CN204129936U

CN204129936U - 远程燃气抄表***

Info

Publication number: CN204129936U
Application number: CN201420508111.9U
Authority: CN
Inventors: 刘增君
Original assignee: YANTAI TENGLIAN INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: YANTAI TENGLIAN INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2024-09-04

Abstract

本实用新型涉及一种远程燃气抄表***。至少包括管理服务器、集中器、采集器、终端表计，其特征在于管理服务器与集中器通过无线公网信道或以太网通讯方式通讯，集中器与采集器通过低压电力线载波通讯，采集器与终端表计采用无线射频方式通讯。与现有技术相比，本实用新型采集器与表计之间无线通讯的方式进行数据交换，无需重复敷线缆，整体投资较低，需要控制的环节也较少。

Description

远程燃气抄表***

技术领域

本实用新型涉及自动化控制领域，具体涉及一种远程燃气抄表***。

背景技术

本申请人曾以公开号CN 203733287 U公开了供一种基于电力线载波的远程智能管理***，包括可与燃气部门的控制中心进行无线数据交换的N个集中器，N ≥1，与每个集中器通过同一变压器联网供电的50HZ 低压电力线相连的M 个采集/ 控制器，M ≥ 1，每个采集/ 控制器与P个带有阀控装置的计量表相连，P ≥ 3，其特征在于所述的集中器包括无线通讯模块、集中数据处理模块和具有双向功能的第一载波模块；所述的采集/ 控制器包括具有双向功能的第二载波模块、采集/ 控制数据处理模块、控制模块和抄读模块，用于实现不同部门远程对若干用户不同的阀控直读计量表分别进行控制。但该技术方案仍存在进一步改进的空间：如虽然单元采集/控制器与集中器之间采用低压电力线载波通讯，但单元采集/控制器与表计之间仍需要通过常规的有线通讯的方式进行数据交换，仍存在重复敷线缆的问题，整体投资仍较高，需要控制的环节也较多。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术存在的前述不足，公开一种远程燃气抄表***。

为实现该目的，本实用新型公开的技术方案是：

这种远程燃气抄表***，至少包括管理服务器1、集中器2、采集器3、终端表计4，其特征在于管理服务器与集中器通过无线公网信道或以太网通讯方式通讯，集中器与采集器通过低压电力线载波通讯，采集器与终端表计采用无线射频方式通讯。

进一步地，所述的集中器包括数据管理器、数据存储器、路由器、路由存储器、载波信道、上行信道、电源管理器，其中上行信道与数据管理器相连，数据管理器还与数据存储器、路由器、路由器还与路由存储器、电源管理器、载波信道相连，载波信道还与电源管理器、低压电力线相连。

进一步地，所述的采集器包括MCU、RS485接口芯片、M-BUS接口电路、载波芯片、解调芯片、存储器、复位/看门狗、指示灯和红外通信单元组成。

进一步地，所述的终端表计为无线远传燃气表，是以膜式燃气表为计量基表，加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、阀门控制模块及电源管理模块组成。

进一步地，数据管理器为工业级处理器，规格为AT91SAM9260；路由器为ARM32位，型号为Cortex-M3CPU；上行信道包括RS485级联配变终端、RS232、红外、GPRS、RJ45端口。

进一步地，MCU选用ST的8BIT位STM8207CB，内置2K Byte-RAM内部复位/看门狗；载波芯片选用青岛东软载波芯片SSC1641；RS485接口芯片选用TI公司的SN65LBC184D。

