一種能效業(yè)務(wù)專用芯片及其應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能效業(yè)務(wù)專用芯片及其應(yīng)用方法，所述芯片包括電能計(jì)量模塊、非電量采集模塊、安全模塊、PLC通信模塊、射頻通信模塊和芯片內(nèi)核；所述電能計(jì)量模塊、非電量采集模塊、安全模塊、PLC通信模塊、射頻通信模塊和芯片內(nèi)核通過片內(nèi)總線相連接；所述電能計(jì)量模塊、非電量采集模塊、安全模塊、PLC通信模塊、射頻通信模塊和芯片內(nèi)核集成在一片芯片上，本發(fā)明在單一芯片內(nèi)具備傳感、測(cè)量、處理、通信、安全等功能，可以實(shí)現(xiàn)電量數(shù)據(jù)采集、電能質(zhì)量分析、非電量數(shù)據(jù)采集、微功率無線或者PLC通信、數(shù)據(jù)安全加密等功能；且具有低成本、高性能、低功耗以及多功能集成的特點(diǎn)。
【專利說明】一種能效業(yè)務(wù)專用芯片及其應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于能效領(lǐng)域，具體涉及一種能效業(yè)務(wù)專用芯片及其應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相關(guān)芯片技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域世界各國(guó)都是重點(diǎn)研究對(duì)象，而我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃中，明確提出協(xié)同開展感知技術(shù)、傳輸技術(shù)、處理技術(shù)、安全技術(shù)的研究與應(yīng)用，力口強(qiáng)核心芯片研發(fā)與生產(chǎn)能力，并著力推動(dòng)其在能源、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用服務(wù)。
[0003]另一方面，國(guó)內(nèi)外關(guān)于節(jié)能領(lǐng)域設(shè)備繁多，特別是隨著我國(guó)對(duì)節(jié)能領(lǐng)域先進(jìn)產(chǎn)品和技術(shù)的大力推廣，以及國(guó)內(nèi)電能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和壯大，國(guó)內(nèi)與電力能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)的電力能效監(jiān)測(cè)終端、通信協(xié)議、系統(tǒng)主站以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷研究與制定。目前就技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)而言，國(guó)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)能效數(shù)據(jù)采集及傳輸?shù)姆桨赣泻芏?，這些方案通常采用多芯片集成設(shè)計(jì)的模式，對(duì)于電能質(zhì)量分析、非電量信號(hào)的采集需要分別使用不同的芯片進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這大大提高了系統(tǒng)的應(yīng)用成本，而且目前的應(yīng)用產(chǎn)品中對(duì)于電能質(zhì)量分析的專用芯片也不多見，大多需要依靠專用的DSP芯片進(jìn)行計(jì)算，這大大提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性，不利于應(yīng)用廠商快速開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。現(xiàn)在國(guó)外的一些大芯片設(shè)計(jì)公司，包括T1、ST、Ember、Silicon等也都未提供單一芯片的解決方案實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波等電能質(zhì)量分析數(shù)據(jù)及非電量信號(hào)的采集，所以目前國(guó)內(nèi)外的單一芯片解決方案都無法滿足能效領(lǐng)域中電力能效監(jiān)測(cè)終端的整體功能需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能效業(yè)務(wù)專用芯片及其應(yīng)用方法，其包括電能計(jì)量模塊、非電量采集模塊、安全模塊、PLC (Power Line Carrier，電力線載波)通信模塊、射頻通信模塊、芯片內(nèi)核與外設(shè)和片內(nèi)總線。