CN2676153Y - 一种无线集中抄表装置 - Google Patents
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Abstract
对电水煤气等电子表具数据的无线集中抄表装置的智能传输器，包括微处理器芯片、外设存储器，微处理器的串行口、射频通信模块、微处理器相应数据、地址、控制口连接通讯芯片和外设存储器，通讯芯片数据输入口连接电子表具的数据输出端。数据集中器包括微处理器、电子存储盘、内存、串行接口、并行口、LCD显示器接口、射频通信模块，其特征是微处理器相应数据、地址、控制口连接射频通信模块、电子存储盘、内存、串行接口、并行口、LCD显示器接口。本实用新型体积小、重量轻、可靠性好、开发费用低、开发周期短、生产费用较低。
Description
一、技术领域
本实用新型涉及一种对电水煤气等电子表具数据的无线集中抄表装置，尤其是无线集中抄表装置中的智能传输器及与之配用的数据集中器。
二、背景技术
目前市场上电力(也包括对水、燃气)自动抄表技术多样化：有总线、载波、红外、工频、超窄带(UNB)等，抄表方式也呈多样化：有单表、多表等。系统功能逐步完善：除抄表外，还具有线损统计、用电考核、远程控制、自动收费并与银行联网等。
目前各类抄表系统存在如下缺点：
1)、总线抄表系统存在如下缺点：1、施工布线工作量大，网线易受人为破坏。2、线路损坏后，故障点不易查找，易受雷击和过电压的影响。
2)、载波模块抄表系统的缺点：1、高频载波信号只能在一个台区内传输，无法跨台区传送信号。2、载波信号易受干扰，实现全天候对电能表的可靠抄收比较困难。3、由于单表模块尺寸和成本的限制，使得在软件和硬件上，很难进一步提高模块的可靠性和稳定性。
3)、红外抄表系统的缺点：抄表时需由工作人员到现场，用掌上机抄收采集器中存储的电能表数据，然后返回主站。
4)、工频抄表系统的缺点：易受谐波干扰的影响，且需要较大的注入功率。
总体而言，现有对电水煤气等电子表具数据的无线集中抄表装置比较复杂，集成度不够，不利用模块化生产和安装，也会影响到类似装置工作的可靠性。典型的可参照中国专利98111154。
三、发明内容
本实用新型目的是：提供一种集成式对电水煤气等电子表具数据的无线集中抄表装置，包括直接采集电水煤气等电子表具数据智能传输器及其相配合使用的数据集中器，且工作稳定可靠，克服现有的集中抄表技术的不足。
系统构成与典型组网图
本装置主要是智能传输器、数据集中器集中多个智能传输器的数据并在系统应用软件平台上工作。
本实用新型智能传输器装置通信系统采用了工作在433M开放频段的单片无线收发一体芯片nRF401，采用小功率信号覆盖，符合FCC规定ISM频段技术要求，通过链式/星型拓扑组网结构可以实现小区内或高层楼宇内无线可靠传送。
本装置还采用了慢速跳频的方式，从而可以避开某些频段的干扰，使系统可靠工作。本系统可以根据现场不同的通信情况灵活组网。一般在层面积不大的高层建筑使用简单的链式连接。在层面积较大或者小区内使用星型加链式结构，如在每一幢多层建筑设置一个中心节点(智能传输器内置相应的应用软件可用作中心节点)，每个单元的智能收发器将数据传给中心单元，各幢楼的中心单元再以链式连接方式将数据送至小区数据集中器。
由于本系统发射功率很小，当用电小区占地面积较大或者通信环境复杂时，可由本系统灵活的组网方式解决了传统无线系统必须使用大功率或者体积庞大的天线系统才能解决的问题。从而可以利用微功率、内置天线完成大范围内的通信组网。
智能传输器：
本实用新型智能无线集中抄表装置，包括微处理器芯片、外设存储器，微处理器的串行口、射频通信模块、微处理器相应数据、地址、控制口连接通讯芯片和外设存储器，通讯芯片数据输入口连接电子表具的数据输出端。
本实用新型的进一步改进是设有微处理器脉冲输入接口模块，并设有光电隔离耦合器，用于接收脉冲式电能表信号，并可另设看门狗复位电路、显示器和键盘。外设存储器存通信协议和电能表电量等参数，存储器选用电擦除可编程存储器EEPROM 24C16作辅助存储器，它能在应用系统中进行在线改写，并能在断电情况下保存数据而不需保护电源。