与现有技术相比，本实用新型采集器与表计之间无线通讯的方式进行数据交换，无需重复敷线缆，整体投资较低，需要控制的环节也较少。

附图说明

图1为本实用新型的层级结构图。

图2为本实用新型集中器的结构原理图。

图3为本实用新型采集器的结构原理图。

具体实施方式

一种远程燃气抄表***，包括管理服务器1、集中器2、采集器3、终端表计4，其特征在于管理服务器与集中器通过无线公网信道或以太网通讯方式通讯，集中器与采集器通过低压电力线载波通讯，采集器与终端表计采用无线射频方式通讯。所述的集中器包括数据管理器、数据存储器、路由器、路由存储器、载波信道、上行信道、电源管理器，其中上行信道与数据管理器相连，数据管理器还与数据存储器、路由器、路由器还与路由存储器、电源管理器、载波信道相连，载波信道还与电源管理器、低压电力线相连。数据管理器为工业级处理器，规格为AT91SAM9260；路由器为ARM32位，型号为Cortex-M3CPU；上行信道包括RS485级联配变终端、RS232、红外、GPRS、RJ45端口。所述的采集器包括MCU、RS485接口芯片、M-BUS接口电路、载波芯片、解调芯片、存储器、复位/看门狗、指示灯和红外通信单元组成。MCU选用ST的8BIT位STM8207CB，内置2K Byte-RAM内部复位/看门狗；载波芯片选用青岛东软载波芯片SSC1641；RS485接口芯片选用TI公司的SN65LBC184D。所述的终端表计为无线远传燃气表，是以膜式燃气表为计量基表，加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、阀门控制模块及电源管理模块组成。

以下对实用新型进行更为详细的说明：

终端计量表具为具有无线远传能力的燃气表，采用特高频无线射频技术，及先进的组网协议，令每一台表计在上传数据时能够自动选择最佳路由，实现稳定的无线远距离数据传输；

数据采集装置采用烟台腾联信息科技自主研发的数据采集器，采集水、电、暖、气等各类计量表具的数据，并将数据上传至数据网关或终端服务器。其下行通信支持RS-485、M-bus总线接口、无线射频接口；上行通信采用电力线载波技术。并可支持不同表计厂家的多种计量规约，如DL/T 645-1997和DL/T 645-2007规约及CL/T188-2004标准等。

数据网关（集中器）也是腾联信息科技自有技术产品，是大型集中抄表***中的重要设备，能够通过下行信道自动抄收并存储各种具有载波通信功能或RS-485串行通信通道的智能仪表、采集终端或采集模块的计量数据，并通过无线公网信道（GSM/GPRS、CDMA等）、TCP/IP以太网通信等方式将数据远传至管理服务器。

通信网络分为数据采集器与计量表具之间的下行通信，数据采集器与数据集中器之间的中段通信，及集中器与主站服务器之间的上行通信。下行通信采用无线射频技及自组网技术；中段通信借助先进的电力载波通信技术，实现了免布线，大大降低了工程施工难度；上行通信依托电讯运营商的手机通讯网络，通过集中器上的无线通信模块（GSM/GPRS、CDMA等），实现数据稳定可靠的远程传输。

管理服务器配备主站管理***软件、数据库及各种***和应用软件，是整个集中抄表***的数据中心和管理中心。面向用户可以实现下达抄表任务、数据信息查看、报表管理、收费服务等功能。

1、无线燃气表

无线远传燃气表是以膜式燃气表为计量基表，加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、阀门控制模块及电源管理模块等所组成的新型智能燃气表。该表除具有煤气、天然气、液化石油气等燃气的体积计量功能外，还具有计量数据机电转换、无线数据传输、阀门遥控等功能。

无线远传燃气表的结构为一体式，主要由基表、电子控制器、机电转换单元\控制阀、电源、外壳等主要部件组成。

具有防窃气、防拆卸的功能。

可以设置无线通讯地址等参数，使燃气表与无线通讯地址一一对应，不能私自修改无线通讯地址等参数，即一表一通讯地址。

采用计数器字轮直读技术，更可靠的保证计数的准确性。

通过与采集器的通讯可远程控制燃气表内阀门开关。

当电池电压不足时，LED指示灯长亮，并切断阀门。用户更换四节5号碘性电池方可正常用气，操作方便。

2、数据采集器

采集器主要完成燃气，也包括电表、水表、热表的数据采集、存储以及转发，参与自动组网并提供载波/无线信道，通过自身的M-bus/RS-485接口同计量表具进行通信，采集到表计的相关数据后，通过其自身的载波/无线信道，将采集到的数据传至集中器，最终传至后台***。根据***功能亦可将后台管理***的指令或参数下传至表计。

采集器功能整体上分上行规约处理，下行抄表及存储数据。针对使用功能其产品特点如下：

2.1数据采集

a) 按照集中器设置的采集周期和采集数据种类，自动采集并保存计量表具的用能数据。支持最多115块M-BUS 接口表计和30块RS-485接口表计。

b) 支持DL/T 645-1997和DL/T 645-2007规约及CL/T188-2004标准等多种通信协议。

2.2数据存储

采集器能分类存储数据，形成水、电、气不同用能的历史数据，可存储最近12月的月用水数据或月有功电能数据和最近64天日用水量及日有功电能数据，此外还可保存重点用户水、电、气的最近24小时整点用能数据。

