五引脚、第十六引脚、第十七引脚；其中，所述485芯片通过第十二引脚向所述逻辑控制电路发送第一数据采集指令信号，通过第十五引脚接收所述逻辑控制电路发送的所述国网电表数据，并通过第十六引脚和第十七引脚将接收的国网电表数据向外输出；通信开关三极管，其集电极与所述485芯片的第十三引脚和第十四引脚连接，并通过第二电阻接电源端；所述通信开关三极管的发射极接地，且其基极通过第三电阻与所述逻辑控制电路连接。

在本实用新型较佳的实施方式中，所述红外发送电路包括：红外光电二极管，其正极连接电源端；红外发射开关三极管，其集电极与所述红外光电二极管的负极连接，其基极通过第四电阻与所述逻辑控制电路连接，其发射极接地。

在本实用新型较佳的实施方式中，所述红外接收电路包括：红外接收芯片，通过其输出引脚向所述逻辑控制电路发送所述国网电表数据。

在本实用新型较佳的实施方式中，所述装置包括供电单元，用于为装置内各个电路供电。

在本实用新型较佳的实施方式中，所述装置可拆卸式安装于国网电表。

如上所述，本实用新型涉及的国网电表数据采集装置，具有以下有益效果：采用了数模电路实现了红外信号到485通信信号的转换，结构和原理比较简单、造价便宜、体积小巧且安装方便，可粘贴在国网电表上使用；采用透明传输的方式、组网相对灵活；可自适应1200和2400的波特率，减少了使用过程中的配置环节；通过485通信电路可以和DTU、串口服务器、LoRa等通讯方式相结合，也可以把数据直接传给电脑、PLC等设备，提高了装置通讯和数据存储的灵活性；采用RJ45接口电路，可实现装置的插拔式接线，从而使装置的接线变得更简单、更便于装置的并联和组网，并有利于实现多个数据采集装置和国网电表数据的集中管理，降低了多个国网电表的数据采集成本。

附图说明

图1显示为本实用新型一实施例的一种国网电表数据采集装置的结构示意图。

图2显示为本实用新型一实施例的脉冲调制电路的原理图。

图3显示为本实用新型一实施例的逻辑控制电路的原理图。

图4显示为本实用新型一实施例的485通信电路的原理图。

图5显示为本实用新型一实施例的红外发送电路的原理图。

图6显示为本实用新型一实施例的红外接收电路的原理图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的的情况下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

本实用新型提供一种国网电表数据采集装置，用于解决现有采集装置结构复杂、安装不便且成本较高的技术问题。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1所示为本实用新型一实施例的一种国网电表数据采集装置的结构示意图，包括：485通信电路11、脉冲调制电路12、逻辑控制电路13、红外发送电路14和红外接收电路15，可具体表述如下：

485通信电路11用于接收外部设备发送的第一数据采集指令信号，从而开始本装置对国网电表16的数据采集。485通信电路11包括隔离型电路和非隔离型通信电路，其中非隔离型通信电路具有结构简单、成本低廉的优点，而隔离型通信电路具有抗干扰和稳定性高的优点。在一些示例中，485通信电路11可选用MAX485芯片、SP485R芯片、SN75LBC184芯片等芯片进行485通信。

脉冲调制电路12用于生成调制信号，所述调制信号用于对所述第一数据采集指令信号进行调制，从而获得国网电表的红外通信部分能够接收到的信号，即38kHz的信号。所述脉冲调制电路12包括模拟脉冲调制电路和数字脉冲调制电路，分别对应生成模拟调制信号和数字调制信号。其中，模拟脉冲调制信号具有电路简单、不需要专门的信号处理器、具有更高的分辨率和信息密度、以及不存在量化误差的优点；数字脉冲调制信号具有抗噪声能力强、鲁棒性高、灵活性高以及安全性好的优点。

逻辑控制电路13的输入端分别连接所述485通信电路11和脉冲调制电路12的输出端，用于接收所述第一数据采集指令信号和所述调制信号，并对接收的信号进行逻辑运算，以生成第二数据采集指令信号。并且，逻辑控制电路13接收所述第一数据采集指令信号或所述国网电表数据，并生成控制信号来控制485通信电路11的通信模式，即控制485通信电路11在发送模式和接收模式之间切换。

红外发送电路14的输入端电性连接逻辑控制电路13的输出端，并与国网电表16通信连接；用于接收所述第二数据采集指令信号并发送至国网电表16。具体的，红外发送电路14包括：红外光电二极管，其正极连接电源端；红外发射开关三极管，其集电极与所述红外光电二极管的负极连接，其基极通过第四电阻与所述逻辑控制电路13连接，其发射极接地。

红外接收电路15与国网电表16通信连接，且其输出端电性连接逻辑控制电路13；用于接收国网电表16响应于所述第二数据采集指令信号的国网电表数据，并将所述国网电表数据发送至逻辑控制电路13；逻辑控制电路13将接收到的国网电表数据发送至485通信电路11，以供485通信电路11将国网电表数据向外发送。

