CN111583614A - 一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块 - Google Patents

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梁盈威
蔡雄
万婵
冯歆尧
谢瀚阳
江疆
萧展辉
温柏坚
彭泽武
张飞
杨济杰
刘佳
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Abstract

本发明公开了一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块，包括主控单元MCU、BPLC宽带载波通信模块、230MHzLoRa射频模块和LED灯，所述BPLC宽带载波通信模块用于发送和接收电力线载波数据，所述230MHzLoRa射频模块，用于对BPLC无法通信到的部分进行收发电力线载波数据，所述LED灯，用于显示模块通信方式、故障信息，所述主控单元，用于对模块通信方式的控制。该适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块LoRa无线通信方式相较于传统微功率无线通信方式具有更高的抗干扰能力和灵敏度，而且还具有低功耗、远距离、低带宽等特点。

Description

一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块
技术领域
本发明涉及通信技术技术领域，具体为一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块。
背景技术
目前电力通信中大规模使用的电力线载波和微功率无线通信方式，从现场实际使用效果来看，电力线载波通信方式虽然铺设简单，但是容易受电网噪声干扰，以及相邻台区载波信号干扰等影响，造成通信距离大大降低、实时性不强等；微功率无线虽然避免了电网噪声的干扰，但是由于技术特点又会受到建筑物阻挡或其他无线信号的干扰，两种技术都不能很好的满足对用电信息采集及时、完整、准确的要求。
LoRa网络是一种基于扩频技术的远距离、低功耗广域无线传输技术，这一无线技术有着更高的灵敏度和抗干扰能力，对部分地下室和建筑物遮挡区域也能形成有效信号覆盖，但是对于一些建筑物死角以及封闭空间，信号穿透较差，同时LoRa网络也能在一些专用频段上使用，如230MHz频段，从而也能避免其他无线通信方式的干扰。为此，我们提出一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块，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：一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块，包括主控单元MCU、BPLC宽带载波通信模块、230MHzLoRa射频模块和LED灯，所述BPLC宽带载波通信模块用于发送和接收电力线载波数据；
所述230MHzLoRa射频模块，用于对BPLC无法通信到的部分进行收发电力线载波数据；
所述LED灯，用于显示模块通信方式、故障信息；
所述主控单元，用于对模块通信方式的控制。
优选的，所述230MHzLoRa和载波双模内置通信模块通过串口通信适配接口与电能表进行双向通信，一方面用于发送上位集中器传输的抄读及控制信息给适配电能表，一方面用于接收电能表反馈的数据信息。
优选的，所述主控单元MCU通过SPI与BPLC宽带载波进行双向通信，不与230MHzLoRa射频模块进行直接相连。
优选的，所述BPLC宽带载波模块分别与主控MCU和230MHzLoRa射频模块通过SPI分别双向连接，230MHzLoRa射频模块与主控MCU间接相连。
优选的，所述内置模块中的BPLC宽带载波模块通过自身的载波信号耦合电路接收上位集中器通过电力线载波传输的控制信息，经过耦合过滤处理后传至主控MCU进行处理。
优选的，所述通信方式包括下行通信流程和上行通信流程。
优选的，所述下行通信流程，上位集中器通过电力线载波发送载波抄读命令，经过内置模块中BPLC宽带载波通信模块处理后，主控MCU收到抄读命令，再通过BPLC宽带载波通信模块与电能表交互，进行数据抄读；当上位集中器多次发送载波抄表命令无法接收回传信息后，触发LoRa通信途径，上位集中器将LoRa抄读命令通过230MHzLoRa无线发送，内置模块中230MHzLoRa射频模块接收并处理命令后，传至主控MCU，主控MCU控制BPLC宽带载波通信模块对电能表进行抄读。
优选的，所述上行通信流程，当内置模块接收到载波抄读命令后，通过串口与电能表进行通信，下发抄表命令给电能表，完成数据抄读后，内置模块中的BPLC通信模块将抄读数据耦合处理后通过电力线载波上行到上位集中器；当内置模块接收到LoRa抄读命令后,内置模块通过BPLC通信模块完成电能表抄读，再传输至230MHzLoRa射频模块进行处理，最后通过230MHzLoRa无线的方式上行至上位集中器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块，LoRa无线通信方式相较于传统微功率无线通信方式具有更高的抗干扰能力和灵敏度，而且还具有低功耗、远距离、低带宽等特点，作为无线通信抄表方式的补充具有极好的技术优势，同时载波通信也选用BPLC宽带载波通信，更能有效的降低电网噪声干扰，二者的有效结合，不仅弥补了二者的劣势，而且能稳定及时的保障远程无线抄。
附图说明
图1为本发明内置模块结构示意图；
图2为本发明通信结构示意图。
