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      一種電、水、氣、熱多表集抄的采集裝置及方法與流程

      文檔序號:12127391閱讀:199來源:國知局
      一種電、水、氣、熱多表集抄的采集裝置及方法與流程

      本發(fā)明涉及用于電、水、氣、熱多表集抄的模塊化設(shè)計采集器領(lǐng)域,并且更具體地,涉及一種電、水、氣、熱多表集抄的采集裝置及方法。



      背景技術(shù):

      2015年6月國家電網(wǎng)公司提出了“積極推廣電、水、氣、熱‘四表合一’采集”的要求。前,國家電網(wǎng)已建設(shè)成約4億智能電表全覆蓋的用電信息采集系統(tǒng)以及對應(yīng)的遠傳抄表通信網(wǎng)絡(luò),并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)電力負荷管理、用電需求側(cè)響應(yīng)等并提升了電網(wǎng)運營效率及安全性。而水、氣、熱等的抄表系統(tǒng)目前仍為人工抄表,且目前存在的用戶側(cè)與計量相關(guān)的供水漏損,供氣安全,供熱溫度不達標等問題,都需要水、氣、熱行業(yè)作出綜合規(guī)劃,開展大規(guī)模用戶側(cè)改進工程?!八谋砗弦弧惫こ淌菄译娋W(wǎng)公司重點推動的重點工程,為進一步落實“便民、為民、惠民”的服務(wù)舉措,利用電網(wǎng)現(xiàn)有自動抄表系統(tǒng)實現(xiàn)電、水、氣、熱公共事業(yè)數(shù)據(jù)一體化的遠程抄收,目的在于減少硬件重復(fù)建設(shè),改善水、氣、熱表抄表效率及相關(guān)的負荷管理,打造新型用能服務(wù)模式、全面支撐智慧城市建設(shè)。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      為了解決上述問題,根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種電、水、氣、熱多表集抄的采集裝置,所述裝置包括:核心處理模塊、過載保護模塊、接口模塊和電源模塊,

      所述核心處理模塊,分別與電源模塊、接口模塊和過載保護模塊相連接,用于接口模塊通信數(shù)據(jù)的收發(fā)及處理,過載信號的監(jiān)測,過載時發(fā)出電源切斷信號;

      所述過載保護模塊,與所述核心處理模塊相連接,用于對MBUS接口模塊的負載情況進行監(jiān)測;

      所述接口模塊,與所述核心處理模塊相連接,用于完成接口模塊的設(shè)備間的通信;以及

      所述電源模塊,分別與所述核心處理模塊和接口模塊相連接,用于給采集裝置供電。

      優(yōu)選地,其中所述電源模塊包括:濾波整流電路、電源控制器和變壓器,

      所述濾波整流電路用于將交流電轉(zhuǎn)換成單向脈沖直流電;

      所述電源控制器用于動態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓,使輸出電壓為定值;以及

      所述變壓器用于調(diào)節(jié)輸出終端所需的穩(wěn)定的直流電流源。

      優(yōu)選地,其中所述核心處理模塊包括:CPU核心處理電路和電壓轉(zhuǎn)換電路,

      所述CPU核心處理電路用于接收并響應(yīng)抄表命令,并對采集的數(shù)據(jù)進行處理;以及

      所述電壓轉(zhuǎn)換電路用于CPU核心處理電路提供特定電壓。

      優(yōu)選地,其中所述載波通信模塊和微功率無線通信模塊采用模塊化設(shè)計,接口統(tǒng)一,并支持模塊間的互換。

      優(yōu)選地,其中所述接口模塊包括:MBUS主站接口模塊、MBUS從站接口模塊、微功率無線通信模塊、載波通信模塊和485接口模塊,

      所述MBUS主站接口模塊用于對MUBS接口對應(yīng)的表計的抄讀;

      所述MBUS從站接口模塊用于對MBUS主站設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸;

      所述微功率無線通信模塊用于對微功率無線通信表計的抄讀;

      所述載波通信模塊通過電力線載波與其他設(shè)備進行載波通信;以及

      所述485接口模塊用于對485接口對應(yīng)的表計的抄讀。

      根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,本發(fā)明提供了一種利用電、水、氣、熱多表集抄的采集裝置的采集方法,所述方法包括:

      485接口模塊、微功率無線通信模塊和MBUS從接口模塊分別接收抄表命令;

      所述485接口模塊、微功率無線接口模塊和MBUS從接口模塊分別對485通信表計、微功率無線通信表計和MBUS通信表計進行抄讀;以及

      將抄讀的數(shù)據(jù)分別通過載波通信模塊、微功率無線通信模塊或MBUS從站接口模塊進行上傳。

      本發(fā)明的有益效果在于:

      1.本發(fā)明集成多種通信信道,滿足電、水、氣、熱表表種多樣化的集抄要求。

      2.接口采用過載保護,保障采集設(shè)備的高可靠性。

      3.接口模塊的接口信號統(tǒng)一,并支持通信模塊間的互換,模塊的可擴展性好,可根據(jù)現(xiàn)場需要靈活控制接口數(shù)量。

      附圖說明

      通過參考下面的附圖,可以更為完整地理解本發(fā)明的示例性實施方式:

      圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方式的采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖2為根據(jù)本發(fā)明實施方式的電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖3-1為根據(jù)本發(fā)明實施方式的核心處理模塊的電壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖3-2為根據(jù)本發(fā)明實施方式的核心處理模塊的CPU核心處理電路的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖4為根據(jù)本發(fā)明實施方式的過載保護模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖5為根據(jù)本發(fā)明實施方式的載波通信模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖6為根據(jù)本發(fā)明實施方式的MBUS主站接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖7為根據(jù)本發(fā)明實施方式的MBUS從站接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖8為根據(jù)本發(fā)明實施方式的485接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖9為根據(jù)本發(fā)明實施方式的微功率無線通信模塊的結(jié)構(gòu)示意圖;以及

      圖10為根據(jù)本發(fā)明實施方式的采集方法1000的流程圖。

      具體實施方式

      現(xiàn)在參考附圖介紹本發(fā)明的示例性實施方式,然而,本發(fā)明可以用許多不同的形式來實施,并且不局限于此處描述的實施例,提供這些實施例是為了詳盡地且完全地公開本發(fā)明,并且向所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達本發(fā)明的范圍。對于表示在附圖中的示例性實施方式中的術(shù)語并不是對本發(fā)明的限定。在附圖中,相同的單元/元件使用相同的附圖標記。

      除非另有說明,此處使用的術(shù)語(包括科技術(shù)語)對所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員具有通常的理解含義。另外,可以理解的是,以通常使用的詞典限定的術(shù)語,應(yīng)當被理解為與其相關(guān)領(lǐng)域的語境具有一致的含義,而不應(yīng)該被理解為理想化的或過于正式的意義。

      本發(fā)明提出的是一種電、水、氣、熱多表集抄的采集裝置,其目的在于集成多種通信信道,包括MBUS主從站接口、485接口、微功率無線通信和載波通信,以向下兼容電、水、氣、熱表多表種的集抄要求,向上兼容國家電網(wǎng)現(xiàn)有集抄網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),以最小的硬件建設(shè)量實現(xiàn)水、氣、熱表的遠程集抄,促進實現(xiàn)智慧城市監(jiān)測。

      圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方式的采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示,所述采集裝置包括:電源模塊A、核心處理模塊B、過載保護模塊C、載波通信模塊D、MBUS主站接口模塊E、MBUS從站接口模塊F、485接口模塊G、微功率無線通信模塊H,所述電源模塊A分別與所述核心處理模塊B和各接口模塊相連接,用于給采集裝置供電。電源模塊A中的A-12V電源輸出端與核心處理模塊B中的B-12VIN電源輸入端相接。

      圖2為根據(jù)本發(fā)明實施方式的電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示,A中的A-36V、A-24V和A-5V電源輸出分別與MBUS主站接口模塊E及485接口模塊G相連,A中的A-12VOUT電源輸出接至外接端口供外部使用。核心處理模塊B中的B-12VOUT電源輸出與載波通信模塊D及微功率無線通信模塊H中的D-12V及H-12V相連。優(yōu)選地,其中所述電源模塊A包括:濾波整流電路、電源控制器和變壓器,所述濾波整流電路用于將交流電轉(zhuǎn)換成單向脈沖直流電;所述電源控制器用于動態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓,使輸出電壓為定值;以及所述變壓器用于調(diào)節(jié)輸出終端所需的穩(wěn)定的直流電流源。濾波整流電路將交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動直流電,電源控制器可動態(tài)調(diào)節(jié)電壓,使輸出電壓穩(wěn)定在所需要的定值,變壓器可以調(diào)節(jié)輸出終端所需的穩(wěn)定的直流12V、36V、24V和5V電源。

