CN106683371A - 一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器 - Google Patents

一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器 Download PDF

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Abstract

本发明是一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器，包括电源模块、核心处理模块、过载保护模块，载波通信模块，MBUS主站接口及电源控制模块，MBUS从站接口及电源控制模块，485接口模块，微功率无线通信接口模块；优点：包含RS485、MBUS、载波通信接口、微功率无线通信模块接口，载波通信及微功率无线通信采用模块化设计，支持模块间的互换，方便现场安装应用。MBUS主站接***有过载保护电路单元，当电流过载时切断总线电源供电，恢复时重新给总线供电。总线闲置时将总线电源切断，降低转换器本身功耗，减少对MBUS从设备的唤醒。对MBUS总线运行情况进行检测与过载预警。实现对供水、供气、供热的数据化管理。

Description

一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器
技术领域
本发明涉及的是一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器，响应了国家电网公司提出的“积极推广电、水、气、热‘四表合一’采集”的要求。
背景技术
“四表合一”工程是国家电网公司重点推动的，利用电力***现有采集平台实现水、电、暖、气等公共事业数据一体化远程抄收模式，目的在于打造新型用能服务模式、全面支撑智慧城市建设，减少抄表工作量和硬件重复建设。
发明内容
本发明提出的是一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器，其目的在于集成多种通信信道（MBUS、RS485、微功率无线、载波），以向下兼容电、水、气、热表多表种的集抄要求，向上兼容国家电网现有集抄网络***，以最小的硬件建设量实现水、气、热表的远程集抄，促进实现智慧城市检测。
本发明的技术解决方案：一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器，包括电源模块A、核心处理模块B、过载保护模块C，载波通信模块D，MBUS主站接口及电源控制模块E，MBUS从站接口及电源控制模块F，485接口模块G，微功率无线通信接口模块H；其中核心处理模块B的第一信号输出/输入端与过载保护模块C的信号输入/输出端对应相接, 核心处理模块B的第二信号输出/输入端与载波通信模块D的信号输入/输出端对应相接，核心处理模块B的第三信号输出/输入端与MBUS主站接口及电源控制模块E的信号输入/输出端对应相接，核心处理模块B的第四信号输出/输入端与MBUS从站接口及电源控制模块F的信号输入/输出端对应相接, 核心处理模块B的第五信号输出/输入端与485接口模块G的信号输入/输出端对应相接, 核心处理模块B的第六信号输出/输入端与微功率无线通信接口模块H的信号输入/输出端对应相接, 电源模块A的电源输出端与核心处理模块B的电源输入端相接。
本发明的优点：
1）多种通信信道集成，可满足电、水、气、热表表种多样化的集抄要求；
2）MBUS总线接口电源可控，在总线闲置时可将电源关闭以降低设备功耗；
3）上行通信兼容目前国网的电表集抄通信网络；
4）接口模块的接口信号统一，并支持通信模块间的互换，模块的可扩展性好，可根据现场需要灵活控制接口数量；
5）接口采用过载保护及异常预警，提高采集设备的高可靠性。
附图说明
图1是一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器的结构示意图。
图2是电源模块的结构示意图。
图3-1是核心处理模块的“电压转换电路”结构示意图。
图3-2是核心处理模块的“CPU核心处理电路”结构示意图。
图4是过载保护的结构示意图。
图5是载波/微功率无线通信接口的构示意图。
图6是MBUS主站的结构示意图。
图6-1是MBUS主站电源控制的结构示意图。
图7是MBUS从站的结构示意图。
图8是485接口的结构示意图。
图9是微功率无线通信接口的结构示意图。
具体实施方式
对照附图1，一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器，包括电源模块A、核心处理模块B、过载保护模块C，载波通信模块D，MBUS主站接口及电源控制模块E，MBUS从站接口及电源控制模块F，485接口模块G，微功率无线通信接口模块H；其中核心处理模块B的第一信号输出/输入端与过载保护模块C的信号输入/输出端对应相接, 核心处理模块B的第二信号输出/输入端与载波通信模块D的信号输入/输出端对应相接，核心处理模块B的第三信号输出/输入端与MBUS主站接口及电源控制模块E的信号输入/输出端对应相接，核心处理模块B的第四信号输出/输入端与MBUS从站接口及电源控制模块F的信号输入/输出端对应相接, 核心处理模块B的第五信号输出/输入端与485接口模块G的信号输入/输出端对应相接, 核心处理模块B的第六信号输出/输入端与微功率无线通信接口模块H的信号输入/输出端对应相接, 电源模块A的电源输出端与核心处理模块B的电源输入端相接。
所述电源模块A中的A-12V电源输出端与核心处理模块B中的B-12VIN电源输入端相接，电源模块A中的A-35.6V、A-23.5V，A-5V电源输出与MBUS主站接口及电源控制模块E及485接口模块G相连，电源模块A中的12V隔离电源输出接至外接端口供外部使用;核心处理模块B中的B-12VOUT电源输出与载波通信模块D及微功率无线通信模块H中的D-12V及H-12V相连。
对照图2，电源模块A其结构包括滤波整流电路、电源控制器、变压器，滤波整流电路将交流电转换成单向脉动直流电，电源控制器可动态调节电压，使输出电压稳定在所需要的定值，变压器可以调节输出终端所需的稳定的直流12V、35.6V、23.5V、5V电源。“A-12V”为电源模块的电源输出接口，接至核心处理模块的“B-12VIN”电源输入接口。A-35.6V、A-23.5V、A-5V给MBUS主站及其电源控制模块E及485接口模块G供电，A-12Vout给外部设备供DC12V电源。
对照图3-1、3-2，核心处理模块B是终端的核心处理部分，将终端采集到的数据按照既定的规约进行处理、保存，并且可以控制终端其它模块执行相应的功能，如控制载波/微功率无线通信向上行/下行发送通信信号、控制MBUS主站抄读MBUS表、控制接收来自MBUS主站的信号并返回相应信号等。其结构包括电压转换电路、CPU核心处理电路，外部电源模块提供的电源电压为通用常用电压，通过电压转换电路可转换为CPU单片机所需的特定电压，保证CPU单片机正常工作。“B-12VIN”为核心处理模块的电源输入接口，通过电压转换电路将12V直流电压转换为可控开关的3.3V电压。“B-12VOUT”为核心处理模块的12V电源输出接口，与载波/微功率无线通讯模块的“12V”电源输入接口相接，给各通讯模块供电。
对照图4，过载保护模块C，MBUS主站接口及电源控制模块E的电流检测信号输入过载保护模块C进行比较放大及隔离后输出信号OUT1、OUT2至核心处理模块B。
对照图5，载波/微功率无线通信接口的构示意图，其信号定义参见表1及表2，其中L/N信号有电源模块A输入，其余信号由核心处理模块B输入。
对照图6，MBUS主站模块，A-35.6V、A-23.5V是电源模块A输出的电源，MBUS RX接口信号经过放大比较及隔离后输入核心处理模块B，核心处理模块B的TX信号进过隔离后输入MBUS主站及其电源控制模块E。
对照图6-1，MBUS主站模块，A-35.6V、A-23.5V是电源模块A输出的电源，当总线闲置时，MCU控制MBUS_ON1 pin拉低，使D32、D11不导通，从而使MOS管Q1、Q4关闭，MBUS总线电源切断。
对照图7，MBUS从站模块由MBUS从站模块F的信号处理模块TSS721产生TX信号并经过隔离后给核心处理模块B，核心处理模块B返回RX信号并隔离后给MBUS从站模块F 。
对照图8，485接口模块G由接口模块G的接口芯片产生TX信号并经隔离后给核心处理模块B，核心出来模块B返回RX信号并隔离后给485接口模块G.
对照图9，微功率无线通信接口，其信号定义参见表1，其信号由核心处理模块B输入。
表1
表2