其中電能計(jì)量模塊主要實(shí)現(xiàn)電參數(shù)模擬量信號(hào)的采集、電能計(jì)量以及相關(guān)電參數(shù)的測(cè)量功能；非電量采集模塊即片內(nèi)ADC (AnalogDigital Converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)常見模擬量傳感器輸出信號(hào)(如溫度、壓力、濕度等傳感器)的采集，然后在芯片內(nèi)核結(jié)合傳感器量程設(shè)置等進(jìn)行非電參數(shù)的計(jì)算測(cè)量；安全模塊內(nèi)集成公鑰密碼引擎模塊、加密算法模塊、RNG (Random Number Generator,隨機(jī)數(shù)發(fā)生器)和其它輔助電路并可提供安全機(jī)制的檢查功能；PLC通信模塊與射頻通信模塊均用于為芯片提供通信功能；芯片采用高性能內(nèi)核，內(nèi)部集成大容量FLASH(非易失性存儲(chǔ)器)和高速SRAM (易失性存儲(chǔ)器)，并配置豐富外設(shè)，支持外部控制和響應(yīng)中斷能力。
[0005]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種能效業(yè)務(wù)專用芯片，其改進(jìn)之處在于，所述芯片包括電能計(jì)量模塊、非電量采集模塊、安全模塊、PLC通信模塊、射頻通信模塊和芯片內(nèi)核；所述電能計(jì)量模塊、非電量采集模塊、安全模塊、PLC通信模塊、射頻通信模塊和芯片內(nèi)核通過片內(nèi)總線相連接；所述電能計(jì)量模塊、非電量采集模塊、安全模塊、PLC通信模塊、射頻通信模塊和芯片內(nèi)核集成在一片芯片上。[0007]優(yōu)選的，所述電能計(jì)量模塊用于電參數(shù)模擬量信號(hào)的采集、電能計(jì)量以及相關(guān)電參數(shù)的測(cè)量；其包括DSP內(nèi)核、7路19位2階ADC及ADC數(shù)據(jù)Buffer ；
[0008]所述DSP內(nèi)核用于完成各相電流有效值、電壓有效值、功率因數(shù)、頻率和提供各相及合相的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量及無功能量；
[0009]所述7路19位2階ADC采用雙端差分信號(hào)輸入，用于提供三相四線制的電能計(jì)量需求；
[0010]所述ADC數(shù)據(jù)Buffer用于同步采樣數(shù)據(jù)，分次諧波分析，無需進(jìn)行預(yù)處理。
[0011]優(yōu)選的，所述非電量采集模塊用于常見模擬量傳感器輸出信號(hào)的采集并對(duì)非電參數(shù)進(jìn)行計(jì)算測(cè)量；其包括逐次逼近型ADC ；
[0012]所述逐次逼近型ADC包括一個(gè)比較器和DA轉(zhuǎn)換器。
[0013]優(yōu)選的，所述安全模塊用于全機(jī)制的檢查，其包括隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、公鑰算法引擎單元、加密算法單元、RNG發(fā)生電路和輔助電路。
[0014]優(yōu)選的，所述PLC通信模塊采用抗干擾性強(qiáng)的OFDM技術(shù)，支持DBPSK、DQPSK、D8PSK調(diào)制和前向糾錯(cuò)技術(shù)，支持電網(wǎng)的可靠數(shù)據(jù)通信；其集成物理層、媒體訪問控制層、可編程陷波機(jī)制和6LoWPAN自適應(yīng)層，用于在群延時(shí)、脈沖干擾環(huán)境下、與其它窄帶發(fā)送器協(xié)同工作的途徑可靠通信。
[0015]優(yōu)選的，所述射頻通信模塊包括接收機(jī)和發(fā)射機(jī)；
[0016]所述接收機(jī)用于從眾多的電波中選出有用信號(hào)，將信號(hào)變?yōu)榛鶐盘?hào)；
[0017]所述發(fā)射機(jī)用于基帶信號(hào)對(duì)中頻載波的調(diào)制，將其上變頻至特定的RF頻段后有效的發(fā)射出去。
[0018]進(jìn)一步地，所述發(fā)射機(jī)通過調(diào)制、上變頻、功率放大和濾波進(jìn)行對(duì)基帶信號(hào)到射頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
[0019]優(yōu)選的，所述芯片內(nèi)核用于外部控制和響應(yīng)中斷，其包括16位定時(shí)器、高速異步收發(fā)器、16個(gè)可編程I/O端口、通用異步接收/發(fā)送器、內(nèi)嵌電復(fù)位電路和內(nèi)嵌低電壓檢測(cè)及復(fù)位電路。
[0020]本發(fā)明基于另一目的提供的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片應(yīng)用方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括
[0021](I)能效監(jiān)測(cè)終端通過系統(tǒng)身份認(rèn)證與密碼服務(wù)器建立鏈路；
[0022](2)密碼服務(wù)器與能效監(jiān)測(cè)終端協(xié)商會(huì)話密鑰；
[0023](3)能效監(jiān)測(cè)終端采集用電設(shè)備或系統(tǒng)的電氣量數(shù)據(jù)、非電氣量數(shù)據(jù)及環(huán)境參數(shù)；
[0024](4)能效監(jiān)測(cè)終端將采集到的電氣量數(shù)據(jù)、非電氣量數(shù)據(jù)及環(huán)境參數(shù)加密；
