CN111935686A - 一种智能电能表***及其无线校表方法 - Google Patents

一种智能电能表***及其无线校表方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及智能电能表的校准领域，具体涉及一种智能电能表***及其无线校表方法。所述智能电能表***包括至少一电能表装置、台体检测装置和上位机装置，所述电能表装置包括第一无线通信单元，所述台体检测装置包括第二无线通信单元。所述无线校表方法的步骤包括：第一无线通信单元和第二无线通信单元建立功耗低的第一无线链路；第一无线通信单元和第二无线通信单元建立稳定数据传输的第二无线链路，进行校表操作；所述上位机装置和电能表装置在校表完成后退出校表流程。本发明提高智能电能表***的工作效率及准确率，使得电能表装置的生产检测环节，更加的高效及便捷化，且实现上位机装置的高安全性及可靠性的智能控制。

Description

一种智能电能表***及其无线校表方法
技术领域
本发明涉及智能电能表的校准领域，具体涉及一种智能电能表***及其无线校表方法。
背景技术
电能表是用来测量电能的仪表，又称电度表，火表，千瓦小时表，指测量各种电学量的仪表。
现有电能表通过接线方式进行检测，每个电能表的待校准时钟信号，被检测到之后，通过有线连接的方式，将脉冲传输到台体检测设备，经过跟标准表的信号对比之后，得出的误差值，也通过有线的方式，回传给待测电能表，待测试的电能表，收到误差数据之后调整自身的脉冲信号，经过多次的传输及回传校正之后，进而完成电能表的校准。
而在实际的应用场景中，通常是多个电能表，一起进行校准，完成后将这些电能表从台体检测设备上拆卸下来，再换另一批电能表进行测试，反复拆装，工作效率低，且容易出现人工失误的情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种智能电能表***及其无线校表方法，解决现有校表方式复杂效率低下的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能电能表***，所述智能电能表***包括至少一电能表装置、台体检测装置和上位机装置，所述电能表装置包括第一无线通信单元，所述台体检测装置包括第二无线通信单元；其中，所述第一无线通信单元与第二无线通信单元建立无线通信链路，所述电能表装置通过无线通信链路与台体检测装置实现无线通信，所述台体检测装置在上位机装置的控制下实现与电能表装置的无线校表操作。
其中，较佳方案是：所述电能表装置还包括与第一无线通信单元连接的电能表控制单元，所述电能表控制单元通过无线通信链路与上位机装置进行无线校表操作。
其中，较佳方案是：所述第一无线通信单元与第二无线通信单元均支持蓝牙通信协议和2.4G通信协议，所述第一无线通信单元与第二无线通信单元通过蓝牙通信协议建立蓝牙无线链路，且通过2.4G通信协议建立2.4G无线链路，完成无线校表操作。
其中，较佳方案是：所述第一无线通信单元应包括第一处理模块、第一无线通信模块和第一天线，所述第二无线通信单元包括第二处理模块、第二无线通信模块和第二天线。
其中，较佳方案是：所述智能电能表***包括多个电能表装置，所述台体检测装置上设置有多个第二无线通信单元，分别与对应的电能表装置中的第一无线通信单元进行通讯。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能电能表***的无线校表方法，所述无线校表方法的步骤包括：
步骤S10、第一无线通信单元和第二无线通信单元建立功耗低的第一无线链路，所述上位机装置通过第一无线链路通知电能表装置进入校表流程；
步骤S20、第一无线通信单元和第二无线通信单元建立稳定数据传输的第二无线链路，所述上位机装置通过第二无线链路与电能表装置进行校表操作；
步骤S30、所述上位机装置和电能表装置在校表完成后退出校表流程，且第一无线通信单元和第二无线通信单元退出第二无线链路并重新建立第一无线链路；或者，所述上位机装置和电能表装置在校表完成后退出校表流程，且第一无线通信单元和第二无线通信单元均退出第二无线链路。
