CN214794997U - 基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，包括相互通信的电能表和集中器，所述的电能表包括计量芯片及连接于所述计量芯片的第一WaveMesh通讯模块，所述的集中器包括处理器及连接于所述处理器的第二WaveMesh通讯模块，所述的电能表与所述的集中器通过所述第一WaveMesh通讯模块和第二WaveMesh通讯模块通讯连接。本实用新型的优点在于：使用WaveMesh通讯，可以实现大规模，大范围的高可靠无线通讯，使得单个集中器可高效管辖大量的分布式电能表。
Description
技术领域
本实用新型属于电能表技术领域，尤其是涉及一种基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统。
背景技术
电子式电能表经过多年的发展，已具有多种不同通讯方式的，但是无论是有线还是无线通讯，在应用中存在弊端。例如有线通讯存在分散布局时布线难，抗环境干扰难的缺点；而无线通讯不论是基于电信运营商基站的通讯还是基于免费ISM频段的通讯，均存在覆盖和承载能力有限或基础费用高的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种能够基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统。
为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
一种基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，包括相互通信的电能表和集中器，所述的电能表包括计量芯片及连接于所述计量芯片的第一WaveMesh通讯模块，所述的集中器包括处理器及连接于所述处理器的第二WaveMesh通讯模块，所述的电能表与所述的集中器通过所述第一WaveMesh通讯模块和第二WaveMesh 通讯模块通讯连接。
在上述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统中，所述的电能表与所述的集中器之间构成以多个电能表为节点、至少一个集中器为网关的树形网络通讯结构。
在上述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统中，所述的电能表被配置为相互之间可进行数据中级转发和路由但不能直接通信的中继路由。
在上述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统中，所述电能表的计量芯片还具有用于设备本地维护的第一本地维护通讯模块。
在上述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统中，所述的第一本地维护通讯模块包括TTL通讯模块。
在上述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统中，所述的计量芯片通过GND接口、RXD接口和TXD接口连接所述的TTL 通讯模块，且所述TTL通讯模块的电源接口连接于所述的TXD接口。
在上述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统中，所述的处理器还连接有用于与云服务器通讯的云通讯模块；
所述的处理器还连接有用于设备本地维护的第二本地维护通讯模块。
在上述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统中，所述的云通讯模块包括4G通讯模块；
所述的第二本地维护通讯模块包括RS485通讯模块。
在上述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统中，所述的第一WaveMesh通讯模块与所述的计量芯片之间具有电气隔离电路；
所述处理器的开关电源采用隔离型开关电源，且所述的第二 WaveMesh通讯模块具有外置天线。
在上述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统中，所述的计量芯片包括基于Cortex-M0内核的SOC计量芯片；
所述的处理器包括Cortex-M3内核的STM32处理器。
本实用新型的优点在于：
1、使用WaveMesh通讯，可以实现大规模，大范围的高可靠无线通讯，使得单个集中器可高效管辖大量的分布式电能表。
2、引入4G通讯，进一步优化上行任务响应速度，并得益于运营商广泛的基站布置，使得网络通讯高效可靠；
3、电能表与集中器之间使用支持中继转发的树形网络结构，可有效提升网络覆盖能力和网络容量，理论设备数无上限，可轻松承载“万”量级设备的稳定运行；
4、采用三线制TTL通讯，简化外部有线通讯接口，同时省略 VCC，可有效避免由于接线错误导致设备损坏的弊端。
附图说明
图1是本实用新型预付费电能表终端系统的系统结构框图。
图2是本实用新型预付费电能表终端系统中电能表的电路结构框图；
图3是本实用新型预付费电能表终端系统中集中器的电路结构框图；
图4是本实用新型WaveMesh网络的瓦部分可以拓扑示意图；
附图标记：电能表1；计量芯片11；第一WaveMesh通讯模块 12；TTL通讯模块13；按键14；电压采样电路15；电流采样电路 16；LCD显示电路17；第一存储电路18；第一备用电池19；供电电源20；集中器2；处理器21；第二WaveMesh通讯模块22；4G 通讯模块23；RS485通讯模块24；第二存储电路25；开关电源 26；时钟模块27；第二备用电池28；LED指示电路29。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例公开了一种基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，包括相互通信的电能表1和集中器2。
具体地，本实施例的电能表1采用专用电能计量SOC芯片，基于Cortex-M0内核的SOC计量芯片11，可简化系统设计，增肌阿基程度，提高系统稳定性，实现高速可靠运行，并可提供高精度计量参数和用电信息。同时内置了60A的磁保持继电器，能够在必要的情况下(欠费、过载等)，及时地断开后端负载。电流采样使用和继电器一体化设计的分流器方案。计量芯片11连接有第一WaveMesh通讯模块12和TTL通讯模块13，第一WaveMesh通讯模块12用于与集中器2的数据交换，TTL通讯模块用于设备本地维护。并且第一WaveMesh通讯模块12和TTL通讯模块13均通过电气隔离电路与计量芯片11连接，使得外置天线得以安全使用，进一步优化无线通讯性能，同时可自由选择更换天线。并且计量芯片11通过GND接口、RXD接口和TXD接口三个接口连接于 TTL通讯模块13，TTL通讯模块13的电源接口连接于计量芯片的 TXD接口，通过TXD信号线上的微弱能量为第一通讯模块13供电，省去了VCC供电线，简化电路和接口。
