CN106506656A - 一种基于电子信息技术的数据传送*** - Google Patents

一种基于电子信息技术的数据传送*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电子信息技术的数据传送***，包括主站、集中器、采集器和Zigbee无线传感器模块，主站通过GPRS无线模块通信连接集中器间，集中器分别连接Zigbee无线传感器模块和路由器，采集器分别连接路由器另一端、Zigbee无线传感器模块另一端和多个无线发送模块。本发明基于电子信息技术的数据传送***通过使用Zigbee无线传感器模块，采用免申请的2.4GHz通信频段，非路由情况下通信距离可达500m，其所采用的网络协议具有自动组织网络、自动路由、网络自愈等功能，可解决集中器与采集器间的通信问题，在设计时充分考虑硬件的电磁兼容问题和***的抗干扰问题，大大提高了***运行的稳定性，适合推广使用。

Description

一种基于电子信息技术的数据传送***
技术领域
本发明涉及电力领域，具体是一种基于电子信息技术的数据传送***。
背景技术
传统的手工抄表方式费时、费力且了远程自动抄表***。居民用户集中抄表***在国内已发展了十多年，但目前仍未大面积推广应用，主要原因有以下几点：
(1)采用有线的RS-485总线或现场总线存在布线不方便、易受自然及人为因素影响且维护工作量大等缺点；(2)集中器与采集器间采用电力线载波通信方式，由于非线性负荷的大量使用，对电力线载波特别是扩频电力线载波信号产生负面影响，使其数据传输不稳定；(3)集中器与采集器间采用传统的430MHz无线通信方案，自己编制软件实现网络路由及网络组织的通信协议，其稳定性与可靠性得不到保障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用Zigbee无线传感器模块的基于电子信息技术的数据传送***，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于电子信息技术的数据传送***，包括主站、集中器、采集器和Zigbee无线传感器模块，所述主站通过GPRS无线模块通信连接集中器间，集中器分别连接Zigbee无线传感器模块和路由器，所述采集器分别连接路由器另一端、Zigbee无线传感器模块另一端和多个无线发送模块；所述采集器包括控制器A1、电源模块、红外接口模块和Zigbee接口模块，控制器A1分别连接电源模块、红外接口模块、RS485模块、Zigbee接口模块、掉电检测模块和时钟存储模块；所述电源模块包括整流滤波电路、LC滤波器电路、DC/DC转换器电路和占空比控制电路，所述整流滤波电路包括整流桥Q、电阻R2、电阻R1和电容C1，所述LC滤波器电路包括电感L1和电容C2，所述DC/DC转换器电路包括变压器T和二极管D5，所述占空比控制电路包括芯片U1、电容C15和电容C16；
所述电阻R2分别连接熔断器FR、电容C1和整流桥Q引脚2，电阻R2另一端分别连接电阻R1、电容C1另一端和整流桥Q引脚4，所述熔断器FR另一端连接输入A端，所述电阻R1另一端连接输入B端，所述整流桥Q引脚1分别连接电容C2和电容C3并接地，整流桥Q引脚2分别连接电容C2另一端和电感L1，电感L1另一端分别连接电容C3另一端、电容C4、电阻R3、二极管D5正极和变压器T线圈L4，所述电容C4另一端分别连接电阻R3另一端、二极管D5负极和二极管D6负极，所述变压器T线圈L4另一端分别连接芯片U1引脚4、芯片U1引脚5和二极管D6正极，所述芯片U1引脚3分别连接电阻R16~R19和芯片U1引脚6，所述芯片U1引脚2分别连接电容C17和光电耦合器U2引脚1，所述电容C17另一端分别连接电容C16、电容C15、芯片U1引脚8、电容C14、电容C13和电感L3并接地，所述电容C16另一端分别连接电容C15另一端和芯片U1引脚1，所述电感L3另一端连接二极管D11正极，二极管D11负极分别连接电阻R14和电阻R15，电阻R15另一端分别连接电容C13另一端、电容C14另一端和芯片U1引