其中，较佳方案是：所述第一无线链路为蓝牙无线链路，所述第二无线链路为2.4G无线链路。
其中，较佳方案是，所述电能表装置还包括与第一无线通信单元连接的电能表控制单元；所述无线校表方法的步骤还包括：
步骤S11、第一无线通信单元进行蓝牙广播，第二无线通信单元进行蓝牙扫描；
步骤S12、在上位机装置的控制下，第二无线通信单元与第一无线通信单元建立功耗低的蓝牙无线链路；
步骤S13、所述上位机装置通过蓝牙无线链路通知电能表装置进入校表流程；
步骤S21、电能表控制单元在进入校表流程后控制第一无线通信单元110进入2.4G无线校表模式；
步骤S22、同时，上位机装置300在进入校表流程后控制第二无线通信单元进入2.4G无线校表模式；
步骤S23、所述第一无线通信单元在进入2.4G无线校表模式后分别向电能表控制单元和通过第二无线通信单元向上位机装置通知已进入2.4G无线校表模式的信息，第一无线通信单元110和第二无线通信单元210建立稳定数据传输的2.4G无线链路，且所述上位机装置300通过2.4G无线链路与电能表装置进行校表操作；
步骤S31、校表操作完成后，所述上位机装置退出校表流程，并通知电能表装置；
步骤S32、电能表装置回应上位机装置，并控制第一无线通信单元重新进行蓝牙广播；
步骤S33、上位机装置接收到电能表装置的回应信息，并控制第二无线通信单元进行蓝牙扫描；
步骤S34、第一无线通信单元和第二无线通信单元重新建立蓝牙无线链路。
其中，较佳方案是：所述校表操作采用实时采集传输的方式进行；或者，所述校表操作采用分段传输的方式进行。
其中，较佳方案是，所述智能电能表***包括多个电能表装置，所述台体检测装置上设置有多个第二无线通信单元，分别与对应的电能表装置中的第一无线通信单元进行通讯，所述无线校表方法还包括：
上位机装置对台体检测装置中的各第二无线通信单元进行频率设置，对各第二无线通信单元分配不同的工作频率；
或者，上位机装置对台体检测装置中的各第二无线通信单元设置不同的校表时间；
或者，上位机装置通过降低台体检测装置中的各第二无线通信单元的工作功率。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种智能电能表***及其无线校表方法，提高智能电能表***的工作效率及准确率，使得电能表装置的生产检测环节，更加的高效及便捷化，且实现上位机装置的高安全性及可靠性的智能控制。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明智能电能表***的结构示意图；
图2是本发明基于智能电能表***的无线校表方法的流程示意图；
图3是本发明基于电能表控制单元的智能电能表***的结构示意图；
图4是基于图3智能电能表***的无线校表方法的结构示意图；
图5是本发明上位机装置通过蓝牙无线链路通知电能表装置进入校表流程的流程示意图；
图6是本发明第一无线通信单元和第二无线通信单元的具体结构示意图；
图7是本发明实时采集传输的方式进行无线校表的示意图；
图8是本发明分段传输的方式进行无线校表的结构示意图；
图9是本发明基于多个电能表装置的智能电能表***的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1所示，提供一种智能电能表***的优选实施例。
一种智能电能表***，包括至少一电能表装置100、台体检测装置200和上位机装置300，所述电能表装置100包括第一无线通信单元110，所述台体检测装置200包括第二无线通信单元210，所述第一无线通信单元110与第二无线通信单元210建立无线通信(建立无线通信链路)，所述电能表装置100通过无线通信链路与台体检测装置200实现无线通信，电能表装置100的相关数据信息智能传输至台体检测装置200中，以及台体检测装置200在上位机装置300的控制下实现与电能表装置100的无线校表操作，提高两者的工作效率及准确率，使得电能表装置100的生产检测环节，更加的高效及便捷化。且所述台体检测装置200与上位机装置300进行连接，所述上位机装置300获取由台体检测装置200传输的数据信息，并控制台体检测装置200与电能表装置100的无线校表，实现上位机装置300的高安全性及可靠性的智能控制。
