一種微功率無線本地通訊系統(tǒng)及集中抄表系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種微功率無線本地通訊系統(tǒng)及集中抄表系統(tǒng)，屬于數據通訊技術領域。
【背景技術】
[0002]目前用在低壓電力用戶集中抄表的通訊系統(tǒng)大多是電力線窄帶載波通訊系統(tǒng)，受電力線特性和電器特性的影響，需要通過組網技術進行克服，實時性差，且通訊波特率小于1.2KBPS。為了實現智能電網建設的“全采集、全覆蓋、全費控”需求，在有些地方，如城鄉(xiāng)結合部，電力線載波抄表會存在抄讀不穩(wěn)定現象，為解決此問題，可采用通訊速率較高的微功率無線系統(tǒng)來進行數據采集，保證數據實時采集通訊的成功率和可靠性。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種微功率無線本地通訊系統(tǒng)及集中抄表系統(tǒng)，以解決目前低壓用電信息系統(tǒng)數據抄收不穩(wěn)定、實時性差的實際問題。
[0004]本實用新型為解決上述技術問題提供了一種微功率無線本地通訊系統(tǒng)，該通訊系統(tǒng)包括用于安裝在各個智能電能表或采集器上的電能表/采集器微功率無線通訊模塊和用于安裝在集中器上的集中器微功率無線通訊模塊，電能表/采集器微功率無線通訊模塊用于與對應的電能表/采集器連接，集中器微功率無線通訊模塊用于與集中器連接，集中器微功率無線通訊模塊作為本地自組織網絡的中心節(jié)點，電能表/采集器微功率無線通訊模塊作為子節(jié)點與集中器微功率無線通訊模塊之間無線通訊連接。
[0005]所述電能表/采集器微功率無線通訊模塊和集中器微功率無線通訊模塊均包括中央處理器、射頻收發(fā)器、第一晶振芯片和第二晶振芯片，所述中央處理器通過異步通訊接口與電能表/采集器或集中器連接，中央處理器通過串行外設接口與射頻收發(fā)器連接，第一晶振芯片與射頻收發(fā)器連接，用于為射頻收發(fā)器提供工作頻率，第二晶振芯片與中央處理器連接，用于為中央處理器提供工作頻率。
[0006]所述的射頻收發(fā)器包括RF芯片、RF開關和天線，RF開關和天線連接，用于控制RF信號的接收和發(fā)射，所述RF芯片與中央處理器之間通過串行外設接口相連，所述RF芯片的輸入端通過低噪放大器與RF開關相連，用于對所接收的RF信號做低噪聲放大、濾波處理，所述RF芯片的輸出端通過功率放大器與RF開關相連，用于放大所輸出的RF信號。
[0007]所述的中央處理器采用意法半導體公司的STM32芯片，用于進行數據的存儲和處理，所述射頻收發(fā)器采用芯科公司的無線通信芯片SI4438。
[0008]所述電能表/采集器微功率無線通訊模塊用于向智能電能表或采集器發(fā)起地址查詢命令，通訊成功后，電能表/采集器微功率無線通訊模塊將自身的地址更改為應答的通訊地址，該地址即為數據的目的地址。
[0009]本實用新型還提供了一種集中抄表系統(tǒng)，包括多個智能電能表或采集器和一個集中器，該抄表系統(tǒng)還包括安裝在各個智能電能表或采集器上的電能表/采集器微功率無線通訊模塊和安裝在集中器上的集中器微功率無線通訊模塊，集中器微功率無線通訊模塊與集中器通過串行接口連接，電能表/采集器微功率無線通訊模塊通過串行接口與對應的電能表/采集器連接，集中器微功率無線通訊模塊作為本地自組織網絡的中心節(jié)點，電能表/采集器微功率無線通訊模塊作為子節(jié)點與集中器微功率無線通訊模塊之間無線通訊連接。