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1-2，本发明提供一种技术方案：一种适用于电能表的230MHZ的LoRa和载波双模内置通信模块,包括主控单元MCU、BPLC宽带载波通信模块、230MHzLoRa射频模块以及LED灯，BPLC宽带载波通信模块用于发送和接收电力线载波数据，230MHzLoRa射频模块用于对BPLC无法通信到的部分进行收发电力线载波数据，LED灯显示模块通信方式、故障等信息；
主控单元用于对模块通信方式的控制，230MHzLoRa和载波双模内置通信模块通过串口通信适配接口与电能表进行双向通信，一方面用于发送上位集中器传输的抄读及控制信息给适配电能表，一方面用于接收电能表反馈的数据信息；
主控单元MCU通过SPI与BPLC宽带载波进行双向通信，不与230MHzLoRa射频模块进行直接相连，BPLC宽带载波模块分别与主控MCU和230MHzLoRa射频模块通过SPI分别双向连接，230MHzLoRa射频模块与主控MCU间接相连，内置模块中的BPLC宽带载波模块通过自身的载波信号耦合电路接收上位集中器通过电力线载波传输的控制信息，经过耦合过滤处理后传至主控MCU进行处理；
一种适用于电能表的230MHZ的LoRa和载波双模内置通信模块的通信方式，通信方式包括下行通信流程和上行通信流程，下行通信流程，一般情况下，上位集中器通过电力线载波发送载波抄读命令，经过内置模块中BPLC宽带载波通信模块处理后，主控MCU收到抄读命令，再通过BPLC宽带载波通信模块与电能表交互，进行数据抄读，当上位集中器多次发送载波抄表命令无法接收回传信息后，触发LoRa通信途径，上位集中器将LoRa抄读命令通过230MHzLoRa无线发送，内置模块中230MHzLoRa射频模块接收并处理命令后，传至主控MCU，主控MCU控制BPLC宽带载波通信模块对电能表进行抄读；
上行通信流程，当内置模块接收到载波抄读命令后，通过串口与电能表进行通信，下发抄表命令给电能表，完成数据抄读后，内置模块中的BPLC通信模块将抄读数据耦合处理后通过电力线载波上行到上位集中器，当内置模块接收到LoRa抄读命令后,内置模块通过BPLC通信模块完成电能表抄读，再传输至230MHzLoRa射频模块进行处理，最后通过230MHzLoRa无线的方式上行至上位集中器。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块及其通信方式，包括主控单元MCU、BPLC宽带载波通信模块、230MHzLoRa射频模块和LED灯，其特征在于，所述BPLC宽带载波通信模块用于发送和接收电力线载波数据；
所述230MHzLoRa射频模块，用于对BPLC无法通信到的部分进行收发电力线载波数据；
所述LED灯，用于显示模块通信方式、故障信息；
所述主控单元，用于对模块通信方式的控制。
2.根据权利要求1所述的一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块，其特征在于：所述230MHzLoRa和载波双模内置通信模块通过串口通信适配接口与电能表进行双向通信，一方面用于发送上位集中器传输的抄读及控制信息给适配电能表，一方面用于接收电能表反馈的数据信息。
3.根据权利要求1所述的一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块，其特征在于：所述主控单元MCU通过SPI与BPLC宽带载波进行双向通信，不与230MHzLoRa射频模块进行直接相连。
4.根据权利要求1所述的一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块，其特征在于：所述BPLC宽带载波模块分别与主控MCU和230MHzLoRa射频模块通过SPI分别双向连接，230MHzLoRa射频模块与主控MCU间接相连。
5.根据权利要求1所述的一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块，其特征在于：所述内置模块中的BPLC宽带载波模块通过自身的载波信号耦合电路接收上位集中器通过电力线载波传输的控制信息，经过耦合过滤处理后传至主控MCU进行处理。
6.根据权利要求1所述的一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块的通信方式，其特征在于：所述通信方式包括下行通信流程和上行通信流程。
7.根据权利要求6所述的一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块的通信方式，其特征在于：所述下行通信流程，上位集中器通过电力线载波发送载波抄读命令，经过内置模块中BPLC宽带载波通信模块处理后，主控MCU收到抄读命令，再通过BPLC宽带载波通信模块与电能表交互，进行数据抄读；当上位集中器多次发送载波抄表命令无法接收回传信息后，触发LoRa通信途径，上位集中器将LoRa抄读命令通过230MHzLoRa无线发送，内置模块中230MHzLoRa射频模块接收并处理命令后，传至主控MCU，主控MCU控制BPLC宽带载波通信模块对电能表进行抄读。
8.根据权利要求6所述的一种适用于电能表的LoRa和载波双模内置通信模块的通信方式，其特征在于：所述上行通信流程，当内置模块接收到载波抄读命令后，通过串口与电能表进行通信，下发抄表命令给电能表，完成数据抄读后，内置模块中的BPLC通信模块将抄读数据耦合处理后通过电力线载波上行到上位集中器；当内置模块接收到LoRa抄读命令后,内置模块通过BPLC通信模块完成电能表抄读，再传输至230MHzLoRa射频模块进行处理，最后通过230MHzLoRa无线的方式上行至上位集中器。
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