参考图2，提供基于电能表装置100、台体检测装置200和上位机装置300的无线校表方法的优选实施例。所述无线校表方法的步骤包括：
步骤S10、第一无线通信单元110和第二无线通信单元210建立功耗低的第一无线链路(优选为蓝牙无线链路)，所述上位机装置300通过第一无线链路通知电能表装置100进入校表流程；
步骤S20、第一无线通信单元110和第二无线通信单元210建立稳定数据传输的第二无线链路(优选为2.4G无线链路)，所述上位机装置300通过第二无线链路与电能表装置100进行校表操作；
步骤S30、所述上位机装置300和电能表装置100在校表完成后退出校表流程，且第一无线通信单元110和第二无线通信单元210退出第二无线链路并重新建立第一无线链路；或者，所述上位机装置300和电能表装置100在校表完成后退出校表流程，且第一无线通信单元110和第二无线通信单元210均退出第二无线链路。
在本实施例中，所述第一无线通信单元110和第二无线通信单元210均支持蓝牙通信协议和2.4G通信协议，可分别在电能表装置100和台体检测装置200(或电能表装置100和上位机装置300)的控制下先通过蓝牙通信协议建立蓝牙无线链路，传输稳定性更好，抗干扰能力更强，耗电量更小，更适合长期连接；并且，还可分别在电能表装置100和台体检测装置200(或电能表装置100和上位机装置300)的控制下先通过2.4G通信协议建立2.4G无线链路，实现数据交互，完成无线校表的功能，以满足对数据实时性传输的要求。通过蓝牙通信协议和2.4G通信协议的多协议配合，更加稳定、高效地实现了电能表装置100在生产测试及正常工作模式下的性能要求。其中，在步骤S30中，具有两种方案，一方案是退出第二无线链路并重新建立第一无线链路，通过第一无线链进行稳定监控，监控是否要进入校表流程，功耗低，性能稳定，效率快；另一方案是退出第二无线链路并分别进入建立第一无线链路的准备阶段，虽然在此进行校表需要重新建立第一无线链路的连接，效率低于前一方案，但是更节省功耗，或者第二无线通信单元210可以随时切换其他第一无线通信单元110。
当然，除了上述蓝牙通信协议和2.4G通信协议，还可以其他通信协议，只要满足非校正工作时连接稳定，功耗低，且工作时传输数据稳定，速率高的条件。通过上述配合，实现出产、常规检测时进行校表操作，用来作为基准，产生标准信号，与待校准信号进行对比，得出误差结果。以及，所述上位机装置300为PC端上位机，存储有校准用的标准表400，通过标准表400实现与电能表装置100的校表操作，例如，除了正常的对台体检测装置200上的电源开关、测试项、信号传输等进行控制等，在无线校表操作中，对台体检测装置200上的第二无线通信单元210进行控制，启动、停止无线校表，设置通信信道、校准参数等数据。
如图3至图5所示，提供无线校表方法的更详细流程的较佳实施例。
所述电能表装置100还包括与第一无线通信单元110连接的电能表控制单元120，所述无线校表方法的步骤还包括：
步骤S11、第一无线通信单元110进行蓝牙广播，第二无线通信单元210进行蓝牙扫描；
步骤S12、在上位机装置300的控制下，第二无线通信单元210与第一无线通信单元110建立功耗低的蓝牙无线链路；
步骤S13、所述上位机装置300通过蓝牙无线链路通知电能表装置100进入校表流程；
步骤S21、电能表控制单元120在进入校表流程后控制第一无线通信单元110进入2.4G无线校表模式；
步骤S22、同时，上位机装置300在进入校表流程后控制第二无线通信单元210进入2.4G无线校表模式；
步骤S23、所述第一无线通信单元110在进入2.4G无线校表模式后分别向电能表控制单元120和通过第二无线通信单元210向上位机装置300通知已进入2.4G无线校表模式的信息，第一无线通信单元110和第二无线通信单元210建立稳定数据传输的2.4G无线链路，且所述上位机装置300通过2.4G无线链路与电能表装置100进行校表操作；