脚7，所述电阻R16另一端分别连接电阻R17~R19另一端和光电耦合器U2引脚2并接地，光电耦合器U2引脚3分别连接电阻R11和电阻R12，电阻R11另一端分别连接光电耦合器U2引脚4、电容C11和可控精密稳压源TL431的K极，可控精密稳压源TL431的R极分别连接电阻R10、电阻R9、电阻R8和电容C10，所述电阻R10另一端连接电容C11另一端，所述电阻R9另一端分别连接可控精密稳压源TL431的A极和二极管D12正极并接地，所述二极管D12负极分别连接输出C端、电阻R7、二极管D9正极、电阻R8另一端、电容C10另一端、电阻R5、电容C9和电感L2，电感L2另一端分别连接电容C7、电容C8、电容C5、电容C6、二极管D7负极、二极管D8负极、电阻R13和二极管D10负极，二极管D10正极分别连接电阻R13另一端和电阻R12另一端，所述电容C5另一端分别连接电容C6另一端和电阻R4，电阻R4另一端分别连接二极管D7正极、二极管D8正极和变压器T线圈L5，变压器T线圈L5另一端分别连接接地电容C12、电容C7另一端、电容C8另一端、电容C9另一端、电阻R5另一端、电阻R6、电阻R7另一端和输出D端，所述电阻R6另一端连接二极管D9负极。
作为本发明进一步的方案：所述采集器包括控制器A1、电源模块、红外接口模块和Zigbee接口模块，控制器A1分别连接电源模块、红外接口模块、RS485模块、Zigbee接口模块、掉电检测模块和时钟存储模块。
作为本发明进一步的方案：所述集中器包括控制器A2、开关量输入接口和开关量输出接口，控制器A2分别连接开关量输入接口、开关量输出接口、GPRS无线模块、以太网接口模块、RS485接口1、RS485接口2和RS485接口3。
作为本发明进一步的方案：所述控制器A1采用芯片PIC24FJ32。
作为本发明进一步的方案：所述控制器A2采用芯片RCM6700。
作为本发明再进一步的方案：所述芯片U1型号为ICE3A0565，所述光电耦合器U2型号为PC817D。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于电子信息技术的数据传送***通过使用Zigbee无线传感器模块，采用免申请的2.4GHz通信频段，非路由情况下通信距离可达500m，其所采用的网络协议具有自动组织网络、自动路由、网络自愈等功能，可解决集中器与采集器间的通信问题，在设计时充分考虑硬件的电磁兼容问题和***的抗干扰问题，大大提高了***运行的稳定性，适合推广使用。
附图说明
图1为基于电子信息技术的数据传送***的电路结构框图；
图2为基于电子信息技术的数据传送***中采集器的电路结构框图；
图3为基于电子信息技术的数据传送***中集中器的电路结构框图；
图4为基于电子信息技术的数据传送***中集中器中电源模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种基于电子信息技术的数据传送***，包括主站、集中器、采集器和Zigbee无线传感器模块，所述主站通过GPRS无线模块通信连接集中器间，集中器分别连接Zigbee无线传感器模块和路由器，所述采集器分别连接路由器另一端、Zigbee无线传感器模块另一端和多个无线发送模块；所述采集器包括控制器A1、电源模块、红外接口模块和Zigbee接口模块，控制器A1分别连接电源模块、红外接口模块、RS485模块、Zigbee接口模块、掉电检测模块和时钟存储模块；所述电源模块包括整流滤波电路、LC滤波器电路、DC/DC转换器电路和占空比控制电路，所述整流滤波电路包括整流桥Q、电阻R2、电阻R1和电容C1，所述LC滤波器电路包括电感L1和电容C2，所述DC/DC转换器电路包括变压器T和二极管D5，所述占空比控制电路包括芯片U1、电容C15和电容C16；