智能传输器用于完成电能表电量数据的采集、数据存储、数据转发、无线组网通信等功能。可直接连接32块脉冲电表连接或通过485口与最多达32块数字电表连接。内含FLASH ROM，可在停电保持数据不丢失。智能传输器设计特点：低生产成本、高可靠性、低研发费用、开发周期短、生产投资少、结构灵活，调试方便。
数据集中器，包括微处理器、电子存储盘、内存、串行接口、并行口、LCD显示器接口、射频通信模块、微处理器相应数据、地址、控制口连接射频通信模块、电子存储盘、内存、串行接口、并行口、LCD显示器接口。
数据集中器是以一块ALL-IN-ONE饼干电脑为核心(图中虚框部分)，具有体积小、重量轻、功能强、可靠性好、整机结构简单、开发周期短等特点。本实用新型特点：体积小、重量轻、可靠性好、开发费用低、开发周期短、生产费用较低。
四、附图说明
图1本实用新型简单级连方式示意图
图2本实用新型星状网级联方式
图3本实用新型组网示意图
图4为本实用新型电路结构图
图5为本实用新型智能传输器与数据集中器通信数据流程流程图
图6为本实用新型智能传输器接收电能表数据流程图
图7为数据集中器电路结构图
图8为数据集中器抄收数据流程图
图1、2、3中各种网级联方式中
●：数据集中器
○：智能传输器
□：电能表
无线链路
图4所不：
微处理器：电路中选用89C52单片机，它内部有flashROM(足够本仪器用来存储程序)和256byte RAM和丰富的I/O口。
射频通信模块：电路中选用单片无线收发一体芯片nRF401，它可以直接接单片机串口使用，数据无需曼彻斯特编码，可直接传输串口数据，效率高。应用及编程非常简单，传送的效率很高，标称速率就是实际速率，因为串口对大家来说是再熟悉不过的了，编程也很方便。外围元件仅10个左右，无需声表滤波器、变容管等昂贵的元件，只需要便宜且易于获得的4MHz晶体，收发天线合一。
特点：1)工作频率为国际通用的数传频段
2)FSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合
3)采用PLL频率合成技术，频率稳定性极好。
4)灵敏度高，达到-105dBm
5)功耗小，接收待机状态仅为8uA
6)最大发射功率达+10dBm
7)低工作电压(2.7V～5.2V)，可满足低功耗设备的要求
8)具有多个频道，可方便地切换工作频率
9)工作速率最高可达20Kbit/S(nRF401)
10)仅外接一个晶体和几个阻容、电感元件，基本无需调试
11)由于采用了低发射功率、高接收灵敏度的设计，使用无需申请许可证，开阔地的使用距离最远可达1000米485接口模块：选用MAX485转换芯片，完成微处理器与数字电能表的接口电平转换与通信，单5V工作电压，可挂接32块数字电能表。脉冲输入接口模块：可根据需要灵活扩展，分8，16，24，32通道，带光电隔离，用于接收脉冲式电能表信号。
存储器：为了保存通信协议和电能表电量等参数，选用电擦除可编程存储器EEPROM 24C16作辅助存储器，它能在应用系统中进行在线改写，并能在断电情况下保存数据而不需保护电源，另外，它为串行读写方式，只占用单片机2个I/O口。RAM用作缓冲数据存储。
显示器和键盘：本装置有足够的I/O口和CPU时间，采用14条单片机I/O口直接驱动6位共阳极动态LED显示器，按键也用I/O口直接工作，降低了系统成本。工作时只有显示命令到达时显示器才工作，以降低功耗。
看门狗即“Watch Dog”电路
设计中还采用555振荡电路及74LS123单稳态触发器，构成了一个简易的看门狗电路(也可使用单片看门狗电路MA813L)，使系统具有自恢复功能。即使系统受到干扰程序跑飞，看门狗电路可使单片机复位，系统自动恢复。
电源：智能传输器所有模块设计采用直流单5V供电，结构简单，低成本。智能传输器与数据集中器通信数据流程流程
数据集中器
数据集中器是系统的核心，一般一个小区安装一套。主要负责将小区内的电量数据汇总统计，最多可接64个智能传输器，并可通过市话线路、GSM或者300M无线数传机定时向供电局集抄系统数据库上报数据。