在本实施例较佳的实施方式中，所述国网电表数据采集装置还包括RJ45接口电路(未图示)。RJ45接口电路与485通信电路11连接，可实现装置的插拔式接线，从而使装置的接线变得更简单、更有利于装置的并联和组网。并且外部设备也可以通过RJ45接口电路为装置供电或与装置进行485通信。在需要对多个国网电表进行数据采集的情况下，可以通过网线分线器将多个采集装置并联，再将多个采集装置连接到同一个传输或存储设备，从而方便了对国网电表数据及其采集装置的集中管理，并降低了多个国网电表的数据采集成本。

图2所示为本实用新型一实施例的脉冲调制电路的原理图，包括：脉冲调制芯片U1、晶体振荡器X1、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3。其中，脉冲调制芯片U1上设有第一引脚(21)、第二引脚(22)、第三引脚(23)、第四引脚(24)、第五引脚(25)和第六引脚(26)。晶体振荡器X1的一端与第一引脚(21)连接，另一端与第二引脚(22)和第三引脚(23)连接。第一电阻R1与晶体振荡器X1并联，且两端分别通过第一电容C1和第二电容C2接地GND。第三电容C3的两端分别与第五引脚(25)和第六引脚(26)连接，且第五引脚(25)连接电源端VCC，第六引脚接地。

图3所示为本实用新型一实施例的逻辑控制电路的原理图，包括逻辑控制芯片U2，其上设有第七引脚(31)、第八引脚(32)、第九引脚(33)、第十引脚(34)和第十一引脚(35)。其中，第七引脚(31)与485通信电路连接以接收所述第一数据采集指令信号；第八引脚(32)与脉冲调制电路12连接以接收所述调制信号；第十引脚(34)与红外接收电路15连接以接收所述国网电表数据；电源引脚(36)和接地引脚(37)分别与电源端和接地端连接。并且，逻辑控制芯片U2对第七引脚(31)和第八引脚(32)接收的信号进行逻辑运算，并通过第九引脚(33)向红外发送电路14发送所述第二数据采集指令信号。并且，逻辑控制芯片U2对第七引脚(31)和第十引脚(34)接收的信号和数据进行逻辑运算，并通过第十一引脚(35)向485通信电路11发送控制信号以改变其通信模式，并将接收的国网电表数据发送到485通信电路11。

图4所示为本实用新型一实施例的485通信电路的原理图，包括485芯片U3和通信开关三极管(Q2)。485芯片U3上设有第十二引脚(RO)、第十三引脚(RE)、第十四引脚(DE)、第十五引脚(DI)、第十六引脚(B)、第十七引脚(A)；其中，485芯片U3通过第十二引脚(RO)向逻辑控制电路13发送第一数据采集指令信号，通过第十五引脚(DI)接收逻辑控制电路13发送的所述国网电表数据，并通过第十六引脚(B)和第十七引脚(A)将接收的国网电表数据向外输出。通信开关三极管Q2的集电极与485芯片U3的第十三引脚(RE)和第十四引脚(DE)连接，并通过第二电阻R2接电源端VCC；通信开关三极管Q2的发射极接地，且其基极通过第三电阻R3与逻辑控制电路13的第十一引脚(35)连接，从而接收逻辑控制电路从该引脚发出的控制信号以改变通信开关三极管Q2的通断，从而改变485芯片U3的通信状态。

图5所示为本实用新型一实施例的红外发送电路的原理图，包括：红外光电二极管LD1，其正极连接电源端VCC；还包括红外发射开关三极管Q1，其集电极与红外光电二极管LD1的负极连接；并且红外发射开关三极管Q1的基极通过第四电阻R4与逻辑控制电路13的第九引脚(33)连接，红外发射开关三极管Q1的发射极接地，从而逻辑控制电路通过第九引脚(33)控制红外发送电路向国网电表发送所述第二数据采集指令信号。

图6所示为本实用新型一实施例的红外接收电路的原理图，包括：红外接收芯片U4，通过其输出引脚OUT向逻辑控制电路13发送所述国网电表数据。具体的，图6所示红外接收芯片U4包括电源引脚61、接地引脚62和输出引脚OUT；输出引脚OUT通过第五电阻R5与电源端连接；并且输出引脚OUT与逻辑控制电路13的第十引脚(34)连接以向逻辑控制电路发送国网电表数据。

本实施例较佳的实施方式中，所述国网电表数据采集装置包括供电单元(未图示)，用于为装置内各个电路供电。可选的，所述供电单元包括干电池、蓄电池、锂电池、太阳能电池板、电源模块、电源IC等中的任一种或多种的组合，本实施例不作限定。

本实施例较佳的实施方式中，所述国网电表数据采集装置可拆卸式安装于国网电表。具体的，可拆卸的方式包括螺纹连接、卡合连接、粘结连接、卡扣连接、铰接连接等方式中的任意一种或多种的组合。本实施例将国网电表数据采集装置可拆卸地设于国网电表上，方便该数据采集装置的检修、维护和更换，也便于装置的独立生产和销售。