步骤S31、校表操作完成后，所述上位机装置300退出校表流程，并通知电能表装置100；
步骤S32、电能表装置100回应上位机装置300，并控制第一无线通信单元110重新进行蓝牙广播；
步骤S33、上位机装置300接收到电能表装置100的回应信息，并控制第二无线通信单元210进行蓝牙扫描；
步骤S34、第一无线通信单元110和第二无线通信单元210重新建立蓝牙无线链路。
以及，关于步骤S13，并参考图5，还包括步骤：
步骤S131、所述上位机装置300通过蓝牙无线链路通知电能表装置100进入校表；
步骤S132、所述电能表装置100通过蓝牙无线链路回应上位机装置300进入校表，并通知第一无线通信单元110进入2.4G无线校表模式；
步骤S133、第二无线通信单元210被上位机装置300通知进入2.4G无线校表模式，或者，在完成步骤S131的一段时间后自动进入2.4G无线校表模式。
其中，步骤S132和步骤S133实质与步骤S21和步骤S22相似，更应该是发送通知消息和根据通知消息进行实质操作的关系。
在本实施例中，关于步骤S11至步骤S13(包含步骤S131至步骤S133)，处于独立工作的电能表装置100和台体检测装置200，在上位机装置300和电能表控制单元120的控制下建立了蓝牙无线链路，通过蓝牙无线链路实现上位机装置300通知电能表控制单元120进入校表流程，并分别进入对应的校表模式(2.4G无线校表模式)。其中，步骤S11中，电能表控制单元120在上电后控制第一无线通信单元110，并使第一无线通信单元110进行蓝牙广播。
关于后续步骤，在上位机装置300通知电能表控制单元120进入校表流程是通过通知与反馈回应的问答形式实现的，并迅速建立2.4G无线链路，为了进行校表时的大数据传输，实现稳定、高速、快捷的校表，并在校表完成后迅速推出2.4G无线链路，重新等待建立蓝牙无线链路或自动建立蓝牙无线链路，等待下一次的校表。提供一种快捷校表方式，不需要通过线路连接，将电能表安装到检测台上，或者需要对电能表一一单独检测，效率大大提高，并且无视空间距离，实现远程操作。并且，通过两者不断互动，准确建立连接并实现校表，效率高的同时不会出错，使双方可以同步执行需要执行的步骤。
如图6所示，提供信号处理的较佳实施例。
电能表控制单元120与上位机装置300进行信号传输的具体流程是：电能表控制单元120产生/接收反映信息的脉冲信号，第一无线通信单元110对脉冲信号进行数据化处理并将处理后的数据进行无线传输，传输至第二无线通信单元210，所述第二无线通信单元210对接收的信号进行还原，还原成对应的脉冲信号，并输出至上位机装置300中(反之，上位机装置300产生/接收反映信息的脉冲信号，第二无线通信单元210对脉冲信号进行数据化处理并将处理后的数据进行无线传输，传输至第一无线通信单元110，所述第一无线通信单元110对接收的信号进行还原，还原成对应的脉冲信号，并输出至电能表控制单元120中)。此时，第一无线通信单元110应包括第一处理模块111、第一无线通信模块112和第一天线113，第二无线通信单元210包括第二处理模块213、第二无线通信模块212和第二天线211，例如(以电能表控制单元120传输至上位机装置300为例)，所述第一处理模块111对脉冲信号进行数据化处理，所述第一无线通信模块112将处理后的数据通过第一天线113发送出去，所述、第二无线通信模块212通过第二天线211接收对应的数据，并发送回第二处理模块213中，所述第二处理模块213将信号进行还原，还原成对应的脉冲信号，并输出至上位机装置300中。
当然，还存在其他控制方案，电能表控制单元120产生/接收反映信息的脉冲信号，并对脉冲信号进行数据化处理(当然也可以是直接产生对应的数据信号)，第一无线通信单元110将处理后的数据进行无线传输，传输至第二无线通信单元210，并直接传输至上位机装置300中，上位机装置300对接收的信号进行还原，还原成对应的脉冲信号，并进行后续处理。(反之，上位机装置300产生/接收反映信息的脉冲信号，并对脉冲信号进行数据化处理(当然也可以是直接产生对应的数据信号)，第二无线通信单元210将处理后的数据进行无线传输，传输至第一无线通信单元110，并直接传输至电能表控制单元120中，电能表控制单元120对接收的信号进行还原，还原成对应的脉冲信号，并进行后续处理)。