2.3参数设置和查询

可远程查询或本地设置和查询下列参数：

a) 支持广播对时命令，对采集器时钟进行校时。

b) 支持设置和查询采集周期、表计通信地址、通信协议等参数，并能自动识别和适应不同的通信速率。

c) 能依据集中器下发或本地通信接口设置的表地址，自动生成表计的表地址索引表。

2.***记录

采集器能记录参数变更、抄表失败、终端停/上电等事件。

2.5数据传输

a) 上行通信采用模块化设计，具有热插拔功能，可以与集中器进行通信，接收并响应集中器的命令，向集中器传送数据。

b) 中继转发，采集器支持集中器与其它采集器之间的通信中继转发。

c) 通信转换，采集器可转换上、下信道的通信方式和通信协议。

d) 对于有存储功能的采集器，对重要数据的传输应有安全防护措施。

2.6本地功能

a) 具有电源、工作状态、通信状态等指示。

b) 提供本地维护接口，支持手持设备通过红外通信口等本地维护接口设置参数和现场抄读电能量数据。本地参数设置和现场抄表应有权限和密码管理。

2.7终端维护

a) 终端有自测试、自诊断功能，发现终端的部件工作异常应有记录。2.7.2终端初始化

b) 终端接收到主站下发的初始化命令后，分别对硬件、参数区、数据区进行初始化，参数区置为缺省值，数据区清零，控制解除。

2.8硬件说明

主***由CPU、RS-485接口电路、M-BUS接口电路、载波基带电路、解调芯片、存储器、复位/看门狗电路、指示灯和串行通信几个部件组成。

CPU：选采用了ST的8BIT 位STM8207CB，该MCU具有内置128K的FLASH作为程序空间，内置2K Byte-RAM，内部看门狗、具有1个串行口，运行稳定等优点。

存储芯片：选用FLASH芯片EN25F10作为数据存储空间，实现至少最近64天每天零点电量的保存功能。

载波芯片：选用青岛东软载波芯片SSC1641，该芯片采用扩频通信技术，BFSK调制、半双工通信，高效率前向纠错能力，码速率高达20.8k波特，中心频率f0=270kHz，带宽BW=30kHz，具有表号、报警事件主动上传功能；主动向采集器MCU申请地址，同时允许本地无通信地址。工作温度范围：-40℃～+85℃

RS-485：选用TI公司SN65LBC184D，该芯片是业内公认比较好的485芯片，其内部集成瞬变电压抵制，同时对超出总线终端ESD保护（+30 kV 接触放电；+15 kV 气隙放电；+15人体模型），能承受峰值为400W过压瞬变，在电噪声环境中的数据传输速率为250kbps，开路失效保护接收器设计，1/4 单位负载允许128 个器件连接到总线，热关闭保护，低禁止工作电流最大300μA。

指示灯：指示电源、上行通信、下行通信、装置异常状态。

3、集中器

集中器是智能远程集中抄表***中的关键设备。其下行信道有低压电力线载波及RS485串行通信通道两种。能够通过载波信道自动抄收并存储各种具有载波通信功能的智能仪表、采集模块以及其他各类载波设备的用能数据，并能通过RS485信道采集外部485计量表具的数据；同时能通过上行信道与主站或手持设备进行数据交换，其上行信道采用公用通讯网，支持客户端、服务器两种通讯模式，并且采用模块化设计，可通过更换通信模块直接改变通信方式。

