CN207264586U - 一种基于dl/t698.45协议的模块化设计的集中器 - Google Patents
一种基于dl/t698.45协议的模块化设计的集中器 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于DL/T698.45协议的集中器，包括，微处理器模块、电源模块、存储模块、实时钟电路模块、计量采样模块、调试升级模块和通讯模块。本实用新型的集中器通过SPI接口连接计量采样模块，实现对电压、电流、有功脉冲或无功脉冲的兼容与计量；还通过SQLite数据库实现数据存储，配合外设存储器件(FLASH或RAM)接口，实现兼容，并提供足够的存储空间。本实用新型设有模块化的红外接口、RS232接口、RS485接口、RF接口、载波接口、GPRS接口块或4G制式接口可根据国网型式规范和地区等特殊要求，直接通过插拔相应模块实现数据的有效上传。配合平台化、层次化、模块化、规范化的操作***层、平台层和应用层设计，本实用新型能够实现自动抄表自动兼容以及抄表数据的自动上传。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用电信息采集设备，尤其涉及一种基于DL/T698.45协议的模块化设计的集中器。
背景技术
远程自动抄表***中，集中器居于十分重要的地位。集中器上行需与主站通信，执行主站下发的抄表、控制等命令，上传电量数据等；同时，下行需与采集器、电表等通信，实现数据采集、汇总等。由于目前智能电网的建设，尤其是远程自动抄表***的发展，现有国标645协议或集中器与主站间的国标376协议以及各网省增扩协议逐渐无法适应数据采集的需要。
尤其，在国家的强大内需驱动下，随着智能电网的飞速发展，以及近些年诸如四表集抄等重点项目的推进，多表集抄的关键阻碍因素逐渐转移到通信协议本身对数据传输的限制。原有的645等协议已逐渐无法满足远程抄表需求。针对这种情况。为了兼容其他设备，国家电科院起草拟定了新的电表标准协议，即面向对象的互操作新数据交换协议DL/T698.45。而根据新协议的要求，目前的集中器软硬件平台均已不满足要求。
因此，目前急需一种针对DL/T698.45协议的集中器。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于DL/T698.45协议的模块化设计的集中器，在满足新协议标准的前提下实现高可靠性的远程抄表数据通信。
为实现上述目的，本实用新型提供的基于DL/T698.45协议的集中器，包括微处理器模块，以及与所述微处理器模块连接的电源模块、存储模块、实时钟电路模块、计量采样模块、调试升级模块和通讯模块，其中，
所述存储模块采用SQLite数据库；所述存储模块还设有外设存储器件接口；
所述通讯模块通过UART(通用异步收发传输器，Universal AsynchronousReceiver/Transmitter)口与所述微处理器模块连接；所述调试升级模块包括与所述微处理器模块连接的USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口与JTAG(Joint TestAction Group；联合测试工作组)口。
进一步，上述集中器中，所述通讯模块包括红外接口、RS232接口、RS485接口、RF(射频)接口、载波接口、GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线服务技术)接口块或4G制式接口中的一种或多种。
进一步，上述集中器中，所述外设存储器件接口包括FLASH接口或RAM接口。
进一步，上述集中器中，还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述微处理器模块连接，至少包括LCD(Liquid Crystal Display的简称，液晶显示器)显示模块和按键电路。
如上所述的集中器，其中，所述微处理器模块采用基于Linux***的ARM9处理器芯片。
其中，所述微处理器模块包括操作***层、平台层和应用层，具体而言：
所述应用层分别连接所述计量采样模块、调试升级模块、通讯模块、人机交互模块；所述应用层的输出接口连接所述平台层的输入接口，所述平台层的输出接口连接所述操作***层的输入接口。
再进一步，上述集中器中，所述计量采样模块通过SPI(串行外设接口，SerialPeripheral Interface)接口与所述微控制器模块连接。
进一步，上述集中器中，所述计量采样模块至少包括电压计量电路、电流计量电路、有功脉冲输出模块和无功脉冲输出模块。
具体而言，上述集中器中，所述实时钟模块通过I2C(单、双向二线制同步串行总线)总线与所述微控制器模块连接。
上述的集中器中，所述电源模块包括AC-DC转换电路和DC-DC电路：其中，所述AC-DC转换电路输出电压为12V；所述AC-DC转换电路的输出端连接所述DC-DC电路的输入端；所述DC-DC电路的输出电压包括5V、3.3V或1.8V三种。
本实用新型和现有方案相比具有如下技术效果:
1.本实用新型所提供的集中器，设有计量采样模块，进行电压、电流、有功脉冲或无功脉冲的计量再通过SPI(串行外设接口，Serial Peripheral Interface)接口反馈至所述微控制器模块进行数据处理以及对上级的数据交互。由此，本实用新型能够通过对计量采样模块的选择，兼容多种设备的数据采集要求。
