CN102867405A - 一种实时远程光纤抄表*** - Google Patents

Abstract

本发明公开并提供了一种实时远程光纤抄表***，该***模块化设计，灵活搭配，可以兼容现有的拓扑结构，具有通信信道利用率高、通信***投资合理、减少了重复建设、布线相对简单以及覆盖面积广等特点，并且无后续运营费用、维护费用低廉，能够最大限度地适应目前已有的远程抄表布线结构，从根本上杜绝了带宽过低造成的带宽不足以及实时性差等问题。本发明包括用电信息智能通信终端模块和用电信息智能光电模块，由近端的所述用电信息智能通信终端模块通过光纤发送指令控制远端的所述用电信息智能光电模块进行数据采集，再将所采集的数据通过光纤传回所述用电信息智能通信终端模块进行处理，最后上传至客户使用端。本发明应用于用电信息抄表领域。

Description

一种实时远程光纤抄表***

技术领域

本发明属于用电信息采集领域，尤其是涉及一种实时远程光纤抄表***。

背景技术

在当今电力抄表及工业信息数据采集过程中，对数据的实时性、高带宽以及抗干扰提出了更为苛刻的要求，如对电量、峰值、谷值、历史数据等电力数据及工业现场的温度、用电信息等数据的采集，均需要实时、快速的传输至数据汇集中心。在国内外，关于电力数据采集有着广泛的研究，提出的数据采集方法有多种，其中比较典型的主要有载波抄表、GPRS抄表以及485抄表这三种方法。

1、载波抄表：电力载波技术发展已经比较成熟，特别是低压载波抄表。优点为：一次投资、自成网络，不需要重新布线，可以节约大量的人力和材料成本，也可以使用于各种不同的场合，特别是布线比较困难的场合，而且属于电力内部资源协调，不需要借助外部资源，***运行后，无运营费用，维护费用很少；缺点为：存在高频干扰，尤其国内电网复杂性特点，造成抄表率低下，特别在10KV电力载波***中，维护安装可能需要停电，需要各部门之间的协调。

2、GPRS抄表：该抄表方式通过***的GPRS网络***，电力部门将工业和民用电表采集的电力***数据实时传递到地、市、省级的集中监控中心，以实现对电力监测设备的统一监控和分布式管理。优点为：实时性强，由于GPRS具有实时在线特性，***无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个/所有数据采集点的数据，可很好的满足***对数据采集和传输实时性的要求；缺点为：存在信号不均衡，有些区域甚至没有信号，以致采集设备的数据无法及时得到抄录，有时不得不人工看守的方法来取得数据，造成巨大的人员物资浪费。

3、RS485抄表：该抄表方式为广播总线式抄表，此技术成熟、简单，在通信信道正常的情况下通信稳定可靠，可以实现即时通信。缺点为：带宽有限、传输距离短、数量增多的情况下会产生噪声干扰，多数情况需要外加辅助隔离放大设备，且应用场合局限在小范围区域，并且布线量大，通信信道易受人为损坏，损坏后故障排除困难、恢复慢，信道后续维护量大。

对于远程抄表***来说，电能表、采集器、专变等电能采集装置已经成熟，其关键技术是借助何种通信网络，鉴于此有必要提出一种更加便于数据采集的网络***，随着光通讯的不断发展，以光纤作为介质，光作为载体的通讯方式能够很好的解决上述问题，因此，光纤通讯在科学研究和实际生产中具有重要的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种实时远程光纤抄表***，该***模块化设计，灵活搭配，可以兼容现有的拓扑结构，具有通信信道利用率高、通信***投资合理、减少了重复建设、布线相对简单以及覆盖面积广等特点，并且无后续运营费用、维护费用低廉，能够最大限度适应目前已有的远程抄表布线结构，从根本上杜绝了带宽过低造成的带宽不足以及实时性差等问题。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括彼此通讯连接的用电信息智能通信终端模块和用电信息智能光电模块，所述用电信息智能通信终端模块包括主核心控制单元、副核心控制单元、上行通道以及下行通道，所述下行通道包括至少一路光纤收发单元Ⅰ，所述主核心控制单元与所述副核心控制单元相连接，所述上行通道、所述下行通道均与所述主核心控制单元、所述副核心控制单元相连接；所述用电信息智能光电模块包括核心处理单元和与所述核心处理单元相连接的储存单元、光纤收发单元Ⅱ、复位单元以及数据采集单元，所述光纤收发单元Ⅰ与所述光纤收发单元Ⅱ通讯连接。

优选地，所述用电信息智能通信终端模块还包括比较器、控制单元、液晶显示单元、存储器以及逻辑运算单元，所述比较器、控制单元、液晶显示单元、存储器以及逻辑运算单元均分别与所述主核心控制单元、所述副核心单元以及所述上行通道相连接。

优选地，所述上行通道包括以太网单元、Epon单元以及Modem单元。

优选地，所述用电信息智能通信终端模块还包括Rs485单元，所述Rs485单元与所述副核心单元相连接。

优选地，所述用电信息智能通信终端模块还包括红外发送接收单元，所述红外发送接收单元包括红外接收头和红外发射管，所述红外接收头、所述红外发射管分别与所述副核心单元相连接。

