本發(fā)明涉及用電信息采集技術(shù)，尤其涉及一種基于冗余總線的低電壓用電信息采集方法、模塊化終端及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

用電信息采集系統(tǒng)從2009年國(guó)家電網(wǎng)頒布標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)始全面建設(shè)，至今采集覆蓋率已經(jīng)達(dá)97％以上，基本實(shí)現(xiàn)“全覆蓋、全采集、全費(fèi)控”的建設(shè)目標(biāo)。有力支持了營(yíng)銷自動(dòng)化水平的提高，建成了覆蓋全國(guó)的采集網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了最大的物聯(lián)網(wǎng)，為電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展與優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支撐。采集系統(tǒng)在物聯(lián)系統(tǒng)的基礎(chǔ)層主要由采集對(duì)象、采集器、集中器組成。采集對(duì)象包括各類低壓用戶的電表、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置等，采集器負(fù)責(zé)將一定范圍內(nèi)的采集表計(jì)數(shù)據(jù)集中再上傳至集中器，集中器將采集上來(lái)的表計(jì)數(shù)據(jù)上傳至主站系統(tǒng)。這三個(gè)部分組成一個(gè)基本的采集單位，集中器的功能與性能決定著系統(tǒng)的功能的實(shí)現(xiàn)。

在目前的系統(tǒng)中，集中器通常采取一個(gè)主控單元外擴(kuò)通信模塊構(gòu)成，通信模塊受控于主控單元，需要預(yù)先有處理器進(jìn)行參數(shù)配置，不能獨(dú)立控制相關(guān)采集單元運(yùn)行。在主控單元出現(xiàn)故障的情況下，其通信功能將因主控單元上傳信道的阻斷而失效。

隨著用電信息采集范圍的擴(kuò)大，在氣表、水表、充電樁等其他電能監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的需求越來(lái)越大，現(xiàn)有的采集終端不僅在功能上不能滿足要求，在運(yùn)行可靠性上也無(wú)法達(dá)到實(shí)際使用要求。尤其，現(xiàn)有的終端為整體式架構(gòu)，各個(gè)部分之間耦合性強(qiáng)，一個(gè)部分出現(xiàn)問(wèn)題對(duì)整個(gè)終端影響很大。具體而言，系統(tǒng)中某采集單元發(fā)生故障后，其輸出的高電平將會(huì)阻塞整個(gè)系統(tǒng)總線，造成其他采集單元的數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行有效傳輸。

目前的用電信息采集系統(tǒng)在功能上，要求所述用電信息采集終端不僅能滿足表計(jì)裝置外的其他行業(yè)的采集對(duì)象的要求，而且需要其面對(duì)更為復(fù)雜的用電設(shè)備，有的裝置要求實(shí)時(shí)監(jiān)控，需要更大的數(shù)據(jù)帶寬。由于數(shù)據(jù)量增大，此數(shù)據(jù)并不一定需要主控單元處理。將這些數(shù)據(jù)上傳至運(yùn)算能力更為強(qiáng)大的服務(wù)器不失為一種有效而簡(jiǎn)便的方式。但這同樣需要所述用電信息采集終端具備更高的可靠度。為滿足用電信息采集范圍的擴(kuò)大，以及采集數(shù)據(jù)帶寬的增加，現(xiàn)有的采集終端，其功能以及其工作的可靠性均無(wú)法達(dá)到要求。

因此，目前急需一種能夠靈活進(jìn)行多通道采集數(shù)據(jù)，且具備一定的靈活度，并且工作可靠的用電信息采集技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于冗余總線的用電信息采集方法、裝置及系統(tǒng)。

首先，為實(shí)現(xiàn)上述目的，提出一種基于冗余總線的用電信息采集方法步驟包括：

第一步，初始化，各采集模塊通過(guò)總線控制單元向主控模塊發(fā)送注冊(cè)信息；所述主控模塊根據(jù)其獲得的注冊(cè)信息向主站請(qǐng)求任務(wù)指令；跳轉(zhuǎn)至第二步；

第二步，若所述主控模塊故障，則直接由所述總線控制模塊通過(guò)通信模塊接收所述主站的任務(wù)指令，并根據(jù)所述總線控制模塊的接口向?qū)?yīng)的采集模塊下達(dá)對(duì)應(yīng)的任務(wù)指令；否則，由所述主控模塊根據(jù)其獲得的注冊(cè)信息和主站的任務(wù)指令，通過(guò)總線控制單元向?qū)?yīng)的采集模塊下達(dá)任務(wù)指令；跳轉(zhuǎn)至第三步；

