專利名稱：基于低功耗短距離無線傳輸?shù)臄?shù)字式電能表采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力數(shù)據(jù)采集器，尤其涉及到一種基于低功耗短距離無 線傳輸?shù)臄?shù)字式電能表采集器。 技術(shù)背景隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，落后的人工抄表方式已經(jīng)不適應(yīng)電力信息化 管理的需要，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集、處理及傳輸取代了傳統(tǒng)手抄方式被應(yīng)用于自動(dòng)抄 表系統(tǒng)中，而一個(gè)電力自動(dòng)抄表系統(tǒng)中使用最多、運(yùn)用范圍最廣的設(shè)備就是專變、 公變的電表數(shù)據(jù)采集器。目前在電力自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，采集器主要采用電力載波通信、圖像讀取處理、 GSM/CDMA方式、GPRS、 PSTN、 WSN網(wǎng)絡(luò)等多種方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和傳 輸功能，但上述方式都存有一定的不足之處一、 電力載波系統(tǒng)的采集器數(shù)據(jù)傳輸速率只能達(dá)到600bps，其傳輸速率太 慢，而我國電力用電復(fù)雜，電力線負(fù)載很不均衡，無法保證長時(shí)間穩(wěn)定可靠傳輸， 因此不適合未來更高實(shí)時(shí)性的擴(kuò)展要求，改造后的網(wǎng)絡(luò)基本只能局限在現(xiàn)有的應(yīng) 用中。況且目前電力載波的方式只能依靠特殊的載波電表支持，因此需要大規(guī)模 更換己經(jīng)安裝的表計(jì)，造成極大的改造浪費(fèi)。二、 圖像處理方式的采集器可以特殊的解決一些老式的機(jī)械表的抄表問題， 但是這種運(yùn)用圖像處理的方法本身并沒有經(jīng)過計(jì)量認(rèn)證，其數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確可靠 性無法得到保證。三、 GSM/CDMA方式、GPRS、 PSTN等方式的采集器都是在不多的電表數(shù) 據(jù)采集后就利用公網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳，其運(yùn)行費(fèi)用比較高，而且依賴公網(wǎng)的程度比較 大，數(shù)據(jù)安全性無法達(dá)到絕對的保證。四、 WSN網(wǎng)絡(luò)等一些方式的采集器大多運(yùn)用2.4G的高頻載波傳輸，其固有 缺陷是傳輸穿透能力差，不適用于多樓多阻擋的城市環(huán)境下的穩(wěn)定傳輸，同時(shí)其 短距離傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議也多是利用國外通訊模塊提供商的內(nèi)嵌協(xié)議棧，其通用協(xié) 議沒有考慮到抄表應(yīng)用中需要高穩(wěn)定高安全等一些特殊應(yīng)用要求，且不具備真正 的核心網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議技術(shù)的擁有權(quán)。五、 現(xiàn)在國內(nèi)大多數(shù)公知的采集器并沒有考慮低功耗的設(shè)計(jì)，設(shè)備在長期運(yùn) 行中耗費(fèi)了更多的電力資源，沒有能很好的支持國家節(jié)能的設(shè)備設(shè)計(jì)要求。實(shí)用新型內(nèi)容針對上述技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提供一種基于低功耗短距離無線傳輸 的數(shù)字式電能表采集器，這種采集器利用自主設(shè)計(jì)的短距離無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧(在 甚高的ISM頻段上)互相之間能夠智能化的自組織成一個(gè)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備 在運(yùn)行過程中做了特殊的低功耗處理，可以極大的降低設(shè)備的運(yùn)行功耗，并且允 許新增采集器自動(dòng)入網(wǎng)，且傳輸速率高，適用于任何符合國家規(guī)約的電子式電能 表，同時(shí)電路部分利用了高處理性能的微控制器，其豐富的外設(shè)不僅能適應(yīng)未來 功能擴(kuò)展的需要，而且可以任意配置外圍設(shè)備，真正的在高性價(jià)比的基礎(chǔ)上建立 一個(gè)全自動(dòng)化高速采集電表數(shù)據(jù)的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，極大的節(jié)省人力物力資源，提高管 理水平。