优选地，所述数据采集单元与所述储存单元相连接。

本发明的有益效果是：由于本发明包括彼此通讯连接的用电信息智能通信终端模块和用电信息智能光电模块，所述用电信息智能通信终端模块包括主核心控制单元、副核心控制单元、上行通道以及下行通道，所述下行通道包括至少一路光纤收发单元Ⅰ，所述主核心控制单元与所述副核心控制单元相连接，所述上行通道、所述下行通道均与所述主核心控制单元、所述副核心控制单元相连接；所述用电信息智能光电模块包括核心处理单元和与所述核心处理单元相连接的储存单元、光纤收发单元Ⅱ、复位单元以及数据采集单元，所述光纤收发单元Ⅰ与所述光纤收发单元Ⅱ通讯连接；本发明采用多路光纤作为指令或数据的传输介质，抗干扰性有了本质的提高，而且整个***相对独立，便于管理及维护。另外，本***还具有通信信道利用率高、通信***投资合理、减少了重复建设、布线相对简单、覆盖面积广的特点，无后续运营费用，维护费用低廉，能够最大限度地适应目前已有的远程抄表布线结构，无论是Modem或者Ethernet，还是未来主流Epon光网路，均可以通过该***进行最优化配置，适用性强。

附图说明

图1是本发明的***框图；

图2是本发明的***流程图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明涉及一种实时远程光纤抄表***，该***包括用电信息智能通信终端模块和用电信息智能光电模块，所述用电信息智能通信终端模块用作近端控制及处理模块，所述用电信息智能光电模块用作远端采集模块，两者之间采用双向光纤通讯连接。由近端的所述用电信息智能通信终端模块通过光纤发送指令控制远端的所述用电信息智能光电模块进行数据采集，再将所采集的数据通过光纤传回所述用电信息智能通信终端模块进行处理，最后上传至客户使用端。

所述用电信息智能通信终端模块包括主核心控制单元、副核心控制单元、上行通道以及下行通道，所述下行通道包括至少一路光纤收发单元Ⅰ，在实际应用中可以根据应用环境的条件来选择所述光纤收发单元Ⅰ的路数，做到不缺少也不浪费。所述主核心控制单元与所述副核心控制单元相连接，所述上行通道、所述下行通道均与所述主核心控制单元、所述副核心控制单元相连接，均能够实现数据双向传输。

所述用电信息智能光电模块包括核心处理单元和与所述核心处理单元相连接的储存单元、光纤收发单元Ⅱ、复位单元以及数据采集单元，所述光纤收发单元Ⅰ与所述光纤收发单元Ⅱ通讯连接。如果所述下行通道设置了多路所述光纤收发单元Ⅰ，则可以设置多路所述光纤收发单元Ⅱ并与多路所述光纤收发单元Ⅰ一一对应，以提高指令或数据的收发效率。

在本实施例中，所述核心控制单元采用高性能处理器，对采集到的指令或数据进行逻辑运算、重组、计算、寻址、组帧并与所述副核心单元交互数据，并传送到广播方，广播方下达的命令进行相反操作，并进行反解析过程。所述副核心单元负责扩展通道、控制所述红外收发单元以及控制Rs485单元的逻辑运算，并实时与所述主核心单元进行逻辑中断配合，以达到负荷与数据源的完美分布。另外，所述主核心单元、所述副核心单元分别设有主时钟恢复和副时钟恢复，可以分别在各通讯所接收的信号中检出伴随数据的时钟信号。

所述上行通道包括以太网单元、Epon单元以及Modem单元这三种通讯的方式，每一种通讯方式在不改变现有上行拓扑结构的前提下能够很好的实现数据的双向通讯。所述以太网单元负责把所述主核心单元的数据调制至标准Ethernet数据包并传输到就近交换中心，并且可以进行反解析；所述Epon单元负责把所述主核心单元的数据通过光信号传输到服务器及交换中心，并且可以进行反解析；所述Modem单元负责处理模拟信号至数字信号的转换或者数字信号至模拟信号的转换，通过公用电话网络进行通信。另外，本发明还设有状态选择单元，可以根据待上传的数据类型或实际需求来选择所述上行通道的单元模式。

所述下行通道包括四路光纤收发单元Ⅰ，四路所述光纤收发单元Ⅰ均与所述光纤收发单元Ⅱ通讯连接，因此所述光纤收发单元Ⅰ同时分别与远端的所述用电信息智能光电模块进行光通讯，由此可以传送所述用电信息智能光电模块所采集到的数据，还可以下达命令至所述用电信息智能光电模块，由此对模块终端进行相关控制。