第三步，所述各采集模塊在接收到所述任務(wù)指令后，根據(jù)所述任務(wù)指令采集對(duì)應(yīng)的用電信息和工作狀態(tài)，并上傳；

與所述第二步或第三步同步，所述總線控制單元還實(shí)時(shí)查詢所述各采集模塊的工作狀態(tài)：若所述采集模塊的工作狀態(tài)異常次數(shù)超過(guò)閾值C(C為正整數(shù))，則重新發(fā)送對(duì)應(yīng)的任務(wù)指令至出現(xiàn)異常的所述采集模塊并上報(bào)，重復(fù)上述第二步至第三步；若向所述采集模塊重新發(fā)送過(guò)N次(N為正整數(shù))所述任務(wù)指令，則由所述總線控制模塊關(guān)閉對(duì)應(yīng)的采集模塊的電源以及總線連接，并上報(bào)，然后根據(jù)所述注冊(cè)信息查找具備同樣功能的其他采集模塊，由其他采集模塊代替出現(xiàn)異常的采集模塊工作。

進(jìn)一步，上述用電信息采集方法中，所述的注冊(cè)信息包括：本采集模塊的地址、屬性、能夠完成的任務(wù)以及與其他模塊的關(guān)聯(lián)關(guān)系中的一種或幾種；其中，所述本采集模塊的屬性至少包括本采集模塊采集的信息的地址集合以及采集的信息的內(nèi)容。所述的本采集模塊與其他采集模塊間的關(guān)聯(lián)關(guān)系主要包括本模塊所采集的用電信息的上游或下游數(shù)據(jù)關(guān)系，與本采集模塊具有相同、相近或可相互替代的功能的其他采集模塊與本采集模塊之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

進(jìn)一步，上述用電信息采集方法中，還包括更新任務(wù)的步驟：當(dāng)所述主控模塊或所述總線控制單元在接收到更新任務(wù)請(qǐng)求后，將所述更新任務(wù)請(qǐng)求上傳至主站，接收所述主站重新下達(dá)的任務(wù)指令，并向?qū)?yīng)的采集模塊重新下達(dá)任務(wù)指令，所述各采集模塊根據(jù)其接收到的任務(wù)指令采集對(duì)應(yīng)的用電信息和工作狀態(tài)。

其次，為實(shí)現(xiàn)上述目的，還提出一種基于冗余總線的用電信息采集終端，包括：總線控制單元和至少一個(gè)采集模塊，其特征在于，還包括通信模塊，所述總線控制單元通過(guò)冗余總線與所述各采集模塊、通信模塊或上級(jí)模塊連接。這里的上級(jí)模塊包括但不限于主控模塊、主站或上級(jí)服務(wù)器等。

所述總線控制單元包括相互連接的以太網(wǎng)交換機(jī)和主控制器；所述以太網(wǎng)交換機(jī)的對(duì)下接口連接所述各采集模塊和所述通信模塊，用于向?qū)?yīng)的采集模塊下達(dá)任務(wù)指令，獲取所述各采集模塊的接口電平，控制所述各采集模塊的電源，并在所述上級(jí)模塊故障時(shí)通過(guò)所述通信模塊向所述上級(jí)模塊上傳所述以太網(wǎng)交換機(jī)的對(duì)下接口獲得的注冊(cè)信息，接收所述上級(jí)模塊下達(dá)的任務(wù)指令，上傳所述以太網(wǎng)交換機(jī)的對(duì)下接口獲得的用電信息，或上傳所述以太網(wǎng)交換機(jī)各對(duì)下接口的電平或工作狀態(tài)；所述太網(wǎng)交換機(jī)的對(duì)上接口連接所述上級(jí)模塊，用于向所述上級(jí)模塊上傳所述以太網(wǎng)交換機(jī)的對(duì)下接口獲得的注冊(cè)信息，接收所述上級(jí)模塊下達(dá)的任務(wù)指令，上傳所述以太網(wǎng)交換機(jī)的對(duì)下接口獲得的用電信息，或上傳所述以太網(wǎng)交換機(jī)各對(duì)下接口的電平或工作狀態(tài)；所述主控制器用于，控制所述以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行對(duì)上或?qū)ο峦ㄐ牛涸谏霞?jí)模塊正常工作時(shí)，所述主控制器用于根據(jù)上級(jí)模塊的任務(wù)指令通過(guò)所述以太網(wǎng)交換機(jī)各對(duì)下接口控制對(duì)應(yīng)采集模塊；在上級(jí)模塊異常時(shí)，所述主控制器用于控制所述各采樣模塊通過(guò)所述通信模塊進(jìn)行交互；這里的工作狀態(tài)包括正常工作、重啟、關(guān)閉或異常等等。

