CN209657488U - 一种智能抄表*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能抄表***，包括终端表具、远程抄表终端采集装置、集中器、云端服务器、集抄管理平台、用户终端，终端表具将采集的数据发送至远程抄表终端采集装置；远程抄表终端采集装置接收终端表具发送的数据，并通过无线通信网络模块将数据包发送至集中器；集中器将其所连接的远程抄表终端采集装置采集的数据汇总后上传至云端服务器；集抄管理平台通过互联网连接云端服务器，对采集的数据进行处理，分析每个终端表具的状态，管理员根据终端表具的实际状态发送指令；用户终端通过互联网连接云端服务器，接收缴费提醒。本实用新型可以达到远程、低功耗抄表的目的。

Description

一种智能抄表***

技术领域

本实用新型涉及抄表技术领域，尤其是涉及一种智能抄表***。

背景技术

随着智慧城市概念的提出，国内智能化***的日益完善，基于GPRS、ZigBee等的无线远程抄表***应运而生，它解决了人工抄表一系列问题，节约了人力成本，但也存在问题。

一是采用GPRS/3G/4G的蜂窝远程抄表***，可实现远距离通信，但通讯基站用户容量小，功耗高，信号差，无法大面积推广。采用ZigBee的远程抄表，基于IEEE802.15.4标准的低速率无线个域网协议，工作频段在2.4GHz，频率较高，绕射和抗干扰性能较差，传输距离较短；

二是使用电力线载波或者微功率无线抄表，在抄读过程中，由于信道存在干扰，往往需要进行多次抄读，才能够达到100％抄收的效果。同时，在进行电力线载波或者微功率无线通信的过程当中，会在空中或者电力线上传输中，反复使用通信通道，在使用通信信道的过程当中，会大量的耗费掉能量，并且还不一定能够保证成功率。而且，在做数据应用时，信道也不能完全支撑。而采用485外接采集器进行抄读，需要加装外接采集器，使用非常不便，安装也比较占用地方，不便于推广利用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中，抄表***数据传输绕射和抗干扰性差，功耗高的问题，提供了一种智能抄表***，可以达到远程、低功耗抄表的目的。

本实用新型的另一目的在于提供一种适于兼容RS485通讯方式或电力线通讯方式的远程抄表***。

本实用新型的又一目的在于提供一种电表抄表装置，尤其是一种NB-IoT转微功率无线的电表抄表装置，其抄表效果好，功耗低，安装和使用方便。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：一种智能抄表***，包括终端表具、远程抄表终端采集装置、集中器、云端服务器、集抄管理平台、用户终端，终端表具将采集的数据发送至远程抄表终端采集装置；

远程抄表终端采集装置接收终端表具发送的数据，并通过无线通信网络模块将数据包发送至集中器，远程抄表终端采集装置包括第二通信模块、第三通信模块、电源控制模块、第一接口插针和第二接口插针，电源控制模块通过第一接口插针与第一终端表具相连，第三通信模块包括微控制单元和无线射频通信模组，微控制单元的串口通过第二接口插针与第一终端表具的串口相连以实现微控制单元与第一终端表具之间的通信，无线射频通信模组在微控制单元的控制下与具有无线通信功能的其它终端表具进行无线通信，微控制单元与电源控制模块相连以控制电源控制模块是否向第二通信模块和无线射频通信模组供电从而控制第二通信模块和无线射频通信模组是处于工作状态还是处于停止工作状态，第二通信模块与集中器和微控制单元相连以通过NB-IoT网络实现集中器和微控制单元之间的通信；

集中器将其所连接的远程抄表终端采集装置采集的数据汇总后上传至云端服务器；

集抄管理平台通过互联网连接云端服务器，对采集的数据进行处理，分析每个终端表具的状态，管理员根据终端表具的实际状态发送指令；

用户终端通过互联网连接云端服务器，接收缴费提醒。

云端服务器用以存储和处理汇集转化节点传来的数据，是承载集抄管理平台数据库及各种应用服务的硬件载体。

第二通信模块为NB-IoT通信模块。

集抄管理平台通过互联网连接云端服务器，对数据进行处理，分析每个终端表具的状态，管理员根据终端表具的状态的实际状态发送指令。

当管理员登录集抄管理平台，监测到终端表具的电源低电量报警提醒时，管理员可发布更换电池任务至相关维护人员。

当管理员登录集抄管理平台，监测到终端表具欠费时，发送断电指令，远程抄表终端采集装置接收断电指令并唤醒终端采集节点，终端采集节点通过开关阀控制模块断开用户用电电源，同理，当用户缴纳费用费后，开关阀控制模块闭合用户用电电源。