综上所述，本实用新型采用了数模电路实现了红外信号到485通信信号的转换，结构和原理比较简单、造价便宜、体积小巧且安装方便，可粘贴在国网电表的红外通信模块处使用；本实用新型的数据传输采用透明传输的方式、组网相对灵活，通过485通信电路可以和DTU、串口服务器、LoRa等通讯方式相结合，也可以把数据直接传给电脑、PLC等设备；采用RJ45接口电路，可实现装置的插拔式接线，从而使装置的接线变得更简单、更有利于装置的并联和组网，并有利于实现多个数据采集装置和多个国网电表数据的集中管理，降低了多个国网表数据采集的成本；可自适应1200和2400的波特率，减少了使用过程中的配置环节。因此，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种国网电表数据采集装置，其特征在于，包括：

485通信电路和脉冲调制电路，分别用于接收第一数据采集指令信号和生成调制信号；

逻辑控制电路，其输入端分别连接所述485通信电路和脉冲调制电路的输出端，用于接收所述第一数据采集指令信号和所述调制信号，并对接收的信号进行逻辑运算，以生成第二数据采集指令信号；

红外发送电路，其输入端电性连接所述逻辑控制电路的输出端，并与国网电表通信连接；用于接收所述第二数据采集指令信号并发送至国网电表；

红外接收电路，与国网电表通信连接，且其输出端电性连接所述逻辑控制电路；用于接收国网电表响应于所述第二数据采集指令信号的国网电表数据，并将所述国网电表数据发送至所述逻辑控制电路；所述逻辑控制电路将接收到的国网电表数据发送至所述485通信电路，以供485通信电路将国网电表数据向外发送。

2.根据权利要求1所述的国网电表数据采集装置，其特征在于，所述逻辑控制电路接收所述第一数据采集指令信号和所述国网电表数据，并生成控制信号来控制所述485通信电路的通信模式。

3.根据权利要求1所述的国网电表数据采集装置，其特征在于，所述装置还包括：

RJ45接口电路，与所述485通信电路连接，用于装置的并联和组网。

4.根据权利要求1所述的国网电表数据采集装置，其特征在于，所述脉冲调制电路包括：

脉冲调制芯片，包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚；所述脉冲调制芯片通过第四引脚将生成的调制信号发送至所述逻辑控制电路；

晶体振荡器，其一端与所述第一引脚连接，另一端与第二引脚和第三引脚连接；

第一电阻，与所述晶体振荡器并联，且两端分别通过第一电容和第二电容接地；

第三电容，其两端分别与所述第五引脚和第六引脚连接，且第五引脚连接电源端，第六引脚接地。

5.根据权利要求1所述的国网电表数据采集装置，其特征在于，所述逻辑控制电路包括：

逻辑控制芯片，包括第七引脚、第八引脚、第九引脚、第十引脚、第十一引脚；其中，第七引脚与所述485通信电路连接以接收所述第一数据采集指令信号；第八引脚与所述脉冲调制电路连接以接收所述调制信号；第十引脚与所述红外接收电路连接以接收所述国网电表数据；所述逻辑控制芯片对第七引脚和第八引脚接收的信号进行逻辑运算，并通过第九引脚向所述红外发送电路发送所述第二数据采集指令信号；所述逻辑控制芯片对第七引脚和第十引脚接收的信号和数据进行逻辑运算，并通过第十一引脚向所述485通信电路发送控制信号以改变其通信模式，并将接收的国网电表数据发送到485通信电路。

6.根据权利要求1所述的国网电表数据采集装置，其特征在于，所述485通信电路包括：

485芯片，包括第十二引脚、第十三引脚、第十四引脚、第十五引脚、第十六引脚、第十七引脚；其中，所述485芯片通过第十二引脚向所述逻辑控制电路发送第一数据采集指令信号，通过第十五引脚接收所述逻辑控制电路发送的所述国网电表数据，并通过第十六引脚和第十七引脚将接收的国网电表数据向外输出；

通信开关三极管，其集电极与所述485芯片的第十三引脚和第十四引脚连接，并通过第二电阻接电源端；所述通信开关三极管的发射极接地，且其基极通过第三电阻与所述逻辑控制电路连接。

7.根据权利要求1所述的国网电表数据采集装置，其特征在于，所述红外发送电路包括：

红外光电二极管，其正极连接电源端；

红外发射开关三极管，其集电极与所述红外光电二极管的负极连接，其基极通过第四电阻与所述逻辑控制电路连接，其发射极接地。

8.根据权利要求1所述的国网电表数据采集装置，其特征在于，所述红外接收电路包括：

红外接收芯片，通过其输出引脚向所述逻辑控制电路发送所述国网电表数据。

9.根据权利要求1所述的国网电表数据采集装置，其特征在于，所述装置包括供电单元，用于为装置内各个电路供电。

10.根据权利要求1所述的国网电表数据采集装置，其特征在于，所述装置可拆卸式安装于国网电表。

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