2.考虑到新协议下，终端兼容设备数量得到了很大提高，数据量相较原有协议有了显著提高，因此，本实用新型进一步采用SQLite数据库实现数据存储，并增设了外设存储器件(FLASH或RAM)接口，以实现兼容，并提供足够的存储空间；
3.处于通讯效率的考量，本实用新型的通讯模块包括有红外接口、RS232接口、RS485接口、RF(射频)接口、载波接口、GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线服务技术)接口块或4G制式接口中的一种或多种，并采用模组化的形式实现相应功能。实际应用中，可根据国网型式规范和地区等特殊要求，选配某种模块与MCU模块插接即可；
4.本实用新型的集中器采用基于Linux操作***的ARM9芯片，引入嵌入式数据库SQLite、面向对象开发两项新技术，按照平台化、层次化、模块化、规范化的实施原则，设计操作***层、平台层和应用层。通过应用层连接所述计量采样模块、调试升级模块、通讯模块、人机交互模块；所述应用层的输出接口连接所述平台层的输入接口，所述平台层的输出接口连接所述操作***层的输入接口，实现自动抄表以及抄表数据的上传。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本实用新型的实施例一起，用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为根据本实用新型的基于DL/T698.45协议的集中器模块架构图；
图2为根据本实用新型的Linux***架构图；
图3为本实用新型中通信模块中下行通信使用的一种双模(载波加无线)模块的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1为根据本实用新型的基于DL/T698.45协议的集中器，包括微处理器模块，以及与所述微处理器模块连接的电源模块、存储模块、实时钟电路模块、计量采样模块、调试升级模块和通讯模块。该集中器通过Linux下的串口通信方式，应用嵌入式数据库技术，面向对象设计，数据扩展性好，符合DL/T698.45协议。其中的微处理器模块硬件上以ARM9平台处理器为中心，采用模块化设计实现自动抄表自动上传：所述存储模块采用SQLite数据库；所述存储模块还设有外设存储器件接口；
所述通讯模块通过UART(通用异步收发传输器，Universal AsynchronousReceiver/Transmitter)口与所述微处理器模块连接；所述调试升级模块包括与所述微处理器模块连接的USB2.0(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口与JTAG(Joint TestAction Group；联合测试工作组)口。
进一步，上述集中器中，所述通讯模块包括红外接口、RS232接口、RS485接口、RF(射频)接口、载波接口、GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线服务技术)接口块或4G制式接口中的一种或多种。根据国网型式规范和地区等特殊要求，实际使用中选配某种模块与MCU模块插接即可。
进一步，上述集中器中，所述通讯模块中的下行通信一端还包含有一种如图3所示的“载波+无线”的双模模块。该模块可在载波通讯方式和无线通讯方式两者之间自由切换，可利用无线信道弥补部分节点载波通信噪声、衰减所造成的干扰，大大提高抄表成功率。该模块主要由射频收发芯片(Tranceiver控制芯片)和PLC收发电路实现无线通讯和载波通讯。Tranceiver控制芯片通过SPI接口与微控制器模块(MCU)连接进行数据收发。
进一步，上述集中器中，所述外设存储器件接口包括FLASH接口或RAM接口。如此，可适应新协议DL/T698.45要求终端兼容多种设备的数据采集的要求，存储容量相对现有集中器增大很多，存储模块届时只需更新硬件即可满足存储。
进一步，上述集中器中，还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述微处理器模块连接，至少包括LCD(Liquid Crystal Display的简称，液晶显示器)显示模块和按键电路，可直观便捷地查询终端数据、设置参数。
如上所述的集中器，其中，所述微处理器模块采用基于Linux***的ARM9处理器芯片。
其中，所述微处理器模块包括操作***层、平台层和应用层，具体而言：
所述应用层分别连接所述计量采样模块、调试升级模块、通讯模块、人机交互模块；所述应用层的输出接口连接所述平台层的输入接口，所述平台层的输出接口连接所述操作***层的输入接口。
参照图2，所述应用层、平台层由各子***构成：通信子***、数据采集子***、监测子***、安全子***、维护子***等。平台层对应用层提供服务接口，供应用层调用实现对应功能。
应用层具备规约解析能力、人机交互能力，能够接收外界的查询、设置、控制指令，根据外界的指令，调用平台层相应接口予以执行，从而实现具体功能的执行。
再进一步，上述集中器中，所述计量采样模块通过SPI(串行外设接口，SerialPeripheral Interface)接口与所述微控制器模块连接。
进一步，上述集中器中，所述计量采样模块至少包括电压计量电路、电流计量电路、有功脉冲输出模块和无功脉冲输出模块。