所述各采集模塊包括以太網(wǎng)接口、通信接口以及微控制單元，所述通信接口通過(guò)SPI總線(串行外設(shè)接口總線Serial Peripheral Interface)與所述微控制單元連接，所述微控制單元還與所述以太網(wǎng)接口連接；所述通信接口用于接收用電信息、對(duì)應(yīng)接口的電平或工作狀態(tài)；所述以太網(wǎng)接口用于上傳所述微控制單元的注冊(cè)信息，上傳所述通信接口獲得的用電信息，上傳本采集模塊的工作狀態(tài)，接收所述總線控制單元下達(dá)的任務(wù)指令；所述微控制單元用于控制所述以太網(wǎng)接口和所述通信接口進(jìn)行對(duì)上或?qū)?duì)下通信，根據(jù)所述任務(wù)指令控制本采集模塊的工作狀態(tài)。

進(jìn)一步，上述用電信息采集終端中，所述的通信接口包括RS485接口、CAN接口、載波通信接口、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口、小無(wú)線通信接口、遙控接口、遙信接口中的一種或多種，其中，所述RS485接口或所述CAN接口在本采集模塊關(guān)閉時(shí)與所述冗余總線隔離。

其中，所述冗余總線至少包括以太網(wǎng)總線或CAN總線中的一種或幾種。

進(jìn)一步的，上述用電信息采集終端中，還包括主控模塊，所述主控模塊包括同時(shí)與主控芯片連接的PHY芯片(Physical Layer，物理層芯片)、以太網(wǎng)模塊和存儲(chǔ)模塊，所述主控模塊通過(guò)所述PHY芯片連接隔離總線與所述總線控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述以太網(wǎng)模塊用于與上級(jí)模塊通信，所述主控芯片用于接收PHY芯片獲得的注冊(cè)信息、用電信息和工作狀態(tài)，將所述注冊(cè)信息、用電信息和工作狀態(tài)存儲(chǔ)至所述存儲(chǔ)模塊，并通過(guò)所述以太網(wǎng)模塊上傳；所述主控芯片還用于通過(guò)所述以太網(wǎng)模塊獲取任務(wù)指令，并通過(guò)所述PHY芯片向所述總線控制單元下達(dá)所述任務(wù)指令。

進(jìn)一步的，上述用電信息采集終端中，還包括顯示單元，所述顯示單元與所述主控模塊或與所述總線控制單元連接，用于顯示所述用電信息采集終端的信息，并對(duì)所述用電信息采集終端進(jìn)行設(shè)置。

本發(fā)明基于上述方法還提供一種用電信息采集系統(tǒng)，包括主站和至少一個(gè)用電信息采集終端，其特征在于，所述用電信息采集終端包括總線控制單元、主控模塊、主站、通信模塊和至少一個(gè)采集模塊，所述主站通過(guò)以太網(wǎng)與所述主控模塊連接或通過(guò)所述通信模塊直接與所述各采集模塊交互，所述主控模塊通過(guò)隔離總線與所述總線控制單元連接，所述總線控制單元通過(guò)以太網(wǎng)或CAN總線與所述各采集模塊連接，所述各采集模塊包括至少一種通信接口；

所述主站用于根據(jù)其接收的注冊(cè)信息或更新任務(wù)請(qǐng)求下達(dá)任務(wù)指令、接收采集的用電信息和工作狀態(tài)信息；

所述主控模塊用于上傳其獲得的用電信息、注冊(cè)信息和工作狀態(tài)信息，按照所述注冊(cè)信息和工作狀態(tài)信息將其接收到的任務(wù)指令下達(dá)至所述總線控制單元；所述主控模塊還用于在接收到更新任務(wù)請(qǐng)求后，將所述更新任務(wù)請(qǐng)求上傳至主站，接收所述主站重新下達(dá)的任務(wù)指令，并向所述總線控制單元重新下達(dá)任務(wù)指令；

