本發(fā)明涉及一種無線通信能源采集器及其管理方法，特別是涉及一種基于lora無線通信分布式能源采集器及其管理方法。

背景技術：

目前市場上大多數(shù)能源管理系統(tǒng)是基于中心化采集方案，由主站、集中器、采集器、終端儀表四部分組成，或者由主站、集中器、終端儀表三部分組成。此方案以集中器為中心節(jié)點，通常由一臺集中器管理800~1200個終端儀表，集中器與主站之間采用gprs或網(wǎng)線連接。終端儀表包括電能表、水表、熱表、燃氣表。

此方案的弊端在于：

1.集中器日常抄表必需逐一抄讀，抄表速度慢；

2.當集中器發(fā)生故障時，所有終端儀表數(shù)據(jù)都無法上傳；

3.主站抄讀終端儀表數(shù)據(jù)時，必需按表號逐一抄讀，上傳速度慢。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于lora無線通信分布式能源采集器及其管理方法，本發(fā)明分布式能源采集器無中心節(jié)點，用分布式網(wǎng)絡拓撲結構，當某一臺分布式能源采集器發(fā)生故障時，不影響主站與其它分布式能源采集器通信，主站不需要給分布式能源采集器下發(fā)終端儀表檔案，維護方便。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種基于lora無線通信分布式能源采集器，所述采集器包括mcu、顯示模塊、存儲模塊、存儲模塊、上行通信接口、下行通信接口、主動上報接口；mcu與顯示模塊通過gpio連接，存儲模塊與mcu通過i2c連接；存儲模塊與mcu通過spi連接；上行通信接口與mcu通過urat連接；下行通信接口與mcu通過uart連接；主動上報接口與mcu通過uart接口連接；分布式能源采集器安裝兩個獨立的lora無線通信模塊，其中一個lora無線通信模塊安裝在上行通信接口；另外一個lora無線通信模塊安裝在主動上報接口。

所述的一種基于lora無線通信分布式能源采集器，所述分布式能源采集器僅配有上行通信接口。

所述的一種基于lora無線通信分布式能源采集器，所述分布式能源采集器內部安裝電池。

一種基于lora無線通信分布式能源采集器管理方法，所述方法包括以下步驟：

步驟301，分布式能源采集器檢測是否接收到終端儀表上報的事件，如果終端儀表上報事件，則執(zhí)行步驟302；終端儀表無上報事件，則執(zhí)行步驟304；

步驟302，分布式能源采集器將終端儀表上報的事件存入分布式能源采集器的事件緩沖區(qū)；

步驟303，分布式能源采集器發(fā)送應答命令，響應終端上報事件；

步驟304，分布式能源采集器檢測事件緩沖區(qū)是否為空，如果事件緩沖區(qū)為空，則結束事件上報流程；如果事件緩沖區(qū)不為空，則執(zhí)行步驟305；

步驟305，分布式能源采集器通過主動上報接口發(fā)送主動上報事件；

步驟306，分布式能源采集器檢測是否接收到主站的正確應答，如果未接收到主站的正確應答，則執(zhí)行步驟305，重新發(fā)送主動上報事件；如果接收到主站的正確應答，則執(zhí)行步驟301。

所述的一種基于lora無線通信分布式能源采集器管理方法，所述分布式能源采集器抄讀終端儀表數(shù)據(jù)后，自動存儲在存儲模塊中，當主站抄讀終端儀表數(shù)據(jù)時，不再抄讀終端儀表，分布式能源采集器直接從存儲模塊中讀取終端儀表數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過上行通信接口返回主站。

所述的一種基于lora無線通信分布式能源采集器管理方法，所述分布式能源采集器接收到主站的抄讀終端儀表命令后，嘗試通過下行通信抄讀終端儀表數(shù)據(jù)，如果抄讀失敗，則不存儲終端儀表檔案；如果抄讀成功，則將該終端儀表檔案存儲在存儲模塊中。