      優(yōu)選地,所述核心處理模塊B分別與電源模塊A、各接口模塊和過載保護模塊C相連接,用于接口模塊通信數(shù)據(jù)的收發(fā)及處理,過載信號的監(jiān)測,過載時發(fā)出電源切斷信號。核心處理模塊B的UART信號分別與載波通信模塊D、MBUS主站模塊E、MBUS從站模塊F、485接口模塊G、微功率無線通信模塊H通信。優(yōu)選地,其中所述核心處理模塊B包括:CPU核心處理電路和電壓轉(zhuǎn)換電路,所述CPU核心處理電路用于接收并響應(yīng)抄表命令,并對采集的數(shù)據(jù)進行處理;以及所述電壓轉(zhuǎn)換電路用于CPU核心處理電路提供特定電壓。外部電源模塊提供的電源電壓為通用常用電壓,通過電壓轉(zhuǎn)換電路可轉(zhuǎn)換為CPU單片機所需的特定電壓,保證CPU單片機正常工作,CPU核心處理電路可接收并響應(yīng)上行抄表命令,進行采集數(shù)據(jù)的處理與轉(zhuǎn)發(fā)。圖3-1為根據(jù)本發(fā)明實施方式的核心處理模塊的電壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-2為根據(jù)本發(fā)明實施方式的核心處理模塊的CPU核心處理電路的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖所示,核心處理模塊是終端的核心處理部分,將終端采集到的數(shù)據(jù)按照既定的規(guī)約進行處理、保存,并且可以控制終端其它模塊執(zhí)行相應(yīng)的功能,如控制載波/微功率無線通信向上行/下行發(fā)送通信信號、控制MBUS主站抄讀MBUS表、控制接收來自MBUS主站的信號并返回相應(yīng)信號等。其結(jié)構(gòu)包括電壓轉(zhuǎn)換電路、CPU核心處理電路,外部電源模塊提供的電源電壓為通用常用電壓,通過電壓轉(zhuǎn)換電路可轉(zhuǎn)換為CPU單片機所需的特定電壓,保證CPU單片機正常工作?!癇-12VIN”為核心處理模塊的電源輸入接口,通過電壓轉(zhuǎn)換電路將12V直流電壓轉(zhuǎn)換為可控開關(guān)的3.3V電壓。“B-12VOUT”為核心處理模塊的12V電源輸出接口,與載波/微功率無線通訊模塊的“12V”電源輸入接口相接,給各通訊模塊供電。

      優(yōu)選地,所述過載保護模塊C與所述核心處理模塊B相連接,用于對MBUS接口模塊的負載情況進行監(jiān)測。圖4為根據(jù)本發(fā)明實施方式的過載保護模塊的結(jié)構(gòu)示意圖,模塊E的電流檢測信號輸入模塊C,進行比較放大及隔離后輸出信號OUT1、OUT2至核心處理模塊B。

      優(yōu)選地,所述載波通信模塊D與核心處理模塊B相連接,通過電力線載波與其他設(shè)備進行載波通信。優(yōu)選地,所述載波通信模塊D和微功率無線通信模塊H采用模塊化設(shè)計,接口統(tǒng)一,并支持模塊間的互換。圖5為根據(jù)本發(fā)明實施方式的載波通信模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示,工包含20個信號,其中L/N信號有電源模塊A輸入,其余信號由核心處理模塊B輸入。表1為各信號的定義。

      表1信號定義

      優(yōu)選地,所述MBUS主站接口模塊E與核心處理模塊B相連接,用于對MUBS接口對應(yīng)的表計的抄讀。圖6為根據(jù)本發(fā)明實施方式的MBUS主站接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示,A-36V、A-24V是電源模塊A輸出的電源,MBUS RX接口信號經(jīng)過放大比較及隔離后輸入核心處理模塊B,核心處理模塊B的TX信號進過隔離后輸入MBUS主站模塊E。

      優(yōu)選地,所述MBUS從站接口模塊F與核心處理模塊B相連接,用于對MBUS主站設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。圖7為根據(jù)本發(fā)明實施方式的MBUS從站接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示,由MBUS從站模塊F的信號處理模塊TSS721產(chǎn)生TX信號并經(jīng)過隔離后給核心處理模塊B,核心處理模塊B返回RX信號并隔離后給MBUS從站模塊F。

      優(yōu)選地,所述485接口模塊G與核心處理模塊B相連接,用于對485接口對應(yīng)的表計的抄讀。圖8為根據(jù)本發(fā)明實施方式的485接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示,由485接口模塊G的接口芯片產(chǎn)生TX信號并經(jīng)隔離后給核心處理模塊B,核心出來模塊B返回RX信號并隔離后給485接口模塊G。

      優(yōu)選地,所述微功率無線通信模塊H用于對微功率無線通信表計的抄讀。圖9為根據(jù)本發(fā)明實施方式的微功率無線通信模塊的結(jié)構(gòu)示意圖,微功率無線通信的信號由核心處理模塊B輸入。

      圖10為根據(jù)本發(fā)明實施方式的采集方法1000的流程圖。如圖10所示,所述采集方法1000從步驟1001處開始,在步驟1001采集裝置的485接口模塊、微功率無線通信模塊和MBUS從接口模塊分別接收抄表命令。

      優(yōu)選地,在步驟1002所述485接口模塊、微功率無線接口模塊和MBUS從接口模塊分別對485通信表計、微功率無線通信表計和MBUS通信表計進行抄讀。

      優(yōu)選地,在步驟1003將抄讀的數(shù)據(jù)分別通過載波通信模塊、微功率無線通信模塊或MBUS從站接口模塊進行上傳。

      已經(jīng)通過參考少量實施方式描述了本發(fā)明。然而,本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的,正如附帶的專利權(quán)利要求所限定的,除了本發(fā)明以上公開的其他的實施例等同地落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

      通常地,在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語都根據(jù)他們在技術(shù)領(lǐng)域的通常含義被解釋,除非在其中被另外明確地定義。所有的參考“一個/所述/該[裝置、組件等]”都被開放地解釋為所述裝置、組件等中的至少一個實例,除非另外明確地說明。這里公開的任何方法的步驟都沒必要以公開的準確的順序運行,除非明確地說明。

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