專利名稱：電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置和電力線載波抄表系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置和電力線載波抄表系統(tǒng)本實用新型涉及電力線載波抄表技術(shù)，尤其是一種電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝 置和電力線載波抄表系統(tǒng)。電力線載波抄表系統(tǒng)由電子式載波電能表、載波集中器、主站組成。電力線載波抄 表方式具有系統(tǒng)施工簡單、設(shè)備安裝方便等特點，被廣泛地應(yīng)用在電力抄表領(lǐng)域。由于輸 電線路的產(chǎn)權(quán)完全歸屬于供電管理部門，從管理角度上考慮，其使用，不牽扯到其他管理部 門，所以電力線抄表方式，被作為供電管理部門的首選方案，并在全國范圍內(nèi)廣泛使用。如

圖1所示，目前電力供電部門的電力線載波抄表系統(tǒng)中，抄表終端同電能表之間是通過電 力線載波方式進行通訊的。雖然電力線載波技術(shù)已被廣泛使用，但由于我國電力輸電線路污染嚴重，對于廣 大農(nóng)村地區(qū)、城鄉(xiāng)結(jié)合部地區(qū)，其輸電線路雜亂、無序，亂接現(xiàn)象嚴重，載波技術(shù)在上述地區(qū) 使用中，其抄表效果不理想，有些地區(qū)其載波抄表的成功率僅為50%左右，系統(tǒng)無法正常運 行。本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠在電子式載波電能表與載波集中 器之間實現(xiàn)無線通信的電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置。本實用新型另一個要解決的技術(shù)問題是提供一種抄表成功率高的電力線載波抄 表系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是，一種電力線載波與無線 通信轉(zhuǎn)換裝置，包括微處理器、電力線載波模塊，無線接收電路和/或無線發(fā)射電路，所述 的電力線載波模塊接微處理器，將電力線上的載波通信信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字通信信號輸入微處 理器和/或?qū)⑽⑻幚砥鬏敵龅臄?shù)字通信信號轉(zhuǎn)換成載波通信信號通過電力線輸出；所述 的無線接收電路和/或無線發(fā)射電路接微處理器，與微處理器進行通信，發(fā)送和/或接收 470-510MHZ無線信號。以上所述的電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，所述的電力線載波模塊包括耦合和 功率輸出模塊、調(diào)制解調(diào)模塊和載波和路由控制模塊，所述的耦合和功率輸出模塊接調(diào)制 解調(diào)模塊，所述的調(diào)制解調(diào)模塊接載波和路由控制模塊，所述的載波和路由控制模塊接微 處理器。以上所述的電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，所述的無線接收電路和無線發(fā)射電 路包括調(diào)制解調(diào)電路、功率放大電路和天線，所述的微處理器接調(diào)制解調(diào)電路，調(diào)制解調(diào)電 路接功率放大電路，功率放大電路接天線。以上所述的電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，包括紅外通信端口，所述的紅外通 信端口接微處理器。[0010]以上所述的電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，包括485通信端口，所述的485通信 端口接微處理器。以上所述的電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，包括存儲實時狀態(tài)數(shù)據(jù)的電可擦寫 存儲器和掉電檢測電路，所述的掉電檢測電路和電可擦寫存儲器分別接微處理器。一種電力線載波抄表系統(tǒng)的技術(shù)方案是，包括集中抄表終端、電力線、復(fù)數(shù)個電 能表，第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置，所述的第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置為前述的電 力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，第一轉(zhuǎn)換裝置的電力線載波模塊通過一段電力線與集中 抄表終端相連，進行電力線載波通信；第二轉(zhuǎn)換裝置的電力線載波模塊通過另一段電力 線與電能表相連，進行電力線載波通信；所述的第一轉(zhuǎn)換裝置與第二轉(zhuǎn)換裝置之間通過 470-510MHZ的無線信道進行通信。以上所述的電力線載波抄表系統(tǒng)，所述的電力線載波模塊包括耦合和功率輸出模 塊、調(diào)制解調(diào)模塊和載波和路由控制模塊，所述的耦合和功率輸出模塊接調(diào)制解調(diào)模塊，所 述的調(diào)制解調(diào)模塊接載波和路由控制模塊，所述的載波和路由控制模塊接微處理器。以上所述的電力線載波抄表系統(tǒng)，所述的無線接收電路和無線發(fā)射電路包括調(diào)制 解調(diào)電路、功率放大電路和天線，所述的微處理器接調(diào)制解調(diào)電路，調(diào)制解調(diào)電路接功率放 大電路，功率放大電路接天線。以上所述的電力線載波抄表系統(tǒng)，包括紅外通信端口、485通信端口、存儲實時狀 態(tài)數(shù)據(jù)的電可擦寫存儲器和掉電檢測電路，所述的紅外通信端口和485通信端口分別接微 處理器；所述的掉電檢測電路和電可擦寫存儲器分別接微處理器。