CN201413345Y - 基于低功耗短距离无线传输的数字式电能表采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于低功耗短距离无线传输的数字式电能表采集器，它包括壳体(1)和与壳体连接的保险(2)、天线(3)，壳体(1)中装载有电路板，电路板利用了多个压敏电阻做了专门的防雷击设计，实现了接受抄表命令、接受负控电能表的命令、在短距离无线网络中的路由功能和新增采集器自动加入网络的功能。这种采集器利用自主设计的短距离无线网络协议栈(在甚高的ISM频段上)互相之间能够智能化的自组织成一个无线网状网络，并且允许新增采集器自动入网，且传输速率高，适用于任何符合国家规约的电子式电能表，同时电路部分利用了高处理性能的微控制器，其丰富的外设不仅能适应未来功能扩展的需要，而且可以任意配置***设备，真正的在高性价比的基础上建立一个全自动化高速采集电表数据的区域网络，极大的节省人力物力资源，提高管理水平。

Description

基于低功耗短距离无线传输的数字式电能表采集器

技术领域

本实用新型涉及一种电力数据采集器，尤其涉及到一种基于低功耗短距离无线传输的数字式电能表采集器。

技术背景

随着网络通信技术的不断发展，落后的人工抄表方式已经不适应电力信息化管理的需要，远程数据的采集、处理及传输取代了传统手抄方式被应用于自动抄表***中，而一个电力自动抄表***中使用最多、运用范围最广的设备就是专变、公变的电表数据采集器。

目前在电力自动抄表***中，采集器主要采用电力载波通信、图像读取处理、GSM/CDMA方式、GPRS、PSTN、WSN网络等多种方式来实现数据采集和传输功能，但上述方式都存有一定的不足之处：

一、电力载波***的采集器数据传输速率只能达到600bps，其传输速率太慢，而我国电力用电复杂，电力线负载很不均衡，无法保证长时间稳定可靠传输，因此不适合未来更高实时性的扩展要求，改造后的网络基本只能局限在现有的应用中。况且目前电力载波的方式只能依靠特殊的载波电表支持，因此需要大规模更换已经安装的表计，造成极大的改造浪费。

二、图像处理方式的采集器可以特殊的解决一些老式的机械表的抄表问题，但是这种运用图像处理的方法本身并没有经过计量认证，其数据读取的准确可靠性无法得到保证。

三、GSM/CDMA方式、GPRS、PSTN等方式的采集器都是在不多的电表数据采集后就利用公网将数据上传，其运行费用比较高，而且依赖公网的程度比较大，数据安全性无法达到绝对的保证。

四、WSN网络等一些方式的采集器大多运用2.4G的高频载波传输，其固有缺陷是传输穿透能力差，不适用于多楼多阻挡的城市环境下的稳定传输，同时其短距离传输的网络协议也多是利用国外通讯模块提供商的内嵌协议栈，其通用协议没有考虑到抄表应用中需要高稳定高安全等一些特殊应用要求，且不具备真正的核心网络路由协议技术的拥有权。

五、现在国内大多数公知的采集器并没有考虑低功耗的设计，设备在长期运行中耗费了更多的电力资源，没有能很好的支持国家节能的设备设计要求。

实用新型内容

针对上述技术存在的不足，本实用新型提供一种基于低功耗短距离无线传输的数字式电能表采集器，这种采集器利用自主设计的短距离无线网络协议栈(在甚高的ISM频段上)互相之间能够智能化的自组织成一个无线网状网络。设备在运行过程中做了特殊的低功耗处理，可以极大的降低设备的运行功耗，并且允许新增采集器自动入网，且传输速率高，适用于任何符合国家规约的电子式电能表，同时电路部分利用了高处理性能的微控制器，其丰富的外设不仅能适应未来功能扩展的需要，而且可以任意配置***设备，真正的在高性价比的基础上建立一个全自动化高速采集电表数据的区域网络，极大的节省人力物力资源，提高管理水平。

为实现上述目的，本实用新型所提出的技术方案为：它包括壳体(1)和与壳体连接的保险(2)、天线(3)，壳体(1)中装载有电路板，电路板里装有短距离无线通信模块(4)、485通信接口(5)、数据存储器(6)、地址存储器(7)、微处理器(8)和电源控制模块(9)。电路板利用了多个压敏电阻做了专门的防雷击设计，实现了接受抄表命令、接受负控电能表的命令、在短距离无线网络中的路由功能和新增采集器自动加入网络的功能。