具体而言，上述集中器中，所述实时钟模块通过I2C(单、双向二线制同步串行总线)总线与所述微控制器模块连接。所述的实时时钟电路模块可给集中器提供精确时钟，满足采集数据的实时性，同时可扩展作为闹钟功能，定时中断进行指定操作。
上述的集中器中，所述电源模块包括AC-DC转换电路和DC-DC电路：其中，所述AC-DC转换电路输出电压为12V；所述AC-DC转换电路的输出端连接所述DC-DC电路的输入端；所述DC-DC电路的输出电压包括5V、3.3V或1.8V三种，并分别连接至相应模块进行供电。
本实用新型所述的基于DL/T698.45的集中器具备以下优点：
(1)面向对象设计，数据扩展性良好；
(2)上下行通信协议一致，可以数据溯源；
(3)支持读取多个ID、多种查询方式，通信效率高；
(4)硬件采用模块化设计，更换部分模块即可满足不同的需求，免去整体重新设计的时间周期，降低生产成本，提高生产效率。
(5)本实用新型所针对集中器(如DJGZ23-GY2300型)，它符合国家电网公司的《电力用户用电信息采集***》系列标准，同时针对电磁兼容性能采取多种保护和改进设计。例如，本实用新型所采用的微处理器模块在满足速度的前提下尽量选取外部时钟频率较低的型号，同时应用程序方面也做降频处理，能够有效降低噪声，增强主***的抗干扰能力；本实用新型所采用的AC-DC电源电路充分考虑浪涌等极端条件，做好防击穿损坏、滤波消干扰等处理，电源输出端经过一系列去耦滤波处理后再给主***供电，可有效降低电源负极纹波对单片机等IC的干扰；本实用新型所设计的集中器对外接口与微处理器模块之间均采用光耦或继电器形式来实现光电隔离，避免静电干扰；集中器微处理器模块与外接模块之间的信号线均采用串接磁珠、旁接去耦电容等措施，做好防干扰处理等。以上种种措施均能使本实用新型所提供的集中器具备优良的电磁兼容性能，能抵御高压尖峰脉冲、强磁场、强静电、雷击浪涌的干扰，且具有较强的温度自适应能力范围。
本实用新型的集中器通过SPI接口连接计量采样模块，实现对电压、电流、有功脉冲或无功脉冲的兼容与计量；还通过SQLite数据库实现数据存储，配合外设存储器件(FLASH或RAM)接口，实现兼容，并提供足够的存储空间。本实用新型设有模块化的红外接口、RS232接口、RS485接口、RF接口、载波接口、GPRS接口块或4G制式接口可根据国网型式规范和地区等特殊要求，直接通过插拔相应模块实现数据的有效上传。配合平台化、层次化、模块化、规范化的操作***层、平台层和应用层设计，本实用新型能够实现自动抄表自动兼容以及抄表数据的自动上传。
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于DL/T698.45协议的集中器，其特征在于，包括，微处理器模块，以及与所述微处理器模块连接的电源模块、存储模块、实时钟电路模块、计量采样模块、调试升级模块和通讯模块，所述存储模块采用SQLite数据库；所述存储模块还设有外设存储器件接口；
所述通讯模块通过UART口与所述微处理器模块连接；
所述调试升级模块包括与所述微处理器模块连接的USB接口与JTAG口。
2.如权利要求1所述的基于DL/T698.45协议的集中器，其特征在于，所述通讯模块包括红外接口、RS232接口、RS485接口、RF接口、载波接口、GPRS接口块或4G制式接口中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的基于DL/T698.45协议的集中器，其特征在于，所述外设存储器件接口包括FLASH接口或RAM接口。
4.如权利要求1所述的基于DL/T698.45协议的集中器，其特征在于，所述集中器还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述微处理器模块连接，至少包括LCD显示模块和按键电路。
5.如权利要求1至4任一所述的基于DL/T698.45协议的集中器，其特征在于，所述微处理器模块采用基于Linux***的ARM9处理器芯片。
6.如权利要求5所述的基于DL/T698.45协议的集中器，其特征在于，所述微处理器模块包括操作***层、平台层和应用层；
所述应用层分别连接所述计量采样模块、调试升级模块、通讯模块、人机交互模块；
所述应用层的输出接口连接所述平台层的输入接口，所述平台层的输出接口连接所述操作***层的输入接口。
7.如权利要求6所述的基于DL/T698.45协议的集中器，其特征在于，所述计量采样模块通过SPI接口与所述微处理器模块连接。
8.如权利要求7所述的基于DL/T698.45协议的集中器，其特征在于，所述计量采样模块至少包括电压计量电路、电流计量电路、有功脉冲输出模块和无功脉冲输出模块。
9.如权利要求6所述的基于DL/T698.45协议的集中器，其特征在于，所述实时钟模块通过I2C总线与所述微处理器模块连接。
10.如权利要求6所述的基于DL/T698.45协议的集中器，其特征在于，所述电源模块包括AC-DC转换电路和DC-DC电路；
其中，所述AC-DC转换电路输出电压为12V；所述AC-DC转换电路的输出端连接所述DC-DC电路的输入端；
所述DC-DC电路的输出电压包括5V、3.3V或1.8V三种。
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