在本实施例中，并参考图7和图8，提供信号传输的两种方案。
方案一、参考图7，电能表控制单元120与上位机装置300的信号传输是接近同步进行的，t1为脉冲在电能表控制单元120上的时间，t2为第二无线通信单元210或上位机装置300将脉冲还原出来的时间。其中，在无线校表的过程中，采用实时采集传输的方式进行无线校表，是一种脉冲信号实时采集传输的过程，当电能表控制单元120或第一无线通信单元110检测到脉冲信号的电平跳变时，将检测到的高低电平变化，转化为数字信号1或者是0，进行数据化转换，再通过空中无线传输出去，给到第二无线通信单元210。这种方式的优点为：实时性好，脉冲延迟的时间，主要为信号转换及空中无线传输的时间，即t1和t2的时间差值会非常小，实现实时脉冲还原。当无线信号传输的过程中受到干扰，或者是出现丢包的情况下，可以及时将还原出来的不完整脉冲信号丢弃，重新截取后面到来的脉冲信号与标准信号进行对比，进而得出正确的误差值，进而进行校准。
方案二、参考图8，在无线校表的过程中，采用非实时传输，将脉冲信号保存下，分段传输的方式进行无线校表，是脉冲信号分段传输的过程，当电能表控制单元120或第一无线通信单元110检测到脉冲信号之后，将脉冲信号的高低电平及相应的时间宽度记录下来，并划分成多个小段脉冲信号，在进行数据化转换后再进行无线空中传输，给到第二无线通信单元210；其中，t1和t2差值，为选定的脉冲片段的时间长度，可以根据实际情况，选取大小合适的值。这种方式的优点为：抗干扰能力更强，不担心在空中无线传输的过程中的丢包及重发问题，可以很好还原出原始脉冲信号。
如图9所示，提供一种基于多个电能表装置100的传输***及传输方法的较佳实施例。
智能电能表***包括多个电能表装置100，台体检测装置200上设置有多个第二无线通信单元210，分别与对应的电能表装置100中的第一无线通信单元110进行通讯，实现一台体检测装置200与多个电能表装置100的校表操作。
为了防止多个电能表装置100同时进行校表操作所导致的干扰问题，可通过上位机装置300对台体检测装置200中的各第二无线通信单元210进行频率设置，设置不同的频率，优选为依照一定频率间隔按顺序进行设置，对各第二无线通信单元210分配不同的工作频率，且各智能电能表的第一无线通信单元110也设置与不同第二无线通信单元210匹配的工作频率，确保在同时进行校表操作时，相互不干扰。例如，对每一电能表装置100进行编号，台体检测装置200的第二无线通信单元210也进行对应编号，编号与电能表装置100的编号一一对应，在工作时，先设置好需要工作的第二无线通信单元210的工作频率，设置相隔较远的频率，再通过蓝牙通信链路传输所对应第二无线通信单元210的工作频率，电能表装置100控制其第一无线通信单元110调成所传输的工作频率，进行校表操作，即实际进行校表时的多组2.4G无线链路的工作频率不同。
进一步地，上位机装置300对台体检测装置200中的各第二无线通信单元210设置不同的校表时间，可单独进行校表，也可以基于上述“频率设置”进行分组分时段校表，以在时间上错开射频收发的时间，进而避免干扰。
再进一步地，上位机装置300通过降低台体检测装置200中的各第二无线通信单元210的输出功率，即通过缩小交叉范围的方式，进而降低相互干扰，实现高效的校表。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

Claims (10)

1.一种智能电能表***，其特征在于：所述智能电能表***包括至少一电能表装置、台体检测装置和上位机装置，所述电能表装置包括第一无线通信单元，所述台体检测装置包括第二无线通信单元；其中，
所述第一无线通信单元与第二无线通信单元建立无线通信链路，所述电能表装置通过无线通信链路与台体检测装置实现无线通信，所述台体检测装置在上位机装置的控制下实现与电能表装置的无线校表操作。