所述總線控制單元用于上傳其獲得的用電信息、注冊(cè)信息，并實(shí)時(shí)查詢所述各采集模塊的工作狀態(tài)信息，按照所述注冊(cè)信息和工作狀態(tài)信息將其接收到的任務(wù)指令下達(dá)至對(duì)應(yīng)的各采集模塊；所述總線控制單元還用于在所述主控模塊(2)故障時(shí)通過(guò)所述通信模塊直接接收所述主站的任務(wù)指令，并向?qū)?yīng)的采集模塊下達(dá)對(duì)應(yīng)的任務(wù)指令；

所述各采集模塊用于在接收到所述任務(wù)指令后，根據(jù)所述任務(wù)指令采集對(duì)應(yīng)的用電信息，上報(bào)其工作狀態(tài)。

進(jìn)一步的，上述用電信息采集系統(tǒng)中，所述總線控制單元在查詢到所述采集模塊的工作狀態(tài)異常次數(shù)超過(guò)閾值C，則重新發(fā)送對(duì)應(yīng)的任務(wù)指令至所述出現(xiàn)異常的采集模塊并上報(bào)；若向所述采集模塊重新發(fā)送過(guò)N次所述任務(wù)指令，則由所述總線控制模塊關(guān)閉對(duì)應(yīng)的采集模塊，上報(bào)，并根據(jù)所述注冊(cè)信息查找具備同樣功能的其他采集模塊，由其他采集模塊代替出現(xiàn)異常的采集模塊工作。

應(yīng)當(dāng)注意的是，由于CAN總線同樣具備冗余功能，上述發(fā)明內(nèi)容中的以太網(wǎng)連接均可以采用CAN總線進(jìn)行替換。具體的替換部件包括：主控模塊中的以太網(wǎng)模塊、PHY芯片，總線控制單元中的以太網(wǎng)交換機(jī)、各采集模塊中的以太網(wǎng)接口，和通信模塊中的以太網(wǎng)接口。采用CAN總線配合CAN總線架構(gòu)中相應(yīng)的硬件，替代這些模塊，依舊能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明采集用電信息的功能。

有益效果

本發(fā)明，在各采集模塊內(nèi)設(shè)置微控制單元，并在總線中設(shè)置控制單元，通過(guò)總線控制單元與通信模塊之間的配合，可以在主控模塊故障的情況下，保證其下各采集模塊依舊能夠獨(dú)立正常工作，并通過(guò)所述通信模塊將各采集模塊的數(shù)據(jù)上報(bào)至主站，同時(shí)，直接接受主站的指令。提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步的，所述總線控制單元實(shí)時(shí)查詢各采集模塊的工作狀態(tài)，并對(duì)出現(xiàn)異常的采集模塊進(jìn)行重啟或者隔離。這樣，個(gè)別采集模塊的故障不至于影響整個(gè)用電信息采集系統(tǒng)運(yùn)行。用電信息數(shù)據(jù)不至于由于個(gè)別模塊的故障而淹沒(méi)在故障所造成的總線短路信號(hào)中。

更進(jìn)一步，由于系統(tǒng)各采集模塊可連接的采集終端有重復(fù)。在某些模塊無(wú)法工作時(shí)，系統(tǒng)可以方便地根據(jù)其存儲(chǔ)的注冊(cè)信息尋找可代替故障終端的其他終端。進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

同時(shí)，由于整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，其注冊(cè)信息可實(shí)時(shí)更新，用戶可靈活地在采集現(xiàn)場(chǎng)對(duì)用電信息采集系統(tǒng)進(jìn)行重新配置。這樣的設(shè)計(jì)更加符合用戶需求，也更加人性化?？梢燥@著提高系統(tǒng)配置的效率。且，由于系統(tǒng)采用以太網(wǎng)傳輸各項(xiàng)數(shù)據(jù)，帶寬比傳統(tǒng)的電力線或485總線傳輸方式更寬，因此，數(shù)據(jù)傳輸速率更高，也更加能夠滿足日益增長(zhǎng)的用電信息采集需求。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起，用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明用電信息采集系統(tǒng)架構(gòu)示意的

圖2為根據(jù)本發(fā)明的用電信息采集方法流程圖；

圖3為現(xiàn)有的用電信息采集系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的用電信息采集系統(tǒng)架構(gòu)示意圖，系統(tǒng)包括：主站和至少一個(gè)用電信息采集終端。