[0010]所述的電能表/采集器微功率無線通訊模塊和集中器微功率無線通訊模塊均包括中央處理器、射頻收發(fā)器、第一晶振芯片和第二晶振芯片，所述中央處理器通過異步通訊接口與電能表/采集器或集中器連接，中央處理器通過串行外設接口與射頻收發(fā)器連接，第一晶振芯片與射頻收發(fā)器連接，用于為射頻收發(fā)器提供工作頻率，第二晶振芯片與中央處理器連接，用于為中央處理器提供工作頻率。
[0011]所述的射頻收發(fā)器包括RF芯片、RF開關和天線，RF開關和天線連接，用于控制RF信號的接收和發(fā)射，所述RF芯片與中央處理器之間通過串行外設接口相連，所述RF芯片的輸入端通過低噪放大器與RF開關相連，用于對所接收的RF信號做低噪聲放大、濾波處理，所述RF芯片的輸出端通過功率放大器與RF開關相連，用于放大所輸出的RF信號。
[0012]所述的中央處理器采用意法半導體公司的STM32芯片，用于進行數據的存儲和處理，所述射頻收發(fā)器采用芯科公司的無線通信芯片SI4438。
[0013]所述電能表/采集器微功率無線通訊模塊向智能電能表或采集器發(fā)起地址查詢命令，通訊成功后，電能表/采集器微功率無線通訊模塊將自身的地址更改為應答的通訊地址，該地址即為數據的目的地址。
[0014]本實用新型的有益效果是:本實用新型的通訊系統(tǒng)包括安裝在各個智能電能表或采集器上的電能表/采集器微功率無線通訊模塊和安裝在集中器上的集中器微功率無線通訊模塊，集中器微功率無線通訊模塊作為本地自組織網絡的中心節(jié)點，電能表/采集器微功率無線通訊模塊作為子節(jié)點與集中器微功率無線通訊模塊之間無線通訊連接。本實用新型解決了目前低壓用電信息系統(tǒng)數據抄收不穩(wěn)定、實時性差的實際問題，利用無線信道形成一種微功率本地通訊系統(tǒng)，從而提高了系統(tǒng)通信的實時性和可靠性，具有抗干擾能力強、通信速率高、使用方便等特點，可實現低壓電力用戶用電信息匯聚、傳輸、交互的本地通訊。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型集中式抄表系統(tǒng)的結構圖；
[0016]圖2是本實用新型所采用的微功率無線通訊模塊的結構圖；
[0017]圖3是本實用新型微功率無線本地通訊系統(tǒng)通訊的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0019]本實用新型的一種微功率無線本地通訊系統(tǒng)的實施例
[0020]本實用新型的微功率無線本地通訊系統(tǒng)包括用于安裝在各個智能電能表或采集器上的電能表/采集器微功率無線通訊模塊和用于安裝在集中器上的集中器微功率無線通訊模塊，這里的智能電能表包括單相電能表和三相電能表，電能表/采集器微功率無線通訊模塊用于與對應的電能表/采集器連接，集中器微功率無線通訊模塊用于與集中器連接，集中器微功率無線通訊模塊作為本地自組織網絡的中心節(jié)點，電能表/采集器微功率無線通訊模塊作為子節(jié)點與集中器微功率無線通訊模塊之間無線通訊連接。