用户可基于用户终端，通过互联网连接云端服务器，接收缴费提醒、远程查看用电信息。

作为优选，终端表具包括数据采集模块、主控制模块、开关阀控制模块、欠压检测报警模块、第一通信模块、人机交互模块、I/O接口、电源模块，主控制模块分别与数据采集模块、开关阀控制模块、欠压检测报警模块、第一通信模块、人机交互模块、I/O接口、电源模块连接。数据采集模块通过第一RS485接口方式与主控制模块连接，响应主控制模块下发的指令，采集当前抄表节点的用电数据及状态信息，将采集的信息传输至主控制模块，主控制模块将数据采集模块采集的信息转化为标准化数字格式进行存储，解析处理和发布各项指令；主控制模块采用基于ARMCortex-Mo+内核的超低功耗32位单片机，单片机信号为STM32L051C8T6；第一通信模块，与主控制模块连接，通过STM32LD51接口，将数据采集模块采集的数据信号调制为低频数字信号，以减少数据传输过程中的衰落，发送至远程抄表终端采集装置并接收远程抄表终端采集装置传来的指令，第一通信模块采用LoRaWAN模块；欠压检测报警模块，与主控制模块连接，通过内置ADC，编程设定阈值，通过主控制模块判定是否处于低电量，当判定电源模块处于低电量时，控制第一通信模块发送报警信号至远程抄表终端采集装置；开关阀控制模块，与主控制模块连接，接收主控制模块指令，断开或闭合，用以中断或恢复用户用电电源；人机交互模块通过内置的LCD驱动，显示用户表具的数据信息，实现人机交互功能；I/O接口，用以对终端表具进行初始化参数设置。可基于不同的应用场景设置调试第一通信模块的工作频率，433/470/490/780/868/915MHz，可设定主控制模块不同工作模式，包括睡眠、停止、待机，不同模式下主控制模块的电流/电压值不同。通过I/O接口将第一通信模块的通信通道进行设置，将一个区域的LoRa网路分成若干个网络，以降低通信链路的开销，避免网络瘫痪或误码率增加。

作为优选，集中器包括处理器模块，与处理器模块相连的电力线载波调制解调器，电力线载波调制解调器的收发端连接有载波收发电路；以及

处理器模块还设有用于与远程抄表终端采集装置进行RS485通讯的第二RS485接口；并且

处理器模块的输出端通过所连接的第三通信模块将采集的数据汇总后上传至云端服务器。处理器模块通过第二RS485接口与第二通信模块连接。

作为优选，载波收发电路包括：电力线耦合电路、与该电力线耦合电路相连的载波发送电路和接收电路，其中载波发送电路适于通过从电力线载波调制解调器获得载波调制信号，经过功率放大器进行放大，并经LC滤波电路滤波后接入电力线耦合电路中耦合线圈的次级；

接收电路包括：与耦合线圈的次级相连的并联谐振电路，并联谐振电路的输出端连接从电力线载波调制解调器。

作为优选，电力线中的火线通过串联的电感L3和电容C12接入耦合线圈的初级；以及

耦合线圈的次级两端连接有用于电压钳位的双向二极管D7。

作为优选，功率放大器为通过四个三极管构成的互补推挽功率放大电路；LC滤波电路为由电感L6和电容C32构成的带通滤波器，以过滤谐波分量。

作为优选，耦合线圈的次级一端通过电阻R101连接并联谐振电路；

并联谐振电路由并联的电容C15、电容C18和电感L1构成，以及

并联谐振电路的两端还连接有用于钳位接收信号电压值的二极管D2和二极管D14。

作为优选，远程抄表终端采集装置包括状态指示灯，状态指示灯包括上行状态指示灯和下行状态指示灯，上行状态指示灯用于指示第二通信模块的工作状态，下行状态指示灯用于指示无线射频通信模组的工作状态。