[0025](5)加密后數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地能效監(jiān)測(cè)終端并發(fā)送至主站服務(wù)器；
[0026](6)主站進(jìn)行解密后展示及分析。
[0027]優(yōu)選的，所述步驟(2)包括密碼服務(wù)器與能效監(jiān)測(cè)終端雙方產(chǎn)生的會(huì)話密鑰在一定時(shí)間后密鑰失效，密鑰失效后，可通過會(huì)話恢復(fù)機(jī)制，恢復(fù)會(huì)話密鑰。
[0028]優(yōu)選的，所述步驟(3)包括能效監(jiān)測(cè)終端采集中定時(shí)器按一定時(shí)間間隔抄收數(shù)據(jù)。
[0029]優(yōu)選的，所述步驟(4)包括用獲取的加密密鑰加密相關(guān)數(shù)據(jù)，獲得密文；根據(jù)不同的加密要求,進(jìn)行安全性不同的加密方式。[0030]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為:
[0031]1、本發(fā)明面向電力能效監(jiān)測(cè)終端專門開發(fā)，在單一芯片內(nèi)具備傳感、測(cè)量、處理、通信、安全等功能，可以實(shí)現(xiàn)電量數(shù)據(jù)采集、電能質(zhì)量分析、非電量數(shù)據(jù)采集、微功率無線或者PLC通信、數(shù)據(jù)安全加密等功能。
[0032]2、本發(fā)明本能效業(yè)務(wù)專用芯片具有低成本、高性能、低功耗以及多功能集成的特點(diǎn)。
[0033]3、本發(fā)明能效業(yè)務(wù)專用芯片內(nèi)的安全模塊采用權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可的密碼技術(shù)，按照等級(jí)保護(hù)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，集密碼技術(shù)、微電子技術(shù)和嵌入式技術(shù)為一體，非常適于在能源領(lǐng)域應(yīng)用，保障涉及能源戰(zhàn)略、客戶隱私等的信息數(shù)據(jù)可靠安全傳輸。
[0034]4、本發(fā)明芯片內(nèi)置安全模塊，根據(jù)能效業(yè)務(wù)的具體防護(hù)要求選擇權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可的加密算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，防止數(shù)據(jù)泄密、被篡改。
[0035]5、本發(fā)明在單一芯片上同時(shí)集成無線通信與有線通信功能，充分滿足能效業(yè)務(wù)領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、通信性能功能要求較高的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明提供的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖2為本發(fā)明提供的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片非電量采集模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖3為本發(fā)明提供的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片安全模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0039]圖4為本發(fā)明提供的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片射頻通信模塊結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0041]如圖1所示，能效業(yè)務(wù)專用芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。芯片主要由電能計(jì)量模塊、非電量采集模塊、安全模塊、PLC通信模塊、射頻通信模塊、芯片內(nèi)核和外設(shè)、片內(nèi)總線等關(guān)鍵部分組成。
[0042]電能計(jì)量模塊:
[0043]主要實(shí)現(xiàn)電參數(shù)模擬量信號(hào)的采集、電能計(jì)量以及相關(guān)電參數(shù)的測(cè)量功能，電能計(jì)量模塊內(nèi)部集成DSP (Digital Signal Processing,數(shù)字信號(hào)處理)內(nèi)核。電能計(jì)量模塊的ADC采用Σ - Λ原理，內(nèi)部集成7路19位2階ADC，采用雙端差分信號(hào)輸入，可滿足三相四線制的電能計(jì)量需求。模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字濾波后輸入固定功能DSP核，由DSP核內(nèi)的算法固件程序完成各相電流有效值、電壓有效值、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)，同時(shí)還能提供各相及合相的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量及無功能量等。電能計(jì)量模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)ADC數(shù)據(jù)Buffer (緩沖寄存器)，提供同步采樣數(shù)據(jù)，便于分次諧波分析，無需進(jìn)行預(yù)處理。