所述电阻R2分别连接熔断器FR、电容C1和整流桥Q引脚2，电阻R2另一端分别连接电阻R1、电容C1另一端和整流桥Q引脚4，所述熔断器FR另一端连接输入A端，所述电阻R1另一端连接输入B端，所述整流桥Q引脚1分别连接电容C2和电容C3并接地，整流桥Q引脚2分别连接电容C2另一端和电感L1，电感L1另一端分别连接电容C3另一端、电容C4、电阻R3、二极管D5正极和变压器T线圈L4，所述电容C4另一端分别连接电阻R3另一端、二极管D5负极和二极管D6负极，所述变压器T线圈L4另一端分别连接芯片U1引脚4、芯片U1引脚5和二极管D6正极，所述芯片U1引脚3分别连接电阻R16~R19和芯片U1引脚6，所述芯片U1引脚2分别连接电容C17和光电耦合器U2引脚1，所述电容C17另一端分别连接电容C16、电容C15、芯片U1引脚8、电容C14、电容C13和电感L3并接地，所述电容C16另一端分别连接电容C15另一端和芯片U1引脚1，所述电感L3另一端连接二极管D11正极，二极管D11负极分别连接电阻R14和电阻R15，电阻R15另一端分别连接电容C13另一端、电容C14另一端和芯片U1引脚7，所述电阻R16另一端分别连接电阻R17~R19另一端和光电耦合器U2引脚2并接地，光电耦合器U2引脚3分别连接电阻R11和电阻R12，电阻R11另一端分别连接光电耦合器U2引脚4、电容C11和可控精密稳压源TL431的K极，可控精密稳压源TL431的R极分别连接电阻R10、电阻R9、电阻R8和电容C10，所述电阻R10另一端连接电容C11另一端，所述电阻R9另一端分别连接可控精密稳压源TL431的A极和二极管D12正极并接地，所述二极管D12负极分别连接输出C端、电阻R7、二极管D9正极、电阻R8另一端、电容C10另一端、电阻R5、电容C9和电感L2，电感L2另一端分别连接电容C7、电容C8、电容C5、电容C6、二极管D7负极、二极管D8负极、电阻R13和二极管D10负极，二极管D10正极分别连接电阻R13另一端和电阻R12另一端，所述电容C5另一端分别连接电容C6另一端和电阻R4，电阻R4另一端分别连接二极管D7正极、二极管D8正极和变压器T线圈L5，变压器T线圈L5另一端分别连接接地电容C12、电容C7另一端、电容C8另一端、电容C9另一端、电阻R5另一端、电阻R6、电阻R7另一端和输出D端，所述电阻R6另一端连接二极管D9负极。所述采集器包括控制器A1、电源模块、红外接口模块和Zigbee接口模块，控制器A1分别连接电源模块、红外接口模块、RS485模块、Zigbee接口模块、掉电检测模块和时钟存储模块。所述集中器包括控制器A2、开关量输入接口和开关量输出接口，控制器A2分别连接开关量输入接口、开关量输出接口、GPRS无线模块、以太网接口模块、RS485接口1、RS485接口2和RS485接口3。所述控制器A1采用芯片PIC24FJ32。所述控制器A2采用芯片RCM6700。所述芯片U1型号为ICE3A0565，所述光电耦合器U2型号为PC817D。
本发明的工作原理是：***由主站及无线发送模块、采集器、路由器和集中器构成，主站与各集中器间的通信方式为GPRS，集中器与采集器间采用Zigbee无线传感器模块，路由器在集中器与采集器间起数据路由作用，采集器与无线发送模块间采用RS-485总线通信。
***主站采用交换式以太网组网，可设置在小区物业管理处或电力公司大楼，主站由前置通信机、Web 服务器、数据服务器、GPS卫星对时***及工作站等构成，其中前置通信机申请配置固定IP地址，采用移动通信公司提供的2M光纤DDN专线，与GPRS无线通信模块相连，前置通信机与各集中器进行双向数据通信，前置通信机接收集中器发送的电能量及相关数据，经解析后转存入数据服务器，也可发送命令到各集中器，前置通信机还实现对各集中器的远程维护，Web服务器实现数据的网页发布，达到***分析结果数据电力公司内共享的目的，数据服务器用于存放历史数据，并进行分析和统计，数据服务器还实现对集中器，采集器及智能电能表、居民用户等台帐的完整准确管理，工作站实现对主站***及集中器和采集器的维护工作，也可有权限地查看、管理主站***有关数据，GPS卫星对时***，实现各无线发送模块、采集器、集中器及主站***时间的一致性和正确性，提供电能量数据同时性的保障，大大提高了***运行的稳定性。

Claims (5)