所述用电信息智能通信终端模块还包括比较器、控制单元、液晶显示单元、存储器以及逻辑运算单元，所述比较器、控制单元、液晶显示单元、存储器以及逻辑运算单元均分别与所述主核心控制单元、所述副核心单元以及所述上行通道相连接，主要用于辅助所述主核心控制单元和所述副核心单元进行指令或数据处理，以及传送至所述上行通道。该***中所有采集的或经过处理的指令或数据可以通过所述比较器进行比较或转换；可以通过所述控制单元进行设置或控制；可以通过所述存储器进行缓存；还可以在所述液晶显示单元上显示相关信息，便于工作人员读取及了解当前***的工作状况，并且可以通过液晶显示器上的按键对指令或数据进行相关修改，所修改的内容传输至所述核心控制单元再次进行处理。

所述用电信息智能通信终端模块还包括Rs485单元，所述Rs485单元与所述副核心单元相连接并与外部485总线接通。所述Rs485单元作为通讯接口，能够满足目前应用Rs485抄表的场合。

所述用电信息智能通信终端模块还包括红外发送接收单元，所述红外发送接收单元包括红外接收头和红外发射管，所述红外接收头、所述红外发射管分别与所述副核心单元相连接。所述红外发送接收单元是一个外部控制单元，不参与指令或数据的通讯。由于***的有些部分可能是高压作业环境，工作人员不便靠近工作，就可以通过所述红外发送接收单元对***内部的工作参数进行管理或设置，方便快捷而且更加安全。例如，取定一个38.4khz的调频信号，通过脉冲调制接入所述红外发送接收单元。另外，本***还可以配置一个与所述红外发送接收单元相适配的手持仪，通过所述手持仪可以与所述红外发送接收单元进行数据的双向交互，只要两者遵循相同协议标准，就可以对目标数据进行微观操作，并且可以读取接收单元的相关信息，然后将数据缓存于所述手持仪的EEPROM中，便于在带电环境进行数据接收与录入及掉电保存一定量的数据。

在所述主核心单元的控制下，所述数据采集单元会不停地采集相关数据并上传至所述核心处理单元，这个过程容易造成数据上传拥堵甚至丢失数据的现象。将所述数据采集单元与所述储存单元相连接，当遇到上传拥堵现象时，可以控制将部分的数据先置于所述储存单元中缓存，当拥堵现象消除后再上传至所述核心处理单元，由此保证数据的安全可靠，不丢包。

本发明相对载波通讯方式，采用了光纤作为指令或数据传输介质，抗干扰性有了本质提高，独立***，利于维护。

现有技术的GPRS抄表的实际应用带宽为4至20kbps左右，而且无线技术受到信号干扰、天气等诸多影响，很难实现自动化信息采集的实时性。本发明***中1.25G的带宽为数据业务提供了通道保证，GPRS的标称速率为171.2kbps左右，而且本发明的光纤通讯技术从根本上杜绝了带宽过低造成的带宽不足、实时性差等问题。

本发明相对Rs485抄表，所述Epon单元的 20KM甚至40KM的覆盖半径具有明显优势，并且具有1.25G的上下行带宽，决定了信息的实时交互并为后续增值服务奠定基础；并且光的中性特性决定了通讯的稳定性，随着光纤价格的不断降低和铜材的不断提高，光纤通讯越发有明显优势。

以上实施例仅为举例性，而非对本发明的限制，任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明的权利要求中。

本发明应用于用电信息抄表领域。

Claims (6)

1.一种实时远程光纤抄表***，其特征在于：该***包括彼此通讯连接的用电信息智能通信终端模块和用电信息智能光电模块，所述用电信息智能通信终端模块包括主核心控制单元、副核心控制单元、上行通道以及下行通道，所述下行通道包括至少一路光纤收发单元Ⅰ，所述主核心控制单元与所述副核心控制单元相连接，所述上行通道、所述下行通道均与所述主核心控制单元、所述副核心控制单元相连接；所述用电信息智能光电模块包括核心处理单元和与所述核心处理单元相连接的储存单元、光纤收发单元Ⅱ、复位单元以及数据采集单元，所述光纤收发单元Ⅰ与所述光纤收发单元Ⅱ通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种实时远程光纤抄表***，其特征在于：所述用电信息智能通信终端模块还包括比较器、控制单元、液晶显示单元、存储器以及逻辑运算单元，所述比较器、控制单元、液晶显示单元、存储器以及逻辑运算单元均分别与所述主核心控制单元、所述副核心单元以及所述上行通道相连接。

3.根据权利要求1所述的一种实时远程光纤抄表***，其特征在于：所述上行通道包括以太网单元、Epon单元以及Modem单元。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种实时远程光纤抄表***，其特征在于：所述用电信息智能通信终端模块还包括Rs485单元，所述Rs485单元与所述副核心单元相连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的一种实时远程光纤抄表***，其特征在于：所述用电信息智能通信终端模块还包括红外发送接收单元，所述红外发送接收单元包括红外接收头和红外发射管，所述红外接收头、所述红外发射管分别与所述副核心单元相连接。

6.根据权利要求1所述的一种实时远程光纤抄表***，其特征在于：所述数据采集单元与所述储存单元相连接。

Images