[0021]電能表/采集器微功率無線通訊模塊和集中器微功率無線通訊模塊結構相同，各無線通訊模塊的通信頻率為470MHZ-51MHz，調制方式為GFSK，接收靈敏度為_124dBm，發(fā)射功率為50mW，通訊速率可為1200bps、2400bps、4800bps、9600bps，自適應，單相表/采集器默認通訊速率為2400bps，集中器默認通訊速率為9600bps，支持DL/T645-1997和DL/T645-2007《多功能電能表通信協(xié)議》，無線信道通訊速率為10kbps。下面以集中器微功率無線通訊模塊進行說明，如圖2所示，該通訊模塊均包括中央處理器、電源單元、射頻收發(fā)器、第一晶振芯片和第二晶振芯片，電源單元為中央處理器和射頻收發(fā)器提供工作電壓，中央處理器通過異步通訊接口與電能表/采集器或集中器連接，中央處理器通過串行外設接口與射頻收發(fā)器連接，第一晶振芯片與射頻收發(fā)器連接，用于為射頻收發(fā)器提供工作頻率，第二晶振芯片與中央處理器連接，用于為中央處理器提供工作頻率。射頻收發(fā)器包括射頻RF芯片、射頻RF開關和天線，RF開關和天線連接，用于控制RF信號的接收和發(fā)射，RF芯片與中央處理器之間通過串行外設接口相連，RF芯片的輸入端通過低噪放大器與RF開關相連，用于對所接收的RF信號做低噪聲放大、濾波處理，所述RF芯片的輸出端通過功率放大器與RF開關相連，用于放大所輸出的RF信號。
[0022]本實施例中中央處理器采用意法半導體公司的STM32芯片，用于進行數據的存儲和處理，該芯片具有運行速度高、處理能力強、價格低廉等特點；射頻收發(fā)器采用芯科實驗室(Silicon LSbs)公司的無線通信芯片SI4438，該芯片具有外圍電路簡單、功耗低、價格低廉等優(yōu)點；第一晶振和第二晶振均采用32MHz無源晶振，分別為射頻收發(fā)器和中央處理器提供穩(wěn)定的時鐘信號。
[0023]下面以具體描述微功率無線通信模塊的數據通訊的一個實施工作為例，來詳細說明本實用新型微功率無線本地通訊系統(tǒng)的數據通訊實現過程，流程如圖3所示，具體過程如下:
[0024]1.單相表/采集器微功率無線通訊模塊、三相表微功率無線通訊模塊、集中器微功率無線通訊模塊上電。上電后，通過串行數據接口，單相表/采集器微功率無線通訊模塊、三相表微功率無線通訊模塊向單相表/采集器、三相表發(fā)起地址查詢命令，通訊成功后模塊將自身的地址更改為應答的通訊地址，該地址即為數據的目的地址。然后處于工作等待狀態(tài)，集中器微功率無線通訊模塊作為一個中心節(jié)點建立一個新網絡，其他模塊作為子節(jié)點參與微功率無線通信系統(tǒng)網絡的組建、數據的采集及中繼傳輸等。
[0025]2.微功率無線通訊模塊等待設定的時間間隔(3分鐘)到達后，通訊模塊里的中央處理器發(fā)送數據，發(fā)送包含自身節(jié)點路由信息的存在消息。此時微功率無線通信模塊都還沒有接收過友好模塊的路由信息，所以這時微功率無線通信模塊能夠發(fā)送的只有自身節(jié)點的路由信息。在信息發(fā)送過程中，首先控制RF開關打開，然后經過功率放大器將RF信號放大并發(fā)送。
[0026]3.微功率無線通信模塊收到其他模塊發(fā)送的無線數據，利用中央處理器判斷是否存在消息，如果存在，則進入步驟4 ;如果不存在，則回到步驟2，繼續(xù)等待重新接收，在信息接收過程中，控制RF開關處于接收狀態(tài)，將信號通過低噪放大器對天線所接收的RF信號做低噪聲放大、濾波處理，過濾頻率不同的波，然后將相同波段的信號接收并處理。
[0027]4.微功率無線通信模塊里的中央處理器解析出MAC層源地址，建立鄰居表，并得到鄰居表信息。微功率無線通信模塊根據監(jiān)聽接收到的存在消息中鄰居模塊節(jié)點的信息，來建立鄰居表并得到相應信息，可以更好地掌握自身節(jié)點周圍范圍內的鄰居模塊節(jié)點的情況，其中鄰居表包括:鄰居模塊節(jié)點地址、接收到的鄰居模塊節(jié)點發(fā)送信息的信號強度、與鄰居模塊節(jié)點的鏈路質量、與鄰居模塊節(jié)點的鏈路可靠度。