作为优选，终端表具设置唤醒机制，接收指令并通过主控制模块控制数据采集模块、第一通信模块响应指令。终端表具通过I/O接口对终端表具设置唤醒机制，终端表具的第一通信模块每隔一段时间T来探测一段时间t内是否有远程抄表终端采集装置发送的指令，没有则终端表具进行睡眠；如果探测到数据则保持活动状态，直到第一通信模块将数据传输完成，然后再次进入睡眠状态，经过时间T后再次醒来。

作为优选，终端表具中，数据采集模块通过第一RS485接口方式与主控制模块连接，响应主控制模块下发的指令，采集当前抄表节点的数据及状态信息，将采集的数据传输至主控制模块；

第一通信模块与主控制模块连接，通过STM32LD51接口，将数据采集模块采集的数据信号调制为低频数字信号，以减少数据传输过程中的衰落，发送至远程抄表终端采集装置，并接收远程抄表终端采集装置传来的指令，第一通信模块采用LoRaWAN模块。

本实用新型具有的有益效果是：

1、本实用新型可以达到远程、低功耗抄表的目的；

2、本实用新型能够兼容RS485通讯方式或电力线通讯方式，以满足RS485通讯或电力线通讯要求，既满足新小区表具安装，又能满足老新村表具改造的需要；

3、本实用新型可以使用当前智能电表所用的第一通信模块外壳，接口插针定义符合电表插针通信接口定义，从而可以直接安装于当前的智能电表内，安装和使用非常方便。

附图说明

图1是本实用新型的***原理框图。

图2是本实用新型的终端表具的连接示意图。

图3是本实用新型的远程抄表终端采集装置的原理框图。

图4是本实用新型的集中器的原理框图。

图5是本实用新型的载波收发电路的电路图。

图中：1、终端表具，11、数据采集模块，12、主控制模块，13、欠压检测报警模块，14、开关阀控制模块，15、第一通信模块，16、人机交互模块，17、I/O接口，18、电源模块，19、第一RS485接口，2、远程抄表终端采集装置，21、第二通信模块，22、第三通信模块，221、微控制单元，222、无线射频通信模组，23、电源控制模块，24、第一接口插针，25、第二接口插针，26、指示状态灯，3、集中器，31、处理器，32、第二RS485接口，33、载波收发电路，4、云端服务器，5、集抄管理平台，6、用户终端

具体实施方式

以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图1-4所示，本实用新型一种智能抄表***，包括终端表具1、远程抄表终端采集装置2、集中器3、云端服务器4、集抄管理平台5、用户终端6，终端表具1将采集的数据发送至远程抄表终端采集装置2；

远程抄表终端采集装置2接收终端表具1发送的数据，并通过无线通信网络模块将数据包发送至集中器3，远程抄表终端采集装置2包括第二通信模块21、第三通信模块22、电源控制模块23、第一接口插针24和第二接口插针25，电源控制模块23通过第一接口插针24与第一终端表具1相连，第三通信模块22包括微控制单元221和无线射频通信模组222，微控制单元221的串口通过第二接口插针25与第一终端表具1的串口相连以实现微控制单元221与第一终端表具1之间的通信，无线射频通信模组222在微控制单元221的控制下与具有无线通信功能的其它终端表具1进行无线通信，微控制单元221与电源控制模块23相连以控制电源控制模块23是否向第二通信模块21和无线射频通信模组222供电从而控制第二通信模块21和无线射频通信模组222是处于工作状态还是处于停止工作状态，第二通信模块21与集中器3和微控制单元221相连以通过NB-IoT网络实现集中器3和微控制单元221之间的通信；