本發(fā)明的優(yōu)點與效果是：

1．分布式能源采集器無中心節(jié)點，所有節(jié)點同時工作，抄表速度快。

2．采用分布式網(wǎng)絡拓撲結構，當某一臺分布式能源采集器發(fā)生故障時，不影響主站與其它分布式能源采集器通信，受影響的終端儀表數(shù)量少。

3．主站抄讀終端儀表數(shù)據(jù)時，可以將分布式能源采集器設置為不同信道，同時抄讀多個終端儀表，抄讀速度快。

4．主站不需要給分布式能源采集器下發(fā)終端儀表檔案，維護方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明的網(wǎng)絡拓撲示意圖；

圖3是本發(fā)明的主動上報流程圖；

圖4是本發(fā)明的主站通過分布式能源采集器抄讀終端儀表的流程圖；

圖5是本發(fā)明的分布式能源采集器自動凍結流程圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

如圖1所示，一種分布式能源采集器包括：mcu、顯示模塊、存儲模塊1、存儲模塊2、上行通信接口、下行通信接口、主動上報接口。mcu與顯示模塊通過gpio連接，顯示模塊的作用是顯示設備的當前狀態(tài)，包括運行狀態(tài)、告警狀態(tài)、上行通信發(fā)送狀態(tài)、上行通信接收狀態(tài)、下行通信發(fā)送狀態(tài)、下行通信接收狀態(tài)；存儲模塊1為參數(shù)存儲區(qū)，主要用于存儲設備的運行參數(shù)、終端儀表檔案、實時數(shù)據(jù)等，存儲模塊1與mcu通過i2c連接；存儲模塊2為數(shù)據(jù)存儲區(qū)，主要用于存儲終端儀表凍結數(shù)據(jù)，存儲模塊2與mcu通過spi連接；上行通信接口用于能源采集器與主站的通信，上行通信接口與mcu通過urat連接；下行通信接口用于能源采集器與終端儀表通信，下行通信接口與mcu通過uart連接；主動上報接口用于能源采集器向主站上報重要事件，主動上報接口與mcu通過uart接口連接。

分布式能源采集器安裝兩個獨立的lora無線通信模塊，兩個lora模塊使用不同的通信頻率。其中一個lora無線通信模塊安裝在上行通信接口，用于抄表；另外一個lora無線通信模塊安裝在主動上報接口，用于分布式能源采集器主動上報事件。

分布式能源采集器只配有上行通信接口，lora無線通信模塊安裝在能源采集器外部，方便更換。用于主動上報的lora無線模塊安裝在采集器內部。

分布式能源采集器無中心節(jié)點，網(wǎng)絡中不使用集中器，主站與能源采集器通過lora無線通信，分布式能源采集器lora通信的信道與擴頻系數(shù)可通過命令設置，主站可同時與多個分布式能源采集器通信。

分布式能源采集器具有中繼功能，主站可通過命令開啟或關閉分布式能源采集器中繼功能。

分布式能源采集器中繼功能開啟時，當分布式能源采集器接收到主站的抄表命令后，先通過下行通信接口轉發(fā)抄表命令，并等待500毫秒，如果終端儀表未應答，則自動進入中繼模式。為了防止與其它中繼沖突，延時n毫秒后檢測上行通信信道，如果沒有分布式能源采集器使用該信道，且沒有其它中繼轉發(fā)該條抄表命令，則從上行接口轉發(fā)抄表命令。

延時n按公式1計算：

n=(no[0]x100+no[1])%32x100+no[0]（公式1）

其中，n為延時時間，單位為ms；no[0]為分布式能源采集器通信地址的從低位開始的第1字節(jié)；no[1]為分布式能源采集器通信地址的從低位開始的第2字節(jié)。

