專利名稱：寬窄帶一體化抄表設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
寬窄帶一體化抄表設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及抄表設(shè)備，具體說是涉及一種寬窄帶信號一體化抄表設(shè)備。背景技術(shù)：
現(xiàn)有的抄表設(shè)備中，在對電表進行抄收管理(下行通道)通常使用載波通信，或 RS485總線；上行通信通過寬帶電力線通信、RS485總線或以太網(wǎng)通信。RS485和以太網(wǎng)的 缺點有施工布線工作量大，網(wǎng)線易受人為破壞。線路損壞后，故障點不易查找，易受雷擊和 過電壓的影響，因此我們提出寬窄帶一體化抄表設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種通過RS485模塊和窄帶電力線載波通 信模塊對載波電能表進行管理，也可以對RS485接口的電能表進行管理的寬窄帶一體化抄 表設(shè)備。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的主板電路由信號接入口、CPU中央控制器和數(shù) 據(jù)存儲單元依次連接組成，所述信號接入口包括IRDA模塊、RS485模塊、窄帶電力線載波通 信模塊，分別與CPU中央控制器連接，其中RS485模塊與RS485電能表連接，電力線連接到 窄帶電能表和窄帶電力線載波通信模塊上；CPU中央控制器還連接有寬帶電力線載波通信 模塊，寬帶電力線載波通信模塊再通過信號耦合器連接到集中器上；所述IRDA模塊通過無 線電信號連接無線通信器；以下對上述技術(shù)方案作進一步說明所述窄帶電力線載波通信模塊有低壓電力線 和無線通信器接收信號，其中低壓電力線通過信號耦合電路連接到收發(fā)切換電路，無線通 信器直接連接到IRDA模塊，收發(fā)切換電路將信號通過濾波電路和功率放大電路發(fā)送到載 波通信芯片進行處理，并將處理后的信號原路發(fā)送出去，無線通信器通過IrDA模塊與CPU 中央控制器連接；所述寬帶電力線載波通信模塊包括信號耦合器，信號耦合器其中有一接口連接 CPU中央控制器，還有數(shù)字信號接口和模擬信號接口，模擬信號接口將CPU中央控制器傳來 的信號通過連接的平滑濾波電路發(fā)送到轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號接口直接連接到換器，接收存儲 的數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換器還連接反鋸齒濾波，轉(zhuǎn)換器分兩路通過功率放大電路和濾波電路連接 收發(fā)切換電路，再通過信號耦合電路連接到集中器。本實用新型可以對載波電能表進行管理，也可以對RS485接口的電能表進行管 理，其最大的特點是可以實現(xiàn)采集器的上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)都通過電力線載波通信，能對 不同通信接口的電能表進行抄收管理的設(shè)備，從而使抄表系統(tǒng)的復雜性降低，通用性提高。 由于它上行通道和下行通道的通信載體都為電力線，因此它省去了大量的額外布線，不容 受人為破壞，同時也不易受雷擊和過電壓的影響。以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型做進一步的說明。

圖1為本實用新型內(nèi)部模塊框圖；圖2為本實用新型窄帶電力線載波通信模塊結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實用新型寬帶電力線通信模塊結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實用新型CPU中央控制器、抄表RS485接口與紅外接口部分示意圖；圖5為本實用新型寬帶電力線通信CPU中央控制器示意圖；圖6為本實用新型寬帶電力線通信的接收與發(fā)送電路示意圖；圖7為本實用新型寬帶電力線通信的接收/發(fā)送切換電路示意圖；圖8為本實用新型窄帶電力線載波通信的模擬前端芯片、發(fā)送端濾波電路和線性 驅(qū)動電路示意圖；圖9為本實用新型窄帶電力線載波通信CPU中央控制器示意圖；圖10為本實用新型窄帶電力線通信接收濾波網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖11為本實用新型窄帶電力線通信耦合器電路示意圖。