Claims (7)

1.一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器，其特征是包括电源模块A、核心处理模块B、过载保护模块C，载波通信模块D，MBUS主站接口及电源控制模块E，MBUS从站接口及电源控制模块F，485接口模块G，微功率无线通信接口模块H；其中核心处理模块B的第一信号输出/输入端与过载保护模块C的信号输入/输出端对应相接, 核心处理模块B的第二信号输出/输入端与载波通信模块D的信号输入/输出端对应相接，核心处理模块B的第三信号输出/输入端与MBUS主站接口及电源控制模块E的信号输入/输出端对应相接，核心处理模块B的第四信号输出/输入端与MBUS从站接口及电源控制模块F的信号输入/输出端对应相接,核心处理模块B的第五信号输出/输入端与485接口模块G的信号输入/输出端对应相接, 核心处理模块B的第六信号输出/输入端与微功率无线通信接口模块H的信号输入/输出端对应相接, 电源模块A的电源输出端与核心处理模块B的电源输入端相接。
2.根据权利要求1所述的一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器，其特征是所述电源模块A中的A-12V电源输出端与核心处理模块B中的B-12VIN电源输入端相接，电源模块A中的A-35.6V、A-23.5V，A-5V电源输出与MBUS主站接口及电源控制模块E及485接口模块G相连，电源模块A中的12V隔离电源输出接至外接端口供外部使用;核心处理模块B中的B-12VOUT电源输出与载波通信模块D及微功率无线通信模块H中的D-12V及H-12V相连。
3.根据权利要求1所述的一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器，其特征是所述电源模块A，其结构包括滤波整流电路、电源控制器、变压器，滤波整流电路将交流电转换成单向脉动直流电，电源控制器可动态调节电压，使输出电压稳定在所需要的定值，变压器可以调节输出终端所需的稳定的直流12V、35.6V、23.5V、5V电源。
4.根据权利要求1所述的一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器，其特征是所述核心处理模块B，其结构包括CPU核心处理电路、电压转换电路，外部电源模块提供的电源电压为通用常用电压，通过电压转换电路可转换为CPU单片机所需的特定电压，保证CPU单片机正常工作。
5.根据权利要求1所述的一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器，其特征是所述485接口模块G，终端共配置了8路接口模块，分别对应2路MBUS主站接口、1路MBUS从站接口，2路微功率无线通信接口，1路载波/微功率无线通信复用接口、2路485接口，其中MBUS主站接口可实现采集器对MBUS接口水、气、热表的抄读，485接口可实现采集器对485接口的电、水、气、热表的抄读，微功率无线通信接口科实现对相应的微功率无线通信电、水、气、热表的抄读，载波模块作为上行信道实现采集器与集中器的通信，将抄表数据传送至上层数据中心。
6.根据权利要求1所述的一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器，其特征是载波通信及微功率无线通信采用模块化设计，接口统一，并支持模块间的互换，使本采集器可适应复杂的使用环境。
7.据权利要求1所述的一种电、水、气、热四表合一抄表接口转换器，其特征是MBUS总线电源可控，在总线闲置时关闭总线电源，有效降低转换器及其MBUS总线从设备功耗。
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