其中，用電信息采集終端包括總線控制單元1、主控模塊2、通信模塊5和至少一個(gè)采集模塊3。

所述主站4通過(guò)以太網(wǎng)與所述主控模塊2連接或通過(guò)所述通信模塊5直接與所述各采集模塊3交互，所述主控模塊2通過(guò)隔離總線與所述總線控制單元1連接，所述總線控制單元1通過(guò)以太網(wǎng)或CAN總線與所述各采集模塊3連接，所述各采集模塊包括至少一種通信接口；

所述主站用于根據(jù)其接收的注冊(cè)信息或更新任務(wù)請(qǐng)求下達(dá)任務(wù)指令、接收采集的用電信息和工作狀態(tài)信息；

所述主控模塊2用于上傳其獲得的用電信息、注冊(cè)信息和工作狀態(tài)信息，按照所述注冊(cè)信息和工作狀態(tài)信息將其接收到的任務(wù)指令下達(dá)至所述總線控制單元；所述主控模塊2還用于在接收到更新任務(wù)請(qǐng)求后，將所述更新任務(wù)請(qǐng)求上傳至主站，接收所述主站重新下達(dá)的任務(wù)指令，并向所述總線控制單元重新下達(dá)任務(wù)指令；

所述總線控制單元1用于上傳其獲得的用電信息、注冊(cè)信息，并實(shí)時(shí)查詢所述各采集模塊的工作狀態(tài)信息，按照所述注冊(cè)信息和工作狀態(tài)信息將其接收到的任務(wù)指令下達(dá)至對(duì)應(yīng)的各采集模塊3；所述總線控制單元1還用于在所述主控模塊2故障時(shí)通過(guò)所述通信模塊5直接接收所述主站的任務(wù)指令，并向?qū)?yīng)的采集模塊下達(dá)對(duì)應(yīng)的任務(wù)指令；

所述各采集模塊用于在接收到所述任務(wù)指令后，根據(jù)所述任務(wù)指令采集對(duì)應(yīng)的用電信息，上報(bào)其工作狀態(tài)。

上述每一個(gè)模塊之間協(xié)同工作的模式可通過(guò)圖1的步驟流程具體得知。具體的，上述所述總線控制單元1在查詢到所述采集模塊3的工作狀態(tài)異常次數(shù)超過(guò)閾值C＝3，則重新發(fā)送對(duì)應(yīng)的任務(wù)指令至所述出現(xiàn)異常的采集模塊3并上報(bào)；若向所述采集模塊3重新發(fā)送過(guò)N＝3次所述任務(wù)指令，則由所述總線控制單元1關(guān)閉對(duì)應(yīng)的采集模塊3，上報(bào)，并根據(jù)所述注冊(cè)信息查找具備同樣功能的其他采集模塊3，由其他采集模塊3代替出現(xiàn)異常的采集模塊3工作。這樣，通過(guò)各采集模塊之間的無(wú)縫銜接配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電信息的冗余備份，增加系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。并且，由于總線控制單元1可以在檢測(cè)到模塊異常時(shí)及時(shí)斷開(kāi)故障模塊與總線的連接(關(guān)閉對(duì)應(yīng)模塊的電源)，因此，可以有效避免個(gè)別模塊故障對(duì)整個(gè)總線通訊造成的影響。

進(jìn)一步地，上述用電信息采集終端還可以簡(jiǎn)化為僅僅包含總線控制單元1通信模塊5和至少一個(gè)采集模塊3的架構(gòu)模式?？偩€控制單元1過(guò)冗余總線與所述各采集模塊3、通信模塊5或上級(jí)模塊連接。這里的“上級(jí)模塊”包括上面系統(tǒng)中的主控模塊1、主站或上級(jí)服務(wù)器等。