3.1数据采集及处理

a) 协议表计数据：集中器可以采集来自采集器或RS-485接口的符合传输协议的各种用能数据。目前支持的表计类型按照大类号0、C、D、E，小类号0、1、2，规约类型DL/T645-1997、DL/T645-2007组合共分为24种。

b) 直流模拟量采集：对一些非电气量监测点（如：温度、压力等），经变换器转换成直流模拟量；集中器可实时采集直流模拟量测量温度、压力等非电气量，直流模拟量测量准确度在±1％范围内。

c) 状态量采集：集中器实时采集开关位置状态和其它状态信息，发生变位时应记入内存并在最近一次主站查询时向其发送该变位信号或集中器主动上报。

d) 事件记录数据：集中器和电能表记录的事件记录数据。

分类存储下列数据

a) 台区总表数据

b) 居民户电表数据：

3.3主从工作模式

集中器可设置选择为主集中器或从集中器两种工作模式之一。一台主集中器能够通过级联485 接口（RS485II）级联最多3 台从集中器，并通过主集中器的远程上行通信通道与主站通信，从而实现主集中器及其级联的从集中器与主站之间的数据交换。参与级联的所有集中器只有一台可以设置为主集中器，其余均为从集中器。

主集中器周期性巡查级联的从集中器，当从集中器有数据主动上报需求时，将从集中器的数据转发给主站。

3.4校时功能

具有主站对采集器终端远程校时功能和集中器到***内电能表的广播校时功能。

3.5设置功能

可通过远方或本地设置初始运行参数、抄表间隔。抄表周期等参数，并具有防止非法授权人员操作和保证数据安全的措施。

自诊断和异常信息记录功能

自动进行***自检，发现设备（包括通信）异常进行事件记录和报警。

事件记录

集中器根据主站设置的事件属性按照重要事件和一般事件分类记录。事件包括集中器参数变更、抄表失败、集中器停/上电，电能表时钟超差等。集中器能保存最近500条事件记录。

重要事件及一般事件按发生的时间顺序分两个队列记录，队列按先进先出方式刷新。每条记录的内容包括事件类型、发生时间及相关情况。

a) 重要事件处理

主站设置的重要事件，当事件发生后集中器实时刷新重要事件计数器内容，作记录并通过ACD 置位或直接主动上报事件记录及时报告主站。

b) 一般事件处理

主站设置的一般事件（如：集中器停电、越限记录等），当事件发生后集中器实时刷新一般事件计数器内容，作事件记录，等待主站查询。集中器电源每次停电时，记录停电的起止时间及当前电能量。

停电数据保存

交流供电电源中断后，充电电池可以为集中器继续供电，可以保证与主站通信三次（上报停电事件）并正常工作10min的能力，时钟电池可以保持数据和时钟一个月以上。电源恢复时，保存数据不丢失，内部时钟正常运行。

其它功能

软件远程下载：集中器软件可通过远程通信信道实现在线软件下载。

断点续传：集中器进行远程软件下载时，集中器软件应具有断点续传能力。

集中器版本信息：集中器可以通过本地显示或远程召测查询集中器版本信息。

通信流量统计：集中器可以统计与主站的通信流量。

Claims

1.一种远程燃气抄表***，至少包括管理服务器（1）、集中器（2）、采集器（3）、终端表计（4），其特征在于管理服务器与集中器通过无线公网信道或以太网通讯方式通讯，集中器与采集器通过低压电力线载波通讯，采集器与终端表计采用无线射频方式通讯。

2.根据权利要求1所述的一种远程燃气抄表***，其特征在于所述的集中器包括数据管理器、数据存储器、路由器、路由存储器、载波信道、上行信道、电源管理器，其中上行信道与数据管理器相连，数据管理器还与数据存储器、路由器、路由器还与路由存储器、电源管理器、载波信道相连，载波信道还与电源管理器、低压电力线相连。

3.根据权利要求1所述的一种远程燃气抄表***，其特征在于所述的采集器包括MCU、RS485接口芯片、M-BUS接口电路、载波芯片、解调芯片、存储器、复位/看门狗、指示灯和红外通信单元组成。

4.根据权利要求1所述的一种远程燃气抄表***，其特征在于所述的终端表计为无线远传燃气表，是以膜式燃气表为计量基表，加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、阀门控制模块及电源管理模块组成。

5.根据权利要求2所述的一种远程燃气抄表***，其特征在于数据管理器为工业级处理器，规格为AT91SAM9260；路由器为ARM32位，型号为Cortex-M3CPU；上行信道包括RS485级联配变终端、RS232、红外、GPRS、RJ45端口。

6.根据权利要求3所述的一种远程燃气抄表***，其特征在于MCU选用ST的8BIT位STM8207CB，内置2K Byte-RAM内部复位/看门狗；载波芯片选用青岛东软载波芯片SSC1641；RS485接口芯片选用TI公司的SN65LBC184D。