集中器3将其所连接的远程抄表终端采集装置2采集的数据汇总后上传至云端服务器4；

集抄管理平台5通过互联网连接云端服务器4，对采集的数据进行处理，分析每个终端表具1的状态，管理员根据终端表具1的实际状态发送指令；

用户终端6通过互联网连接云端服务器4，接收缴费提醒。

终端表具1包括数据采集模块11、主控制模块12、开关阀控制模块14、欠压检测报警模块13、第一通信模块15、人机交互模块16、I/O接口17、电源模块18，主控制模块12分别与数据采集模块11、开关阀控制模块14、欠压检测报警模块13、第一通信模块15、人机交互模块16、I/O接口17、电源模块18连接。

集中器3包括处理器31模块，与处理器31模块相连的电力线载波调制解调器，电力线载波调制解调器的收发端连接有载波收发电路33；以及

处理器31模块还设有用于与远程抄表终端采集装置2进行RS485通讯的第二RS485接口32；并且

处理器31模块的输出端通过所连接的第三通信模块将采集的数据汇总后上传至云端服务器4。

载波收发电路33包括：电力线耦合电路、与该电力线耦合电路相连的载波发送电路和接收电路，其中所述载波发送电路适于由电力线载波调制解调器例如PL3106的P17端获得载波调制信号，经过功率放大器进行放大，并经LC滤波电路滤波后接入电力线耦合电路中耦合线圈的次级；接收电路包括：与耦合线圈的次级相连的并联谐振电路，并联谐振电路的输出端连接电力线载波调制解调器。

电力线中的火线通过串联的电感L3和电容C12接入耦合线圈的初级；以及耦合线圈的次级两端连接有用于电压钳位的双向二极管D7，以防止过大的浪涌电流。

功率放大器为通过四个三极管三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5和三极管Q6构成的互补推挽功率放大电路；LC滤波电路为由电感L6和电容C32构成的带通滤波器，以过滤谐波分量；并且通过二极管D12和二极管D13可以用于三极管Q5和三极管Q5的基极与发射极之间的电压钳位，吸收电源尖峰干扰，以及通过二极管D3和二极管D4连接于互补推挽功率放大电路的输出端起到保护电路的作用。

耦合线圈的次级一端通过电阻R101连接并联谐振电路；并联谐振电路由并联的电容C15、电容C18和电感L1构成，且中心频率为120kHZ，以对接收信号起到选频的作用，以及所述并联谐振电路的两端还连接有用于钳位接收信号电压值的二极管D2和二极管D14，将电压钳位至±0.7V。

远程抄表终端采集装置2包括状态指示灯26，状态指示灯26包括上行状态指示灯和下行状态指示灯，上行状态指示灯用于指示第二通信模块21的工作状态，下行状态指示灯用于指示无线射频通信模组222的工作状态。

终端表具1设置唤醒机制，接收指令并通过主控制模块12控制数据采集模块11、第一通信模块15响应指令。

终端表具1中，数据采集模块11通过第一RS485接口19方式与主控制模块12连接，响应主控制模块12下发的指令，采集当前抄表节点的数据及状态信息，将采集的数据传输至主控制模块12；

第一通信模块15与主控制模块12连接，通过STM32LD51接口，将数据采集模块11采集的数据信号调制为低频数字信号，以减少数据传输过程中的衰落，发送至远程抄表终端采集装置2，并接收远程抄表终端采集装置2传来的指令，第一通信模块15采用LoRaWAN模块。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种智能抄表***，其特征在于：包括终端表具(1)、远程抄表终端采集装置(2)、集中器(3)、云端服务器(4)、集抄管理平台(5)、用户终端(6)，终端表具(1)将采集的数据发送至远程抄表终端采集装置(2)；

远程抄表终端采集装置(2)接收终端表具(1)发送的数据，并通过无线通信网络模块将数据包发送至集中器(3)，远程抄表终端采集装置(2)包括第二通信模块(21)、第三通信模块(22)、电源控制模块(23)、第一接口插针(24)和第二接口插针(25)，电源控制模块(23)通过第一接口插针(24)与第一终端表具(1)相连，第三通信模块(22)包括微控制单元(221)和无线射频通信模组(222)，微控制单元(221)的串口通过第二接口插针(25)与第一终端表具(1)的串口相连以实现微控制单元(221)与第一终端表具(1)之间的通信，无线射频通信模组(222)在微控制单元(221)的控制下与具有无线通信功能的其它终端表具(1)进行无线通信，微控制单元(221)与电源控制模块(23)相连，第二通信模块(21)与集中器(3)和微控制单元(221)相连以通过NB-IoT网络实现集中器(3)和微控制单元(221)之间的通信；