具體實施方式如圖1所示，本實用新型的主板電路由信號接入口、CPU中央控制器1和數(shù)據(jù)存儲 單元5依次連接組成，所述信號接入口包括IRDA模塊4、RS485模塊3、窄帶電力線載波通 信模塊6，分別與CPU中央控制器1連接，其中RS485模塊3與RS485電能表8連接，電力 線連接到窄帶電能表9和窄帶電力線載波通信模塊6上；CPU中央控制器1還連接有寬帶 電力線載波通信模塊2，寬帶電力線載波通信模塊2再通過信號耦合器觀連接到集中器四 上；所述IRDA模塊4通過無線電信號連接無線通信器7。寬窄帶一體化抄表設(shè)備是可以對載波電能表進行管理，也可以對RS485模塊3接 口的電能表進行管理，其最大的特點是可以實現(xiàn)采集器的上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)都通過電力 線載波通信，當其通過載波模塊對載波電能表進行管理，使用的是窄帶通信；而其與集中器 通信時，即上行通道，使用的是寬帶電力線載波通信。RS485模塊是用于與多功能電能表中的RS485接口連接，通過它可以抄收管理電 能表。CPU中央控制器的UART 口出來的是TTL或LVTTL電平，因此要經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換實現(xiàn) RS485規(guī)約通信。圖2所示，窄帶電力線載波通信信號通過低壓電力線27經(jīng)信號耦合電路沈連接 到收發(fā)切換電路24。收發(fā)切換電路M由載波通信芯片21控制，接收時，信號通過濾波電路 23和功率放大電路22發(fā)送到載波通信芯片21進行處理；發(fā)送時，載波通信芯片21發(fā)生信 號經(jīng)過高通濾波電路連接到收發(fā)切換電路。該模塊是用于與載波電能表通信的接口，由載波通信芯片輸出的載波信號波形為 0-5V變化的方波，包含豐富的諧波，用功率放大電路22進行功率放大。由于放大后的信號 波形含諧波，為減少對電網(wǎng)的諧波污染，需要進行濾波整形。經(jīng)過濾波電路23完成濾波整 形后，再通過信號耦合電路沈耦合到低壓電力線上。載波通信芯片21發(fā)射功率的大小與 電源幅值的高低、電源電流提供能力密切相關(guān)，一定范圍內(nèi)提高電源幅值、增大電源功率， 可以有效加大發(fā)射功率、從而延長通信距離。[0025]在接收電路中，收到的強發(fā)射信號經(jīng)過有效吸收衰減后，由LC并聯(lián)諧振回路對信 號進行帶通濾波，良好的選頻回路可以有效提高載波接收靈敏度。圖3所示，所述寬帶電力線載波通信模塊6包括寬帶載波通信芯片66，寬帶載波通 信芯片66其中有一接口連接CPU中央控制器1，還有A/D接口和D/A接口，D/A接口將CPU 中央控制器1傳來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號通過平滑濾波電路68發(fā)送到可編程放大器； A/D接口把可編程放大器進來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號?？删幊谭糯箅娐愤€連接反鋸齒 濾波61，可編程放大電路67分兩路通過功率放大電路62和濾波電路63連接收發(fā)切換電路 64，再通過信號耦合電路65連接到集中器四。在接收狀態(tài)，耦合電路65取出信號線纜上的高頻調(diào)制信號，通過收發(fā)切換電路64 連接到濾波電路63，除掉低頻噪聲，通過可編程放大電路67可編程放大器放大進入寬帶載 波通信芯片66模數(shù)轉(zhuǎn)換接口，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)過UART 口傳到CPU中央控制器1，由 CPU中央控制器1作存儲操作或向下發(fā)出操作命令。在發(fā)送狀態(tài)，來自CPU中央控制器1的數(shù)據(jù)包從UART 口進入寬帶載波通信芯片 66，再經(jīng)過OFDM處理，數(shù)模轉(zhuǎn)換為模擬信號，然后經(jīng)過平滑濾波電路68去掉高頻噪聲，送入 功率放大電路62放大，然后到達線路驅(qū)動電路，得到足夠能量，經(jīng)過收發(fā)切換電路64，通過 信號耦合電路65發(fā)送到信號線纜上。圖中反鋸齒濾波61是可編程放大器的輔助電路，消 除放大產(chǎn)生的噪聲。參見圖4至圖11為本實用新型具體實施例所涉及的電路原理圖。參見圖4，CPU中央控制器通過UART接口與寬帶電力線載波通信模塊、窄帶電力線 載波通信模塊、RS485接口、紅外接口相連接。CPU中央控制器的16、17腳分別與寬帶電力線載波通信CPU中央控制器UDl的m、 M2連接；52、51分別與窄帶電力線載波通信CPU中央控制器U3引腳10、11相連；42、43分 別與RS485模塊連接，5354分別與紅外接口連接，連接方式見圖4。圖5所示為寬帶電力線通信CPU中央控制器UDl部分引腳電力原理圖。