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所提出的技術(shù)方案為它包括殼體(1)和與殼體連接的保險(xiǎn)(2)、天線(3)，殼體(1)中裝載有電路板，電路板里裝有短 距離無線通信模塊(4)、 485通信接口 (5)、數(shù)據(jù)存儲器(6)、地址存儲器(7)、 微處理器(8)和電源控制模塊(9)。電路板利用了多個(gè)壓敏電阻做了專門的防 雷擊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了接受抄表命令、接受負(fù)控電能表的命令、在短距離無線網(wǎng)絡(luò)中 的路由功能和新增采集器自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)的功能。所述接受抄表命令指采集終端通過485通信接口 (5)將命令中規(guī)定需要 釆集的電能表的數(shù)據(jù)釆集存儲至數(shù)據(jù)存儲器(6)中，微處理器(8)將當(dāng)次采集 的所有電表數(shù)據(jù)組包壓縮，壓縮的數(shù)據(jù)包根據(jù)自主設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，利用短距離 無線通信模塊(4)，分包發(fā)送至該區(qū)域的集中管理設(shè)備。所述接受負(fù)控電能表的命令指采集終端通過天線(3)，經(jīng)過短距離無線通 信模塊(4)的解包后將相應(yīng)的命令發(fā)送給微處理器(8)，微處理器(8)接受命 令，再通過485通信接口 (5)控制相應(yīng)的電表合閘和開閘，并將最近操作的結(jié) 果記錄進(jìn)數(shù)據(jù)存儲器(6)中。所述在短距離無線網(wǎng)絡(luò)中的路由功能是指鄰近的采集終端請求該采集終端 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包被暫存進(jìn)數(shù)據(jù)存儲器(6)，微處理器(8)鑒別該數(shù)據(jù)包的 合法性，通過驗(yàn)證后將數(shù)據(jù)包路由至下一跳，沒有通過權(quán)限認(rèn)證的數(shù)據(jù)包將被丟 棄，事件被記錄進(jìn)數(shù)據(jù)存儲器(6);所述新增采集器自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)功能是指新增采集器一開始運(yùn)行就向最近的區(qū)域管理集中器發(fā)出申請，請求進(jìn)入該網(wǎng)絡(luò)；申請被通過后，新增采集器向周圍 采集器發(fā)出已入網(wǎng)通知，并收集鄰居采集器信息；新增采集器將鄰居采集器信息 上傳給區(qū)域管理集中器報(bào)備，并正式入網(wǎng)運(yùn)行。 本實(shí)用新型的有益效果是1、 利用低功耗的短距離無線網(wǎng)絡(luò)將居民電能表數(shù)據(jù)快速穩(wěn)定的傳送至區(qū)域 管理集中器，傳輸過程中運(yùn)用軟件加密技術(shù)，傳輸穩(wěn)定安全。2、 無線通信模塊內(nèi)嵌自主設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，采集器的命令通道模式設(shè)計(jì) 保證了設(shè)備完全兼容電力部門規(guī)定的多個(gè)數(shù)據(jù)采集規(guī)約。3、 一個(gè)采集器可以最多管理32塊電子式電能表，降低系統(tǒng)信息化改造的成本。4、 采集器具有獨(dú)立路由功能且通信傳輸速率高(最大可達(dá)200Kbps)，因此， 所有的釆集終端之間便可以方便的形成一個(gè)區(qū)域內(nèi)的高冗余、高效率的網(wǎng)狀網(wǎng) 絡(luò)，使得電能表信息能夠真正自動(dòng)、迅速的傳輸至區(qū)域管理集中器。


圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。圖3是本實(shí)用新型的外觀圖。圖例說明殼體(1)、保險(xiǎn)(2)、天線(3)、短距離無線通信模塊(4)、 485通信接口(5)數(shù)據(jù)存儲器(6)、地址存儲器(7)微處理器(8)電源控制模塊(9)具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。電源部分輸入，85V 265V，輸出，5V/600mA，電源內(nèi)置AC/DC模塊， 用于MAX485芯片供電，電源輸出的電壓經(jīng)過LM1117芯片；輸入，5V，輸出 3.3V/100mA，用于無線通信模塊以及主板供電。短距離無線射頻模塊利用無 線通信芯片自主研發(fā)的無線射頻模塊，射頻模塊利用公共無線信道，經(jīng)過多跳路 由與區(qū)域管理集中器通信。3、主板MCU采用ATMEL公司AT91SAM32，具 有32K片內(nèi)高速FLASH存儲器以及16K字節(jié)的片內(nèi)高速SRAM，不僅能減少外擴(kuò)存儲器的成本，而且能夠保證程序多次升級而不需更換MCU。高速讀寫的 FLASH能力，IO年的數(shù)據(jù)保存時(shí)限，保證了掉電后數(shù)據(jù)可以穩(wěn)定長期的保存。 32個(gè)可編程復(fù)用的I/O 口可以支持多外設(shè)接入，同時(shí)微處理器支持的USB2.0高 速總線可外接液晶屏、SPI總線用于控制無線通信模塊、RS485總線用于與電表 通信的總線接口。本實(shí)施例具有時(shí)鐘對時(shí)、查詢及設(shè)置表地址、實(shí)時(shí)抄表、定時(shí)凍結(jié)抄表、設(shè) 備路由、鄰居網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息上報(bào)、適應(yīng)多種GB規(guī)約、實(shí)時(shí)負(fù)控、異常查詢等功
權(quán)利要求1、基于低功耗短距離無線傳輸?shù)臄?shù)字式電能表采集器，其特征在于它包括殼體(1)和與殼體連接的保險(xiǎn)(2)、天線(3)，殼體(1)中裝載有電路板，電路板里裝有短距離無線通信模塊(4)、485通信接口(5)、數(shù)據(jù)存儲器(6)、地址存儲器(7)、微處理器(8)和電源控制模塊(9)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于低功耗短距離無線傳輸?shù)臄?shù)字式電能表采集器，其特征在 于采集終端通過485通信接口 (5)將命令中規(guī)定需要采集的電能表的數(shù)據(jù)采集存儲至數(shù)據(jù) 存儲器(6)中。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種基于低功耗短距離無線傳輸?shù)臄?shù)字式電能表采集器，它包括殼體(1)和與殼體連接的保險(xiǎn)(2)、天線(3)，殼體(1)中裝載有電路板，電路板利用了多個(gè)壓敏電阻做了專門的防雷擊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了接受抄表命令、接受負(fù)控電能表的命令、在短距離無線網(wǎng)絡(luò)中的路由功能和新增采集器自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)的功能。這種采集器利用自主設(shè)計(jì)的短距離無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧(在甚高的ISM頻段上)互相之間能夠智能化的自組織成一個(gè)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，并且允許新增采集器自動(dòng)入網(wǎng)，且傳輸速率高，適用于任何符合國家規(guī)約的電子式電能表，同時(shí)電路部分利用了高處理性能的微控制器，其豐富的外設(shè)不僅能適應(yīng)未來功能擴(kuò)展的需要，而且可以任意配置外圍設(shè)備，真正的在高性價(jià)比的基礎(chǔ)上建立一個(gè)全自動(dòng)化高速采集電表數(shù)據(jù)的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，極大的節(jié)省人力物力資源，提高管理水平。
文檔編號H04W28/14GK201413345SQ20082021088
公開日2010年2月24日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者丁亞偉, 珺 劉, 輝 戴, 璞 郭 申請人:長沙大家網(wǎng)絡(luò)科技有限責(zé)任公司