所述總線控制單元1包括相互連接的以太網(wǎng)交換機(jī)和主控制器(STM207)；所述以太網(wǎng)交換機(jī)的對(duì)下接口連接所述各采集模塊3和所述通信模塊5，用于向?qū)?yīng)的采集模塊3下達(dá)任務(wù)指令，獲取所述各采集模塊3的接口電平，控制所述各采集模塊3的電源，并在所述上級(jí)模塊故障時(shí)通過(guò)所述通信模塊5向所述上級(jí)模塊上傳所述以太網(wǎng)交換機(jī)的對(duì)下接口獲得的注冊(cè)信息，接收所述上級(jí)模塊下達(dá)的任務(wù)指令，上傳所述以太網(wǎng)交換機(jī)的對(duì)下接口獲得的用電信息，或上傳所述以太網(wǎng)交換機(jī)各對(duì)下接口的電平或工作狀態(tài)(工作狀態(tài)包括對(duì)應(yīng)模塊正常工作、重啟、關(guān)閉、異常等狀態(tài))；所述太網(wǎng)交換機(jī)的對(duì)上接口連接所述上級(jí)模塊，用于向所述上級(jí)模塊上傳所述以太網(wǎng)交換機(jī)的對(duì)下接口獲得的注冊(cè)信息，接收所述上級(jí)模塊下達(dá)的任務(wù)指令，上傳所述以太網(wǎng)交換機(jī)的對(duì)下接口獲得的用電信息，或上傳所述以太網(wǎng)交換機(jī)各對(duì)下接口的電平或工作狀態(tài)；所述主控制器用于，控制所述以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行對(duì)上或?qū)ο峦ㄐ牛涸谏霞?jí)模塊正常工作時(shí)，所述主控制器用于根據(jù)上級(jí)模塊的任務(wù)指令通過(guò)所述以太網(wǎng)交換機(jī)各對(duì)下接口控制對(duì)應(yīng)采集模塊；在上級(jí)模塊異常時(shí)，所述主控制器用于控制所述各采樣模塊3通過(guò)所述通信模塊5進(jìn)行交互；

所述各采集模塊包括以太網(wǎng)接口、通信接口(W5500、CAN口、RS485、小無(wú)線等接口)以及微控制單元(MCU)，所述通信接口通過(guò)SPI總線與所述微控制單元連接，所述微控制單元還與所述以太網(wǎng)接口連接；所述通信接口用于接收用電信息、對(duì)應(yīng)接口的電平或工作狀態(tài)；所述以太網(wǎng)接口用于上傳所述微控制單元的注冊(cè)信息，上傳所述通信接口獲得的用電信息，上傳本采集模塊的工作狀態(tài)，接收所述總線控制單元1下達(dá)的任務(wù)指令；所述微控制單元用于控制所述以太網(wǎng)接口和所述通信接口進(jìn)行對(duì)上或?qū)?duì)下通信，根據(jù)所述任務(wù)指令控制本采集模塊的工作狀態(tài)。也就是說(shuō)，各采集模塊與主站之間，可以在主控模塊2缺失的情況下，直接通過(guò)總線控制單元1所連接的通信模塊5實(shí)現(xiàn)與主站4之間的交互。通信模塊5可通過(guò)總線控制單元1溝通主站與各采集模塊，這樣的設(shè)計(jì)，可以保證各采集模塊的數(shù)據(jù)不受主控模塊故障的影響，均能夠及時(shí)上報(bào)至主站。進(jìn)一步加強(qiáng)整體系統(tǒng)的容錯(cuò)能力，使得數(shù)據(jù)傳輸更加穩(wěn)定可靠。所述注冊(cè)信息可根據(jù)各接口地址以及對(duì)應(yīng)接口的電平情況確定。

上述的以太網(wǎng)交換機(jī)，以太網(wǎng)SWITCH，具備8路100M端口，內(nèi)部背板總線達(dá)到2G，滿足多個(gè)模塊的信息交互，選用作為STMF207控制芯片,檢測(cè)、控制SWITCH的工作模式，監(jiān)測(cè)各模塊的接入、通信狀態(tài)等信息，當(dāng)模塊接入時(shí)給模塊上電，并采集模塊的工作電流，避免模塊的錯(cuò)誤接入，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)出現(xiàn)故障的模塊從工作電流和PHY層的寄存器狀態(tài)判斷模塊的具體故障位置并上傳至主控或主站(當(dāng)主控模塊故障時(shí))，同時(shí)關(guān)閉故障模塊的電源，經(jīng)過(guò)顯示操作單元發(fā)出告警信息。