此外，如图2所示，电能表1由供电电源20供电，计量芯片 11还连接有按键14、电压采样电路15、电流采样电路16、LCD 显示电路17、第一存储电路18和第一备用电池19。备用电池可在电能表无市电情况下维持时钟准确运行超5年。
相应地，集中器2包括处理器21及连接于所述处理器21的第二WaveMesh通讯模块22、4G通讯模块23和RS485通讯模块 24，其中第二WaveMesh通讯模块22用于与电能表1的数据交换， RS485通讯模块24用于设备本地维护，也可以连接RS485通讯的终端设备，4G通讯模块23用于与云服务器的数据交换。优选地，这里的处理器21包括Cortex-M3内核的STM32处理器21，保证任务响应速度，保证系统高效可靠运行。
此外，如图3所示，由开关电源26为集中器2供电，且处理器21还连接有LED指示电路29、第二存储电路25和时钟模块27，且时钟模块27连接有第二备用电池28。并且，这里的开关电源26采用隔离型开关电源，且第二WaveMesh通讯模块22具有外置天线，增加了通讯的可靠性。使用4G通讯与云服务器连接，可实现更快速的数据响应，提升用户体验感。
进一步地，如图4所示，本实施例的WaveMesh网络拓扑结构采用树形结构，由节点(NODEs)和网关(ROOTs)两种设备组成，具体到本实施例，电能表1被配置为节点，集中器2被配置为网关，节点可以和网关之间进行双向数据通信，节点之间可以进行数据中继转发和路由但不能直接通信。数据传输可以由任意节点或网关发起，支持广播和单播报文。在投入使用时，可采用碰撞算法，避免无线传输中的数据丢失。采用支持中继转发的树形网络结构，可有效提升网络覆盖能力和网络容量，理论上设备数无上限，可轻松承载“万”量级设备的稳定运行。
本方案中的电能表1与集中器2采用WaveMesh通讯，亦基于免费ISM频段实现，且使用较低的频率实现较大的传输距离，得益于高效的组网性能，实现更大范围的覆盖，得益于高效的数据传输协议，实现大范围低丢包率的数据传输性能，可轻松满足万级设备量的接入。虽然实现大范围稳定通讯的方案也很多(如GPRS、NB-Iot)，但如果需要实现大范围、高可靠性、低成本的无线通讯，他们均无法满足，而本方案的WaveMesh通讯方式能够同时做到大范围、高可靠性、低成本的要求，具有其他无线通讯无法满足的优势。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了电能表1；计量芯片11；第一WaveMesh 通讯模块12；TTL通讯模块13；按键14；电压采样电路15；电流采样电路16；LCD显示电路17；第一存储电路18；第一备用电池19；供电电源20；集中器2；处理器21；第二WaveMesh通讯模块22；4G通讯模块23；RS485通讯模块24；第二存储电路25；开关电源26；时钟模块27；第二备用电池28；LED指示电路29 等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
Claims (10)
1.一种基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，包括相互通信的电能表(1)和集中器(2)，其特征在于，所述的电能表(1)包括计量芯片(11)及连接于所述计量芯片(11)的第一WaveMesh通讯模块(12)，所述的集中器(2)包括处理器(21)及连接于所述处理器(21)的第二WaveMesh通讯模块(22)，所述的电能表(1)与所述的集中器(2)通过所述第一WaveMesh通讯模块(12)和第二WaveMesh通讯模块(22)通讯连接。
2.根据权利要求1所述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，其特征在于，所述的电能表(1)与所述的集中器(2)之间构成以多个电能表(1)为节点、至少一个集中器(2)为网关的树形网络通讯结构。
3.根据权利要求2所述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，其特征在于，所述的电能表(1)被配置为中继路由。
4.根据权利要求1所述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，其特征在于，所述电能表(1)的计量芯片(11)还具有用于设备本地维护的第一本地维护通讯模块。
5.根据权利要求4所述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，其特征在于，所述的第一本地维护通讯模块包括TTL通讯模块(13)。
6.根据权利要求5所述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，其特征在于，所述的计量芯片(11)通过GND接口、RXD接口和TXD接口连接所述的TTL通讯模块(13)，且所述TTL通讯模块(13)的电源接口连接于所述的TXD接口。
7.根据权利要求1所述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，其特征在于，所述的处理器(21)还连接有用于与云服务器通讯的云通讯模块；
所述的处理器(21)还连接有用于设备本地维护的第二本地维护通讯模块。
8.根据权利要求7所述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，其特征在于，所述的云通讯模块包括4G通讯模块(23)；
所述的第二本地维护通讯模块包括RS485通讯模块(24)。
9.根据权利要求1所述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，其特征在于，所述的第一WaveMesh通讯模块(12)与所述的计量芯片(11)之间具有电气隔离电路；
所述处理器(21)的开关电源采用隔离型开关电源，且所述的第二WaveMesh通讯模块(22)具有外置天线。
10.根据权利要求1所述的基于WaveMesh通讯的预付费电能表终端系统，其特征在于，所述的计量芯片(11)包括基于Cortex-M0内核的SOC计量芯片(11)；
所述的处理器(21)包括Cortex-M3内核的STM32处理器(21)。
Priority Applications (1)
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2020
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