[0044]非電量采集模塊:
[0045]如圖2所示，非電量采集模塊即片內(nèi)ADC，其與電能計(jì)量模塊內(nèi)的ADC不同，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)常見模擬量傳感器輸出信號(hào)(如溫度、壓力、濕度等傳感器)的采集，然后在芯片內(nèi)核結(jié)合傳感器量程設(shè)置等對(duì)非電參數(shù)進(jìn)行計(jì)算測(cè)量。非電量采集模塊的ADC選用逐次逼近型，逐次逼近型ADC由一個(gè)比較器和DA (Digital Analog，數(shù)模)轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成,從MSB (Most Significant Bit,最高有效位)開始,順序地針對(duì)每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出電壓進(jìn)行比較，經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值(數(shù)字值的二進(jìn)制位數(shù)為n)，電路規(guī)模適于片內(nèi)集成實(shí)現(xiàn)。該模塊設(shè)計(jì)一個(gè)ADC轉(zhuǎn)換器，前端設(shè)計(jì)多路模擬開關(guān)，支持多路雙極性單端模擬量輸入。
[0046]安全模塊:
[0047]如圖3所示，安全模塊是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全體系架構(gòu)的基礎(chǔ)。安全模塊按照等級(jí)保護(hù)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠支持國(guó)內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證的密碼技術(shù)。安全模塊內(nèi)集成公鑰密碼引擎、對(duì)稱加密算法模塊、RNG發(fā)生電路和其它輔助電路并可提供安全機(jī)制的檢查功能。
[0048]PLC通信模塊:
[0049]采用抗干擾性強(qiáng)的OFDM技術(shù)，支持DBPSK、DQPSK, D8PSK調(diào)制和前向糾錯(cuò)技術(shù)，支持電網(wǎng)的可靠數(shù)據(jù)通信。PLC通信模塊集成物理層和媒體訪問控制層。PLC通信模塊設(shè)計(jì)自適應(yīng)載頻選擇算法，能夠確保在群延時(shí)、脈沖干擾環(huán)境下可靠通信。PLC通信模塊集成了可編程陷波機(jī)制，允許對(duì)發(fā)送頻譜的某個(gè)頻段進(jìn)行陷波處理，既保證了兼容性，同時(shí)又提供了與其它窄帶發(fā)送器(例如基于FSK的傳統(tǒng)PLC系統(tǒng))協(xié)同工作的途徑。
[0050]PLC通信模塊的MAC集成6LoWPAN自適應(yīng)層，支持IPv6數(shù)據(jù)包。增強(qiáng)CSMA/CA和ARQ，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，可支持各種網(wǎng)絡(luò)的通用MAC層服務(wù)。智能通信機(jī)制和增強(qiáng)系統(tǒng)確保在任何信道條件下正常工作。這些機(jī)制包括:信道評(píng)估、自適應(yīng)載頻分配和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
[0051]射頻通信模塊:
[0052]如圖4所示，指接收機(jī)和發(fā)射機(jī)射頻前端電路，其中上半部分為接收機(jī)電路，下半部分為發(fā)射機(jī)電路。接收機(jī)從空間中接收到微弱信號(hào)，通過射頻濾波器從眾多的電波中選出有用信號(hào)，并經(jīng)過低噪聲放大到解調(diào)器所要求的電平值后，再由解調(diào)器解調(diào)，將頻帶信號(hào)變?yōu)榛鶐盘?hào)。
[0053]發(fā)射機(jī)射頻部分的功能是完成基帶信號(hào)對(duì)中頻載波的調(diào)制，將其上變頻至特定的RF頻段，對(duì)已調(diào)制的RF信號(hào)放大，以足夠的功率饋入天線，經(jīng)天線有效的發(fā)射出去。發(fā)射機(jī)的主要功能是通過調(diào)制、上變頻、功率放大和濾波，來完成基帶信號(hào)到射頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換。發(fā)射機(jī)的方案相對(duì)接收機(jī)要簡(jiǎn)單很多，其結(jié)構(gòu)大致可以分為兩種:一是直接變換法，即將調(diào)制和上變頻合二為一，在一個(gè)電路里完成；二是兩步法，即將調(diào)制和上變頻分開，先在中頻上進(jìn)行調(diào)制，然后再將已調(diào)信號(hào)上變頻到發(fā)射的載頻上。