更進(jìn)一步地，上述的通信接口包括RS485接口、CAN接口、載波通信接口、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口(例如，GPRS網(wǎng)絡(luò)接口、4G網(wǎng)絡(luò)接口或以太網(wǎng)接口)、小無(wú)線通信接口、遙控接口、遙信接口中的一種或多種，其中，所述RS485接口或所述CAN接口在本采集模塊關(guān)閉時(shí)與所述冗余總線隔離。采集模塊接入后，將自動(dòng)獲取IP地址，建立TCP連接，向主控模塊/主站注冊(cè)，申請(qǐng)采集任務(wù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集、控制功能。這樣可以保證采集模塊能夠兼容絕大多數(shù)的用電信息采集器，例如，圖3所示，現(xiàn)有集中器或采集器下的各單相電能表、三相電能表、水表以及其他用戶表記。因此，本實(shí)施例所提供的用電信息采集終端完全可以替代現(xiàn)有技術(shù)中的集中器或采集器，而且具備現(xiàn)有集中器或采集器均無(wú)法達(dá)到的容錯(cuò)性能，數(shù)據(jù)傳輸更為穩(wěn)定，整體效率更高。

更具體，本實(shí)施例中的冗余總線為太網(wǎng)總線或CAN總線。這兩種總線在提供冗余性能的同時(shí)，足夠滿足一般用電信息傳輸過(guò)程中對(duì)于帶寬的需求。并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)上述的分析得知，上述實(shí)施例中的以太網(wǎng)連接均可采用CAN總線中的類似模塊進(jìn)行替換。

具體而言，所述RS485接口負(fù)責(zé)采集具備RS485通信接口的用電設(shè)備如單、三相表等，遙信采集模塊就地采集遙信信息，如斷路器開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)、設(shè)備的閉鎖節(jié)點(diǎn)等，遙控輸出模塊實(shí)現(xiàn)本地的開(kāi)關(guān)量輸出控制，如斷路器的合閘、設(shè)備電源的啟動(dòng)等，CAN通信模塊負(fù)責(zé)采集具有CAN通信接口的用電設(shè)備如充電樁等，寬帶與窄帶模塊負(fù)責(zé)采集載波表，小無(wú)線模塊采集具備小無(wú)線通信接口的設(shè)備如水表采集器、氣表采集器等，GPRS、以太網(wǎng)通信模塊為上行通信，與主站交互信息。各個(gè)功能模塊在初始化過(guò)程中向主站注冊(cè)并申請(qǐng)任務(wù)，然后自動(dòng)執(zhí)行。

同時(shí)，本實(shí)施例中所提供的用電信息采集終端還可包括主控模塊2(AM3369或類似的ARM芯片)，所述主控模塊包括同時(shí)與主控芯片連接的PHY芯片(如AR8033)、以太網(wǎng)模塊(如LAN9720)和存儲(chǔ)模塊，所述主控模塊2通過(guò)所述PHY芯片連接隔離總線與所述總線控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述以太網(wǎng)模塊用于與上級(jí)模塊通信，所述主控芯片用于接收PHY芯片獲得的注冊(cè)信息、用電信息和工作狀態(tài)，將所述注冊(cè)信息、用電信息和工作狀態(tài)存儲(chǔ)至所述存儲(chǔ)模塊，并通過(guò)所述以太網(wǎng)模塊上傳；所述主控芯片還用于通過(guò)所述以太網(wǎng)模塊獲取任務(wù)指令，并通過(guò)所述PHY芯片向所述總線控制單元1下達(dá)所述任務(wù)指令。主控模塊所選用的AM3359芯片，具有512M內(nèi)存，4GB FLASH,工作主頻800MHz，MICRON MT41K2 56M16TW DDR3內(nèi)存芯片，8GbEMMC，滿足采集終端的本地業(yè)務(wù)處理，AM3359具備兩路千兆以太網(wǎng)MAC接口，一路通過(guò)AR8033與總線控制單元連接，一路通過(guò)LAN8720作為本地通信接口，留與用戶下載保存在EMMC上的用電記錄，主控模塊保存主站的任務(wù)指令，實(shí)時(shí)段采集客戶的用電信息，保存至EMMC內(nèi)，主控模塊2與顯示操作單元9通信，顯示用戶的設(shè)備狀態(tài)、接收相關(guān)的查詢命令。各功能模塊的主芯片為STM32F207，具有以太網(wǎng)接口，載波模塊的通信控制芯片為Hi3911，小無(wú)線通信芯片為SX1212，通信距離大于500米。

再進(jìn)一步地，為便于用戶獲知用電信息采集終端的工作情況并進(jìn)行設(shè)置，所述用電信息采集終端還可包括顯示單元9，所述顯示單元9與所述主控模塊2或與所述總線控制單元1連接，用于顯示所述用電信息采集終端的信息，并對(duì)所述用電信息采集終端進(jìn)行設(shè)置。