集中器(3)将其所连接的远程抄表终端采集装置(2)采集的数据汇总后上传至云端服务器(4)；

集抄管理平台(5)通过互联网连接云端服务器(4)，对采集的数据进行处理，分析每个终端表具(1)的状态，管理员根据终端表具(1)的实际状态发送指令；

用户终端(6)通过互联网连接云端服务器(4)，接收缴费提醒。

2.根据权利要求1所述的智能抄表***，其特征在于：终端表具(1)包括数据采集模块(11)、主控制模块(12)、开关阀控制模块(14)、欠压检测报警模块(13)、第一通信模块(15)、人机交互模块(16)、I/O接口(17)、电源模块(18)，主控制模块(12)分别与数据采集模块(11)、开关阀控制模块(14)、欠压检测报警模块(13)、第一通信模块(15)、人机交互模块(16)、I/O接口(17)、电源模块(18)连接。

3.根据权利要求1或2所述的智能抄表***，其特征在于：集中器(3)包括处理器(31)模块，与处理器(31)模块相连的电力线载波调制解调器，电力线载波调制解调器的收发端连接有载波收发电路(33)；以及

处理器(31)模块还设有用于与远程抄表终端采集装置(2)进行RS485通讯的第二RS485接口(32)；并且

处理器(31)模块的输出端通过所连接的第三通信模块将采集的数据汇总后上传至云端服务器(4)。

4.根据权利要求3所述的智能抄表***，其特征在于：载波收发电路(33)包括：电力线耦合电路、与该电力线耦合电路相连的载波发送电路和接收电路，其中载波发送电路适于通过从电力线载波调制解调器获得载波调制信号，经过功率放大器进行放大，并经LC滤波电路滤波后接入电力线耦合电路中耦合线圈的次级；

接收电路包括：与耦合线圈的次级相连的并联谐振电路，并联谐振电路的输出端连接从电力线载波调制解调器。

5.根据权利要求4所述的智能抄表***，其特征在于：电力线中的火线通过串联的电感L3和电容C12接入耦合线圈的初级；以及

耦合线圈的次级两端连接有用于电压钳位的双向二极管D7。

6.根据权利要求5所述的智能抄表***，其特征在于：功率放大器为通过四个三极管构成的互补推挽功率放大电路；LC滤波电路为由电感L6和电容C32构成的带通滤波器，以过滤谐波分量。

7.根据权利要求6所述的智能抄表***，其特征在于：耦合线圈的次级一端通过电阻R101连接并联谐振电路；

并联谐振电路由并联的电容C15、电容C18和电感L1构成，以及

并联谐振电路的两端还连接有用于钳位接收信号电压值的二极管D2和二极管D14。

8.根据权利要求1或2或4或5或6或7所述的智能抄表***，其特征在于：远程抄表终端采集装置(2)包括状态指示灯(26)，状态指示灯(26)包括上行状态指示灯和下行状态指示灯，上行状态指示灯用于指示第二通信模块(21)的工作状态，下行状态指示灯用于指示无线射频通信模组(222)的工作状态。

9.根据权利要求8所述的智能抄表***，其特征在于：终端表具(1)设置唤醒机制，接收指令并通过主控制模块(12)控制数据采集模块(11)、第一通信模块(15)响应指令。

10.根据权利要求9所述的智能抄表***，其特征在于：终端表具(1)中，数据采集模块(11)通过第一RS485接口(19)方式与主控制模块(12)连接，响应主控制模块(12)下发的指令，采集当前抄表节点的数据及状态信息，将采集的数据传输至主控制模块(12)；

第一通信模块(15)与主控制模块(12)连接，通过STM32LD51接口，将数据采集模块(11)采集的数据信号调制为低频数字信号，以减少数据传输过程中的衰落，发送至远程抄表终端采集装置(2)，并接收远程抄表终端采集装置(2)传来的指令，第一通信模块(15)采用LoRaWAN模块。