[0054]芯片內(nèi)核:
[0055]采用ARM公司Cortex-M3系列32位內(nèi)核，芯片內(nèi)部集成大容量FLASH和高速SRAM，支持多種豐富外設(shè)，具備外部控制和響應(yīng)中斷能力。
[0056]芯片內(nèi)核主要具備以下特性:
[0057]兩路16位定時(shí)器多路PWM波形輸出；
[0058]兩路聞速異步收發(fā)器；
[0059]16個(gè)可編程I/O端口，端口具備外部中斷能力；
[0060]支持I個(gè)SPI主從和I個(gè)I2C接口；
[0061]通用異步接收/發(fā)送器；
[0062]支持兩種低功耗模式，IDLEO模式/IDLEl模式及喚醒操作；
[0063]內(nèi)嵌上電復(fù)位電路；[0064]內(nèi)嵌低電壓檢測(cè)及復(fù)位電路；
[0065]支持看門狗定時(shí)器；
[0066]支持在線編程(ISP)接口；
[0067]溫度適用范圍(工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn))_40°C?+85°C。
[0068]實(shí)施例
[0069]本發(fā)明能效業(yè)務(wù)芯片應(yīng)用于能效監(jiān)測(cè)終端、能源管理終端等方面；
[0070]1、能效監(jiān)測(cè)終端與權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可的密碼技術(shù)密碼服務(wù)器建立鏈路，通過系統(tǒng)身份認(rèn)證；
[0071]2、系統(tǒng)身份認(rèn)證通過后，密碼服務(wù)器和能效監(jiān)測(cè)終端通過服務(wù)器上證書和能效集中交互終端證書協(xié)商會(huì)話密鑰；
[0072]3、能效監(jiān)測(cè)終端采集用電設(shè)備或系統(tǒng)的電氣量數(shù)據(jù)、非電氣量數(shù)據(jù)及環(huán)境參數(shù)，作為傳感網(wǎng)絡(luò)或測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的傳感部分，其中定時(shí)器可以保證抄收數(shù)據(jù)按一定時(shí)間間隔抄收；
[0073]4、能效監(jiān)測(cè)終端將采集來的電氣量數(shù)據(jù)、非電氣量數(shù)據(jù)及環(huán)境參數(shù)根據(jù)安全要求，用獲取的加密密鑰加密相關(guān)數(shù)據(jù)，獲得密文；根據(jù)不同的加密要求，有安全性不同的加密方式；
[0074]5、加密后數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地能效監(jiān)測(cè)終端，定時(shí)或手動(dòng)采集到集中終端或主站服務(wù)器；或者直接發(fā)送到集中終端或主站服務(wù)器；
[0075]6、主站再進(jìn)行解密，然后展示和分析，達(dá)到能效分析、電能質(zhì)量分析、電力安全分析等目的。
[0076]其中，密碼服務(wù)器與能效監(jiān)測(cè)終端雙方產(chǎn)生的會(huì)話密鑰在一定時(shí)間后密鑰失效，密鑰失效后，可通過會(huì)話恢復(fù)機(jī)制，恢復(fù)會(huì)話密鑰。
[0077]其中，終端與集中終端或主站服務(wù)器相連可以利用芯片的PLC通信模塊(PLC通信)或射頻通信模塊(微功率無線通信)通信。
[0078]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種能效業(yè)務(wù)專用芯片，其特征在于，所述芯片包括電能計(jì)量模塊、非電量采集模塊、安全模塊、PLC通信模塊、射頻通信模塊和芯片內(nèi)核；所述電能計(jì)量模塊、非電量采集模塊、安全模塊、PLC通信模塊、射頻通信模塊和芯片內(nèi)核通過片內(nèi)總線相連接；所述電能計(jì)量模塊、非電量采集模塊、安全模塊、PLC通信模塊、射頻通信模塊和芯片內(nèi)核集成在一片芯片上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片，其特征在于，所述電能計(jì)量模塊用于電參數(shù)模擬量信號(hào)的采集、電能計(jì)量以及相關(guān)電參數(shù)的測(cè)量；其包括DSP內(nèi)核、7路19位2階 ADC 及 ADC 數(shù)據(jù) Buffer ； 所述DSP內(nèi)核用于完成各相電流有效值、電壓有效值、功率因數(shù)、頻率和提供各相及合相的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量及無功能量； 所述7路19位2階ADC采用雙端差分信號(hào)輸入，用于提供三相四線制的電能計(jì)量需求； 所述ADC數(shù)據(jù)Buffer用于同步采樣數(shù)據(jù)，分次諧波分析，無需進(jìn)行預(yù)處理。