所述接受抄表命令指：采集终端通过485通信接口(5)将命令中规定需要采集的电能表的数据采集存储至数据存储器(6)中，微处理器(8)将当次采集的所有电表数据组包压缩，压缩的数据包根据自主设计的网络协议，利用短距离无线通信模块(4)，分包发送至该区域的集中管理设备。

所述接受负控电能表的命令指：采集终端通过天线(3)，经过短距离无线通信模块(4)的解包后将相应的命令发送给微处理器(8)，微处理器(8)接受命令，再通过485通信接口(5)控制相应的电表合闸和开闸，并将最近操作的结果记录进数据存储器(6)中。

所述在短距离无线网络中的路由功能是指：邻近的采集终端请求该采集终端转发数据包，数据包被暂存进数据存储器(6)，微处理器(8)鉴别该数据包的合法性，通过验证后将数据包路由至下一跳，没有通过权限认证的数据包将被丢弃，事件被记录进数据存储器(6)；

所述新增采集器自动加入网络功能是指：新增采集器一开始运行就向最近的区域管理集中器发出申请，请求进入该网络；申请被通过后，新增采集器向周围采集器发出已入网通知，并收集邻居采集器信息；新增采集器将邻居采集器信息上传给区域管理集中器报备，并正式入网运行。

本实用新型的有益效果是：

1、利用低功耗的短距离无线网络将居民电能表数据快速稳定的传送至区域管理集中器，传输过程中运用软件加密技术，传输稳定安全。

2、无线通信模块内嵌自主设计的网络协议栈，采集器的命令通道模式设计保证了设备完全兼容电力部门规定的多个数据采集规约。

3、一个采集器可以最多管理32块电子式电能表，降低***信息化改造的成本。

4、采集器具有独立路由功能且通信传输速率高(最大可达200Kbps)，因此，所有的采集终端之间便可以方便的形成一个区域内的高冗余、高效率的网状网络，使得电能表信息能够真正自动、迅速的传输至区域管理集中器。

附图说明

图1是本实用新型的***结构图。

图2是本实用新型的一个实施例的电路原理图。

图3是本实用新型的外观图。

图例说明：

壳体(1)、保险(2)、天线(3)、短距离无线通信模块(4)、485通信接口(5)

数据存储器(6)、地址存储器(7)微处理器(8)电源控制模块(9)

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

电源部分：输入，85V～265V，输出，5V/600mA，电源内置AC/DC模块，用于MAX485芯片供电，电源输出的电压经过LM1117芯片；输入，5V，输出3.3V/100mA，用于无线通信模块以及主板供电。短距离无线射频模块：利用无线通信芯片自主研发的无线射频模块，射频模块利用公共无线信道，经过多跳路由与区域管理集中器通信。3、主板：MCU采用ATMEL公司AT91SAM32，具有32K片内高速FLASH存储器以及16K字节的片内高速SRAM，不仅能减少外扩存储器的成本，而且能够保证程序多次升级而不需更换MCU。高速读写的FLASH能力，10年的数据保存时限，保证了掉电后数据可以稳定长期的保存。32个可编程复用的I/O口可以支持多外设接入，同时微处理器支持的USB2.0高速总线可外接液晶屏、SPI总线用于控制无线通信模块、RS485总线用于与电表通信的总线接口。

本实施例具有时钟对时、查询及设置表地址、实时抄表、定时冻结抄表、设备路由、邻居网络状态信息上报、适应多种GB规约、实时负控、异常查询等功能。

Claims (2)

1、基于低功耗短距离无线传输的数字式电能表采集器，其特征在于：它包括壳体(1)和与壳体连接的保险(2)、天线(3)，壳体(1)中装载有电路板，电路板里装有短距离无线通信模块(4)、485通信接口(5)、数据存储器(6)、地址存储器(7)、微处理器(8)和电源控制模块(9)。

2、根据权利要求1所述的基于低功耗短距离无线传输的数字式电能表采集器，其特征在于：采集终端通过485通信接口(5)将命令中规定需要采集的电能表的数据采集存储至数据存储器(6)中。

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