圖2為上述終端的整體工作流程示意圖：

第一步，初始化，各采集模塊通過(guò)總線控制單元(1)向主控模塊發(fā)送注冊(cè)信息；所述主控模塊根據(jù)其獲得的注冊(cè)信息向主站請(qǐng)求任務(wù)指令；跳轉(zhuǎn)至第二步；

第二步，若所述主控模塊故障，則直接由所述總線控制模塊通過(guò)通信模塊接收所述主站的任務(wù)指令，并根據(jù)所述總線控制模塊的接口向?qū)?yīng)的采集模塊下達(dá)對(duì)應(yīng)的任務(wù)指令；否則，由所述主控模塊根據(jù)其獲得的注冊(cè)信息和主站的任務(wù)指令，通過(guò)總線控制單元向?qū)?yīng)的采集模塊下達(dá)任務(wù)指令；跳轉(zhuǎn)至第三步；

第三步，所述各采集模塊在接收到所述任務(wù)指令后，根據(jù)所述任務(wù)指令采集對(duì)應(yīng)的用電信息和工作狀態(tài)，并上傳；

與所述第二步或第三步同步，所述總線控制單元(1)還實(shí)時(shí)查詢所述各采集模塊的工作狀態(tài)：若所述采集模塊的工作狀態(tài)異常次數(shù)超過(guò)閾值C，則重新發(fā)送對(duì)應(yīng)的任務(wù)指令至出現(xiàn)異常的所述采集模塊并上報(bào)，重復(fù)上述第二步至第三步；若向所述采集模塊重新發(fā)送過(guò)N次所述任務(wù)指令，則由所述總線控制模塊關(guān)閉對(duì)應(yīng)的采集模塊的電源以及總線連接，并上報(bào)，然后根據(jù)所述注冊(cè)信息查找具備同樣功能的其他采集模塊，由其他采集模塊代替出現(xiàn)異常的采集模塊工作。

其中，所述注冊(cè)信息包括：本采集模塊的地址、屬性、能夠完成的任務(wù)以及與其他模塊的關(guān)聯(lián)關(guān)系中的一種或幾種；其中，所述本采集模塊的屬性至少包括本采集模塊采集的信息的地址集合以及采集的信息的內(nèi)容。這里的關(guān)聯(lián)關(guān)系包括：本模塊所采集的用電信息的上游或下游數(shù)據(jù)關(guān)系，與本采集模塊具有相同、相近或可相互替代的功能的其他采集模塊與本采集模塊之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

而且，所述主控模塊或所述總線控制單元在接收到更新任務(wù)請(qǐng)求后，將所述更新任務(wù)請(qǐng)求上傳至主站，接收所述主站重新下達(dá)的任務(wù)指令，并向?qū)?yīng)的采集模塊重新下達(dá)任務(wù)指令，所述各采集模塊根據(jù)其接收到的任務(wù)指令采集對(duì)應(yīng)的用電信息和工作狀態(tài)。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，由于各模塊電源可獨(dú)立控制，可關(guān)閉相關(guān)不要實(shí)時(shí)采集的模塊電源，減小系統(tǒng)功耗，最低可降至1W，在批量使用的情況下相比于現(xiàn)有終端可節(jié)約大量電能，降低了使用成本。

本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：本發(fā)明為系統(tǒng)中各模塊提供并列的多種通道，對(duì)系統(tǒng)中的采集模塊和主控模塊均提供具備冗余功能的相應(yīng)模塊，在個(gè)別模塊發(fā)生異常時(shí)，能夠及時(shí)通過(guò)總線控制單元獲取的電平情況發(fā)現(xiàn)異常，并及時(shí)針對(duì)異常情況進(jìn)行相應(yīng)的隔離以及冗余備份處理。同時(shí)，由于總線控制單元能夠針對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況實(shí)時(shí)調(diào)整各模塊，并將各模塊的工作情況及時(shí)上報(bào)，因此，本系統(tǒng)可以不受現(xiàn)有系統(tǒng)配置的限制，直接在現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)用戶需求進(jìn)行個(gè)性化配置，且用戶可根據(jù)當(dāng)前需求實(shí)時(shí)更改相應(yīng)配置，為系統(tǒng)帶來(lái)更多的靈活性。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。