本實用新型無需重新更換設(shè)備，可以在現(xiàn)有系統(tǒng)構(gòu)成中，進行改造、升級，在較小 投入的情況下，提升抄表成功率，使系統(tǒng)能夠正常運行。本實用新型將電能表電力線載波通 訊方式通過轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)成無線數(shù)據(jù)通訊方式，采用無線自組網(wǎng)技術(shù)，有效地解決載波干擾大、 信號衰減大、通訊成功率低的問題，抄表成功率達到98%以上，不僅為國家避免了大量的損 失和浪費，并可以產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。圖1是現(xiàn)有技術(shù)電力線載波抄表系統(tǒng)拓撲圖。圖2是本實用新型實施例電力線載波抄表系統(tǒng)拓撲圖。圖3是本實用新型實施例電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置原理框圖。在圖2、圖3所示的本實用新型實施例的電力線載波抄表系統(tǒng)中，包括集中抄表終 端、電力線、復(fù)數(shù)個電能表和一對電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置。一對電力線載波與無 線通信轉(zhuǎn)換裝置包括無線轉(zhuǎn)電力線載波裝置和電力線載波轉(zhuǎn)無線裝置，無線轉(zhuǎn)電力線載波 裝置的電力線載波模塊通過一段電力線與集中抄表終端相連，進行電力線載波通信；電力 線載波轉(zhuǎn)無線裝置的電力線載波模塊通過另一段電力線與電能表相連，進行電力線載波通 信，電力線載波轉(zhuǎn)無線裝置與無線轉(zhuǎn)電力線載波裝置之間通過470-510MHZ的無線信道進 行通信。[0022]電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置具備雙向的無線數(shù)據(jù)收發(fā)及電力線載波數(shù)據(jù)收 發(fā)功能，由電力線載波傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過載波模塊，調(diào)制、解調(diào)后，轉(zhuǎn)換成TTL電平信號，給 微處理器，微處理器對數(shù)據(jù)進行處理后，通過無線數(shù)傳芯片，調(diào)制成470-10MHZ的無線信 號，轉(zhuǎn)發(fā)到上一級，同樣上一級發(fā)下的無線信號數(shù)據(jù)，通過無線數(shù)傳芯片解調(diào)后，傳給微處 理器，微處理器進行處理后，通過電力線載波模塊，調(diào)制成載波信號，再通過電力線傳給下 一級單元，以達到數(shù)據(jù)通訊，幾種載體相互轉(zhuǎn)換的一個過程。一對電力線載波與無線通信轉(zhuǎn) 換裝置之間可以在1公里的范圍內(nèi)進行無線通信，取代了這一對電力線載波與無線通信轉(zhuǎn) 換裝置之間的電力線載波通信，在電力輸電線路污染嚴重的地區(qū)可以有效地提高載波抄表 的成功率。電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置包括微處理器、電力線載波模塊，無線接收電路 和無線發(fā)射電路，電力線載波模塊接微處理器，將電力線上的載波通信信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字 通信信號輸入微處理器和將微處理器輸出的數(shù)字通信信號轉(zhuǎn)換成載波通信信號通過電 力線輸出；無線接收電路和無線發(fā)射電路接微處理器，與微處理器進行通信，發(fā)送和接收 470-510MHZ無線信號。電力線載波模塊包括耦合和功率輸出模塊、調(diào)制解調(diào)模塊和載波和路由控制模 塊，耦合和功率輸出模塊接調(diào)制解調(diào)模塊，調(diào)制解調(diào)模塊接載波和路由控制模塊，載波和路 由控制模塊接微處理器。耦合和功率輸出模塊從電力線上將中心頻率在270KHZ的載波通 訊信號，耦合到裝置的內(nèi)部，或者反向?qū)⒐β史糯蟮臄y有數(shù)據(jù)信息的載波輸出到電力線上。 耦合和功率輸出模塊輸出的信號進入調(diào)制解調(diào)模塊(芯片AFE 3361)前端，進行鑒頻。去 除載波后，得到數(shù)字基帶信號進入PLCI38M-III載波和路由模塊控制芯片，該芯片完成載 波節(jié)點的之間的組網(wǎng)、傳輸和路由等應(yīng)用層工作。的應(yīng)用層接口是一個標準的全雙工TTL 電平的異步串行通訊接口(UART)。通過該接口，電力線載波模塊與微處理器(STM8S207K) 進行通信。微處理器(STM8S207K)是整個裝置的控制芯片。負責(zé)與電力線載波模塊的通訊， 同時負擔(dān)整個無線自主網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的實現(xiàn)。該協(xié)議主要完成以下三點1、網(wǎng)絡(luò)的建立，節(jié)點的 加入和摘除。2、數(shù)據(jù)的發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)。3、路由路徑的管理算法和優(yōu)化。另外該控制器還與外 設(shè)模塊之間相互通訊，用于處理本地參數(shù)設(shè)置、存儲及裝置工作狀態(tài)的指示。無線接收電路和無線發(fā)射電路包括調(diào)制解調(diào)電路、功率放大電路和天線，微處理 器接調(diào)制解調(diào)電路，調(diào)制解調(diào)電路接功率放大電路，功率放大電路接天線。調(diào)制解調(diào)電路包括ADF7020無線微功率調(diào)制解調(diào)芯片，該芯片為ADI公司一款高 增益(可編程輸出功率最高達+13dBm)、高靈敏度、低功耗。本裝置中ADF7020以GFSK調(diào)制 解調(diào)方式工作在470M-510M無線ISM頻段范圍。