分布式能源采集器具有主動上報功能，終端儀表有重要事件發(fā)生時，可以通過下行通信接口將事件上報給分布式能源采集器。分布能源采集器按圖3流程上報事件：

步驟301，分布式能源采集器檢測是否接收到終端儀表上報的事件，如果終端儀表上報事件，則執(zhí)行步驟302；終端儀表無上報事件，則執(zhí)行步驟304。

步驟302，分布式能源采集器將終端儀表上報的事件存入分布式能源采集器的事件緩沖區(qū)。

步驟303，分布式能源采集器發(fā)送應答命令，響應終端上報事件。

步驟304，分布式能源采集器檢測事件緩沖區(qū)是否為空，如果事件緩沖區(qū)為空，則結束事件上報流程；如果事件緩沖區(qū)不為空，則執(zhí)行步驟305。

步驟305，分布式能源采集器通過主動上報接口發(fā)送主動上報事件。

步驟306，分布式能源采集器檢測是否接收到主站的正確應答，如果未接收到主站的正確應答，則執(zhí)行步驟305，重新發(fā)送主動上報事件；如果接收到主站的正確應答，則執(zhí)行步驟301。

分布式能源采集器具有內部安裝電池，mcu內部具有實時鐘功能，能按照設定程序定時抄讀終端儀表的數(shù)據(jù)。

分布式能源采集器抄讀終端儀表數(shù)據(jù)后，自動存儲在存儲模塊2中，當主站抄讀終端儀表數(shù)據(jù)時，不再抄讀終端儀表，分布式能源采集器直接從存儲模塊2中讀取終端儀表數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過上行通信接口返回主站。

分布式能源采集器具有自動維護終端儀表檔案功能，當分布式能源采集器接收到主站的抄讀終端儀表命令后，嘗試通過下行通信抄讀終端儀表數(shù)據(jù)，如果抄讀失敗，則不存儲終端儀表檔案；如果抄讀成功，則將該終端儀表檔案存儲在存儲模塊1中。

實施例：

分布式能源采集器主要用于工廠、學校、小區(qū)等主站與儀表距離較近的場景，主站與分布式能源采集器通過lora無線方式通信，分布式能源采集器與儀表通過rs485總線通信。

本發(fā)明的mcu使用ml610q496型號單片機，存儲模塊1使用cat24c512型號e2prom存儲芯片，存儲模塊2使用w25q32bv型號flash存儲芯片。

分布式能源采集器支持抄讀的終端儀表包括：電能表、水表、燃氣表、熱表。分布式能源采集器支持dl/t645-1997通信規(guī)約、dl/t645-2007通信規(guī)約、cj/t188-2004通信規(guī)約。

主站通過分布式能源采集器抄讀終端儀表的流程如圖4所示：

分布式能源采集器接收到主站發(fā)送的抄讀終端儀表數(shù)據(jù)命令后，分布式能源采集器先查找存儲模塊2中是否已經(jīng)存儲主站抄讀的終端儀表數(shù)據(jù)，如果存儲模塊2中已經(jīng)存儲該終端儀表的數(shù)據(jù)，則直接通過上行通信接口返回數(shù)據(jù)；如果存儲模塊2中未記錄主站抄讀的數(shù)據(jù)，則分布式能源采集器先通過下行通信接口抄讀電能表數(shù)據(jù)，終端儀表返回正確數(shù)據(jù)后先將終端儀表返回的數(shù)據(jù)保存到存儲模塊2中，再通過上行通信接口返回數(shù)據(jù)。

分布式能源采集器的自動凍結流程如圖5所示：

分布式能源采集器判斷當前時間是否到達定時凍結時間，如果未到達定時凍結時間，則結束自動凍結流程；如果達定時凍結時間，則清除終端儀表凍結完成標識，并判斷是否所有終端儀表都完成凍結，如果所有的終端儀表都已經(jīng)完成凍結，則結束自動凍結流程；如果有終端儀表未完成凍結，則通過下行通信接口抄讀電能表數(shù)據(jù)，等待終端儀表返回數(shù)據(jù)，并將終端儀表返回的數(shù)據(jù)保存到存儲模塊2中，再次判斷是否所有終端儀表都完成凍結。所有終端儀表完成凍結后，結束自動凍結流程。

以上所述僅為本發(fā)明的示例性實施例，凡在本發(fā)明的范圍下進行的等同替換或改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。