数据集中器结构框图如图7所示：
数据集中器是以一块ALL-IN-ONE饼干电脑为核心(图中虚框部分)，具有体积小、重量轻、功能强、可靠性好、整机结构简单、开发周期短等特点。包括CPU(选用486以上芯片)、电子盘(选用8M以上、用于存储操作系统、应用程序、数据)、内存(32M以上)、2个串行接口(一个串行口和一个并行口用于控制和与射频模块通信、另一个串行口用作与电力监控设备接口(TTL))、1个并行口、1个10M/100M网口、1个USB接口、硬盘接口(根据数据量情况选择外挂硬盘大小)、软驱接口和LCD显示器接口。系统特点：体积小、重量轻、可靠性好、开发费用低、开发周期短、生产费用较低。
数据集中器抄收数据流程如流程图所示：
监控软件功能
●用户数据库管理，包括用户信息、电表参数、峰谷计费周期设定等。
●历史库管理，可存储一年以上的用户电量数据。
●统计报表，可根据设定的模板定时或召唤产生各种统计报表。
●通信模块，根据系统数据远传所选用的不同模块(市话/GSM/无线扩频电台)定时或由位于供电局的主集抄系统召唤上送各用户电量数据。
Claims (4)
1、无线集中抄表装置中的智能传输器，其特征是包括微处理器芯片、外设存储器，微处理器的串行口、射频通信模块组成，微处理器相应数据、地址、控制口连接串行接口，由串行接口再连接射频通信模块，微处理器相应数据、地址、控制口同时连接外设存储器，通信模块的通讯芯片数据输入口连接电子表具的数据输出端。
2、由权利要求1所述的无线集中抄表装置中的智能传输器，其特征是另设有微处理器脉冲输入接口模块，并设有光电隔离耦合器，用于接收脉冲式电能表信号。
3、由权利要求1所述的无线集中抄表装置中的智能传输器，其特征是存储器选用电擦除可编程存储器EEPROM 24C16作辅助存储器。
4、由权利要求1所述的无线集中抄表装置中的智能传输器，其特征是采用微处理器I/O口直接驱动共阳极动态LED显示器。
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|---|---|---|---|
| CN03222438.9U CN2676153Y (zh) | 2003-06-03 | 2003-06-03 | 一种无线集中抄表装置 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105206009A (zh) * | 2014-06-10 | 2015-12-30 | 莱芜科泰电力科技有限公司 | 新型智能水表自动抄表装置 |
| CN106023568A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-10-12 | 大连理工大学 | 一种智能抄表控制系统及方法 |
| CN110836990A (zh) * | 2018-08-16 | 2020-02-25 | 云丁智能科技（北京）有限公司 | 一种电量计费系统、方法及相关装置 |
| US11496335B2 (en) * | 2020-10-16 | 2022-11-08 | Dominant Technologies (Singapore) Pte Ltd | Dynamically addressable daisy-chained serial communication with configurable physical layer interfaces |
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2003
- 2003-06-03 CN CN03222438.9U patent/CN2676153Y/zh not_active Expired - Fee Related
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