3.如權(quán)利要求1所述的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片，其特征在于，所述非電量采集模塊用于常見模擬量傳感器輸出信號(hào)的采集并對(duì)非電參數(shù)進(jìn)行計(jì)算測(cè)量；其包括逐次逼近型ADC ； 所述逐次逼近型ADC包括一個(gè)比較器和DA轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片，其特征在于，所述安全模塊用于全機(jī)制的檢查，其包括隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、公鑰算法引擎單元、加密算法單元、RNG發(fā)生電路和輔助電路。
5.如權(quán)利要求1所述的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片，其特征在于，所述PLC通信模塊采用抗干擾性強(qiáng)的OFDM技術(shù)，支持DBPSK、DQPSK, D8PSK調(diào)制和前向糾錯(cuò)技術(shù)，支持電網(wǎng)的可靠數(shù)據(jù)通信；其集成物理層、媒體訪問控制層、可編程陷波機(jī)制和6LoWPAN自適應(yīng)層，用于在群延時(shí)、脈沖干擾環(huán)境下、與其它窄帶發(fā)送器協(xié)同工作的途徑可靠通信。
6.如權(quán)利要求1所述的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片，其特征在于，所述射頻通信模塊包括接收機(jī)和發(fā)射機(jī)； 所述接收機(jī)用于從眾多的電波中選出有用信號(hào)，將信號(hào)變?yōu)榛鶐盘?hào)； 所述發(fā)射機(jī)用于基帶信號(hào)對(duì)中頻載波的調(diào)制，將其上變頻至特定的RF頻段后有效的發(fā)射出去。
7.如權(quán)利要求6所述的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)通過調(diào)制、上變頻、功率放大和濾波進(jìn)行對(duì)基帶信號(hào)到射頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
8.如權(quán)利要求1所述的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片，其特征在于，所述芯片內(nèi)核用于外部控制和響應(yīng)中斷，其包括16位定時(shí)器、高速異步收發(fā)器、16個(gè)可編程I/O端口、通用異步接收/發(fā)送器、內(nèi)嵌電復(fù)位電路和內(nèi)嵌低電壓檢測(cè)及復(fù)位電路。
9.一種能效業(yè)務(wù)專用芯片應(yīng)用方法，其特征在于，所述方法包括 (O能效監(jiān)測(cè)終端通過系統(tǒng)身份認(rèn)證與密碼服務(wù)器建立鏈路； (2)密碼服務(wù)器與能效監(jiān)測(cè)終端協(xié)商會(huì)話密鑰； (3)能效監(jiān)測(cè)終端采集用電設(shè)備或系統(tǒng)的電氣量數(shù)據(jù)、非電氣量數(shù)據(jù)及環(huán)境參數(shù)； (4)能效監(jiān)測(cè)終端將采集到的電氣量數(shù)據(jù)、非電氣量數(shù)據(jù)及環(huán)境參數(shù)加密；(5)加密后數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地能效監(jiān)測(cè)終端并發(fā)送至主站服務(wù)器； (6)主站進(jìn)行解密后展示及分析。
10.如權(quán)利要求9所述的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片應(yīng)用方法，其特征在于，所述步驟(2)包括密碼服務(wù)器與能效監(jiān)測(cè)終端雙方產(chǎn)生的會(huì)話密鑰在一定時(shí)間后密鑰失效，密鑰失效后，可通過會(huì)話恢復(fù)機(jī)制，恢復(fù)會(huì)話密鑰。
11.如權(quán)利要求9所述的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片應(yīng)用方法，其特征在于，所述步驟(3)包括能效監(jiān)測(cè)終端采集中定時(shí)器按一定時(shí)間間隔抄收數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求9所述的一種能效業(yè)務(wù)專用芯片應(yīng)用方法，其特征在于，所述步驟(4)包括用獲取的加密密 鑰加密相關(guān)數(shù)據(jù)，獲得密文；根據(jù)不同的加密要求，進(jìn)行安全性不同的加密方式。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK103576031SQ201310562559
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】鐘鳴, 陳宋宋, 閆華光, 王鶴, 郭炳慶, 李德智, 苗常海, 李 杰 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院