1.一种基于电子信息技术的数据传送***，包括主站、集中器、采集器和Zigbee无线传感器模块，其特征在于，所述主站通过GPRS无线模块通信连接集中器间，集中器分别连接Zigbee无线传感器模块和路由器，所述采集器分别连接路由器另一端、Zigbee无线传感器模块另一端和多个无线发送模块；所述采集器包括控制器A1、电源模块、红外接口模块和Zigbee接口模块，控制器A1分别连接电源模块、红外接口模块、RS485模块、Zigbee接口模块、掉电检测模块和时钟存储模块；所述电源模块包括整流滤波电路、LC滤波器电路、DC/DC转换器电路和占空比控制电路，所述整流滤波电路包括整流桥Q、电阻R2、电阻R1和电容C1，所述LC滤波器电路包括电感L1和电容C2，所述DC/DC转换器电路包括变压器T和二极管D5，所述占空比控制电路包括芯片U1、电容C15和电容C16；
所述电阻R2分别连接熔断器FR、电容C1和整流桥Q引脚2，电阻R2另一端分别连接电阻R1、电容C1另一端和整流桥Q引脚4，所述熔断器FR另一端连接输入A端，所述电阻R1另一端连接输入B端，所述整流桥Q引脚1分别连接电容C2和电容C3并接地，整流桥Q引脚2分别连接电容C2另一端和电感L1，电感L1另一端分别连接电容C3另一端、电容C4、电阻R3、二极管D5正极和变压器T线圈L4，所述电容C4另一端分别连接电阻R3另一端、二极管D5负极和二极管D6负极，所述变压器T线圈L4另一端分别连接芯片U1引脚4、芯片U1引脚5和二极管D6正极，所述芯片U1引脚3分别连接电阻R16~R19和芯片U1引脚6，所述芯片U1引脚2分别连接电容C17和光电耦合器U2引脚1，所述电容C17另一端分别连接电容C16、电容C15、芯片U1引脚8、电容C14、电容C13和电感L3并接地，所述电容C16另一端分别连接电容C15另一端和芯片U1引脚1，所述电感L3另一端连接二极管D11正极，二极管D11负极分别连接电阻R14和电阻R15，电阻R15另一端分别连接电容C13另一端、电容C14另一端和芯片U1引脚7，所述电阻R16另一端分别连接电阻R17~R19另一端和光电耦合器U2引脚2并接地，光电耦合器U2引脚3分别连接电阻R11和电阻R12，电阻R11另一端分别连接光电耦合器U2引脚4、电容C11和可控精密稳压源TL431的K极，可控精密稳压源TL431的R极分别连接电阻R10、电阻R9、电阻R8和电容C10，所述电阻R10另一端连接电容C11另一端，所述电阻R9另一端分别连接可控精密稳压源TL431的A极和二极管D12正极并接地，所述二极管D12负极分别连接输出C端、电阻R7、二极管D9正极、电阻R8另一端、电容C10另一端、电阻R5、电容C9和电感L2，电感L2另一端分别连接电容C7、电容C8、电容C5、电容C6、二极管D7负极、二极管D8负极、电阻R13和二极管D10负极，二极管D10正极分别连接电阻R13另一端和电阻R12另一端，所述电容C5另一端分别连接电容C6另一端和电阻R4，电阻R4另一端分别连接二极管D7正极、二极管D8正极和变压器T线圈L5，变压器T线圈L5另一端分别连接接地电容C12、电容C7另一端、电容C8另一端、电容C9另一端、电阻R5另一端、电阻R6、电阻R7另一端和输出D端，所述电阻R6另一端连接二极管D9负极。
2.根据权利要求1所述的基于电子信息技术的数据传送***，其特征在于，所述集中器包括控制器A2、开关量输入接口和开关量输出接口，控制器A2分别连接开关量输入接口、开关量输出接口、GPRS无线模块、以太网接口模块、RS485接口1、RS485接口2和RS485接口3。
3.根据权利要求2所述的基于电子信息技术的数据传送***，其特征在于，所述控制器A1采用芯片PIC24FJ32。
4.根据权利要求3所述的基于电子信息技术的数据传送***，其特征在于，所述控制器A2采用芯片RCM6700。
5.根据权利要求1所述的基于电子信息技术的数据传送***，其特征在于，所述芯片U1型号为ICE3A0565，所述光电耦合器U2型号为PC817D。
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