2.根据权利要求1所述的智能电能表***，其特征在于：所述电能表装置还包括与第一无线通信单元连接的电能表控制单元，所述电能表控制单元通过无线通信链路与上位机装置进行无线校表操作。
3.根据权利要求1或2所述的智能电能表***，其特征在于：所述第一无线通信单元与第二无线通信单元均支持蓝牙通信协议和2.4G通信协议，所述第一无线通信单元与第二无线通信单元通过蓝牙通信协议建立蓝牙无线链路，且通过2.4G通信协议建立2.4G无线链路，完成无线校表操作。
4.根据权利要求1或2所述的智能电能表***，其特征在于：所述第一无线通信单元应包括第一处理模块、第一无线通信模块和第一天线，所述第二无线通信单元包括第二处理模块、第二无线通信模块和第二天线。
5.根据权利要求1所述的智能电能表***，其特征在于：所述智能电能表***包括多个电能表装置，所述台体检测装置上设置有多个第二无线通信单元，分别与对应的电能表装置中的第一无线通信单元进行通讯。
6.一种基于如权利要求1-5任一所述智能电能表***的无线校表方法，其特征在于，所述无线校表方法的步骤包括：
步骤S10、第一无线通信单元和第二无线通信单元建立功耗低的第一无线链路，所述上位机装置通过第一无线链路通知电能表装置进入校表流程；
步骤S20、第一无线通信单元和第二无线通信单元建立稳定数据传输的第二无线链路，所述上位机装置通过第二无线链路与电能表装置进行校表操作；
步骤S30、所述上位机装置和电能表装置在校表完成后退出校表流程，且第一无线通信单元和第二无线通信单元退出第二无线链路并重新建立第一无线链路；或者，所述上位机装置和电能表装置在校表完成后退出校表流程，且第一无线通信单元和第二无线通信单元均退出第二无线链路。
7.根据权利要求6所述的无线校表方法，其特征在于：所述第一无线链路为蓝牙无线链路，所述第二无线链路为2.4G无线链路。
8.根据权利要求7所述的无线校表方法，其特征在于，所述电能表装置还包括与第一无线通信单元连接的电能表控制单元；所述无线校表方法的步骤还包括：
步骤S11、第一无线通信单元进行蓝牙广播，第二无线通信单元进行蓝牙扫描；
步骤S12、在上位机装置的控制下，第二无线通信单元与第一无线通信单元建立功耗低的蓝牙无线链路；
步骤S13、所述上位机装置通过蓝牙无线链路通知电能表装置进入校表流程；
步骤S21、电能表控制单元在进入校表流程后控制第一无线通信单元进入2.4G无线校表模式；
步骤S22、同时，上位机装置在进入校表流程后控制第二无线通信单元进入2.4G无线校表模式；
步骤S23、所述第一无线通信单元在进入2.4G无线校表模式后分别向电能表控制单元和通过第二无线通信单元向上位机装置通知已进入2.4G无线校表模式的信息，第一无线通信单元和第二无线通信单元建立稳定数据传输的2.4G无线链路，且所述上位机装置通过2.4G无线链路与电能表装置进行校表操作；
步骤S31、校表操作完成后，所述上位机装置退出校表流程，并通知电能表装置；
步骤S32、电能表装置回应上位机装置，并控制第一无线通信单元重新进行蓝牙广播；
步骤S33、上位机装置接收到电能表装置的回应信息，并控制第二无线通信单元进行蓝牙扫描；
步骤S34、第一无线通信单元和第二无线通信单元重新建立蓝牙无线链路。
9.根据权利要求6所述的无线校表方法，其特征在于：所述校表操作采用实时采集传输的方式进行；或者，所述校表操作采用分段传输的方式进行。
10.根据权利要求6所述的无线校表方法，其特征在于，所述智能电能表***包括多个电能表装置，所述台体检测装置上设置有多个第二无线通信单元，分别与对应的电能表装置中的第一无线通信单元进行通讯，所述无线校表方法还包括：
上位机装置对台体检测装置中的各第二无线通信单元进行频率设置，对各第二无线通信单元分配不同的工作频率；
或者，上位机装置对台体检测装置中的各第二无线通信单元设置不同的校表时间；
或者，上位机装置通过降低台体检测装置中的各第二无线通信单元的工作功率。
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