CPU中央 控制器UDl芯片發(fā)送端引腳F1，G1通過發(fā)送濾波網(wǎng)絡(luò)與寬帶模擬前端芯片UA4(見圖6)的 引腳6，5連接；芯片接收端引腳A3，A1通過接收濾波網(wǎng)絡(luò)與模擬前端芯片引腳10，9連接。圖6所示，該圖包括了寬帶模擬前端芯片UA4和發(fā)送端驅(qū)動放大電路(寬帶)。UA4 的1、2引腳為差分發(fā)送，通過發(fā)送端驅(qū)動放大電路(寬帶)與圖7的發(fā)送/接收切換電路 連接，再通過信號耦合器耦合到電力線發(fā)送出去；從電力線傳輸進來的信號經(jīng)過濾波網(wǎng)絡(luò) 引入到UA4的27,28引腳。圖7為寬帶電力線通信的發(fā)送/接收切換電路，連接方式如圖所示。圖中的TX、 RX連接圖6的UA4芯片的30、29引腳，用于控制信號發(fā)送/接收。圖8為窄帶電力線載波通信的模擬前端芯片U4、發(fā)送端濾波電路和線性驅(qū)動電 路。該模擬前端芯片的3、4、5、6、7分別與圖9窄帶電力線載波通信CPU中央控制器U3的 51、52、55、61、60 相連接。圖9為窄帶電力線載波通信CPU中央控制器示意圖，窄帶電力線載波通信CPU中 央控制器與窄帶電力線載波通信的模擬前端芯片U4連接，具體連接如圖8說明圖10為(窄帶)接收濾波網(wǎng)絡(luò)。從信號耦合器出來的信號引入接收濾波網(wǎng)絡(luò)，再 經(jīng)過濾波后進行窄帶電力線載波通信的模擬前端芯片U4。
5[0038] 圖11為信號耦合電路示意圖，連接方式見圖所示。D1_0UT_B和D2_0UT_B連接圖 15 的 D1_0UT_B 禾口 D2_0UT_B。
權(quán)利要求1.寬窄帶一體化抄表設(shè)備，它的主板電路由信號接入口、CPU中央控制器(1)和數(shù)據(jù) 存儲單元( 依次連接組成，其特征在于所述信號接入口包括IRDA模塊(4)、RS485模塊 (3)、窄帶電力線載波通信模塊(6)，分別與CPU中央控制器(1)連接，其中RS485模塊(3) 與RS485電能表(8)連接，電力線連接到窄帶電能表(9)和窄帶電力線載波通信模塊(6) 上；CPU中央控制器(1)還連接有寬帶電力線載波通信模塊O)，寬帶電力線載波通信模塊 (2)再通過信號耦合器08)連接到集中器09)上；所述IRDA模塊(4)通過無線電信號連 接無線通信器(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬窄帶一體化抄表設(shè)備，其特征在于所述窄帶電力線載波 通信模塊(2)有低壓電力線(XT)和無線通信器(7)接收信號，其中低壓電力線(XT)通過 信號耦合電路06)連接到收發(fā)切換電路(M)，無線通信器(7)直接連接到IRDA模塊0)， 收發(fā)切換電路04)將信號通過濾波電路03)和功率放大電路02)發(fā)送到載波通信芯片 (21)進行處理，并將處理后的信號原路發(fā)送出去，無線通信器(7)通過IrDA模塊(4)與CPU 中央控制器(1)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬窄帶一體化抄表設(shè)備，其特征在于所述寬帶電力線載波 通信模塊(6)包括寬帶載波通信芯片(66)，寬帶載波通信芯片(66)其中有一接口連接CPU 中央控制器(1)，還有A/D接口和D/A接口，D/A接口將CPU中央控制器⑴傳來的信號通 過連接的平滑濾波電路陽8)發(fā)送到可編程放大器，A/D接口把可編程放大器進來的模擬信 號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，可編程放大電路(67)還連接反鋸齒濾波(61)，可編程放大電路(67)分 兩路通過功率放大電路(6 和濾波電路陽；3)連接收發(fā)切換電路(64)，再通過信號耦合電 路(65)連接到集中器(29)。
專利摘要本實用新型涉及一種寬窄帶一體化抄表設(shè)備，它包括寬帶電力線載波通信模塊、窄帶電力線載波通信模塊、抄表/維護RS485接口、紅外接口。本實用新型可以對載波電能表進行管理，也可以對RS485接口的電能表進行管理，其最大的特點是可以實現(xiàn)采集器的上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)都通過電力線載波通信，能對不同通信接口的電能表進行抄收管理的設(shè)備，從而使抄表系統(tǒng)的復雜性降低，通用性提高。由于它上行通道和下行通道的通信載體都為電力線，因此它省去了大量的額外布線，不容受人為破壞，同時也不易受雷擊和過電壓的影響。
文檔編號G01R22/00GK201876480SQ20092035128
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者于永濱, 任哲, 劉承軒, 劉棟煉, 孫志纓, 歐清海, 牟景旭, 王英男 申請人:深圳市國電科技通信有限公司, 遼寧省電力有限公司沈陽供電公司