結(jié)合后級功率放大和天線部件，綜合技術(shù) 參數(shù)和電磁環(huán)境兼容性(EMC)符合無線電管理關(guān)于在開放的免申請頻段的相關(guān)規(guī)定，達到 了很好的發(fā)射功率、接收距離以及接收靈敏度(誤碼率)之間的平衡。最后是功率放大和天線收發(fā)部件，無線發(fā)射信號的功率放大部分的核心采用一 顆高增益、低噪聲、寬頻帶功率放大三級管BFP196W。該晶體管工作于純甲類功率放大狀態(tài)， 使得輸出信號失真最小。功率單元模塊的輸出能力最終實現(xiàn)為_13dBm-50dBm編程可調(diào)。無 線模塊的空中接口是天線，本裝置采用工作于470M-510M單級無源收發(fā)一體天線，輸入輸 出阻抗50歐姆。[0029]紅外通信端口接微處理器，在用電集抄設(shè)備安裝的現(xiàn)場，使用便攜式紅外控制器， 可以和本裝值進行通訊，完成安裝調(diào)試和設(shè)備地址等信息的錄入工作。485通信端口接微處理器，也可以完成紅外通信端口的全部工作，同時可以為將有 線的485數(shù)據(jù)傳輸方式轉(zhuǎn)換成無線數(shù)據(jù)傳輸方式提供了可用的通道。 掉電檢測電路和電可擦寫存儲器分別接微處理器，電可擦寫存儲器EEPOM用于保 存裝置的掉電工作參數(shù)，如裝置的設(shè)備地址、無線網(wǎng)絡(luò)的標識、無線網(wǎng)絡(luò)工作的頻點和無線 模塊與載波模塊之間串口通訊的波特率及校驗方式。 本實施例還設(shè)有輸入按鍵，電源狀態(tài)指示燈，收發(fā)指示燈和裝置模式指示燈。使用 紅外控制器對裝置進行參數(shù)設(shè)置時，使用按鍵將裝置從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作模式切換到裝置參數(shù) 設(shè)置模式。
權(quán)利要求一種電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括微處理器、電力線載波模塊，無線接收電路和/或無線發(fā)射電路，所述的電力線載波模塊接微處理器，將電力線上的載波通信信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字通信信號輸入微處理器和/或?qū)⑽⑻幚砥鬏敵龅臄?shù)字通信信號轉(zhuǎn)換成載波通信信號通過電力線輸出；所述的無線接收電路和/或無線發(fā)射電路接微處理器，與微處理器進行通信，發(fā)送和/或接收470 510MHZ無線信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述的電力 線載波模塊包括耦合和功率輸出模塊、調(diào)制解調(diào)模塊和載波和路由控制模塊，所述的耦合 和功率輸出模塊接調(diào)制解調(diào)模塊，所述的調(diào)制解調(diào)模塊接載波和路由控制模塊，所述的載 波和路由控制模塊接微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述的無線 接收電路和無線發(fā)射電路包括調(diào)制解調(diào)電路、功率放大電路和天線，所述的微處理器接調(diào) 制解調(diào)電路，調(diào)制解調(diào)電路接功率放大電路，功率放大電路接天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括紅外通 信端口，所述的紅外通信端口接微處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括485通信 端口，所述的485通信端口接微處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括存儲實 時狀態(tài)數(shù)據(jù)的電可擦寫存儲器和掉電檢測電路，所述的掉電檢測電路和電可擦寫存儲器分 別接微處理器。
7.一種電力線載波抄表系統(tǒng)，包括集中抄表終端、電力線和復(fù)數(shù)個電能表，其特征在 于，包括第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置，所述的第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置為權(quán)利要求1 所述的電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，第一轉(zhuǎn)換裝置的電力線載波模塊通過一段電力線 與集中抄表終端相連，進行電力線載波通信；第二轉(zhuǎn)換裝置的電力線載波模塊通過另一段 電力線與電能表相連，進行電力線載波通信；所述的第一轉(zhuǎn)換裝置與第二轉(zhuǎn)換裝置之間通 過470-510MHZ的無線信道進行通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力線載波抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述的電力線載波模塊 包括耦合和功率輸出模塊、調(diào)制解調(diào)模塊和載波和路由控制模塊，所述的耦合和功率輸出 模塊接調(diào)制解調(diào)模塊，所述的調(diào)制解調(diào)模塊接載波和路由控制模塊，所述的載波和路由控 制模塊接微處理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力線載波抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述的無線接收電路和 無線發(fā)射電路包括調(diào)制解調(diào)電路、功率放大電路和天線，所述的微處理器接調(diào)制解調(diào)電路， 調(diào)制解調(diào)電路接功率放大電路，功率放大電路接天線。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力線載波抄表系統(tǒng)，其特征在于，包括紅外通信端口、485 通信端口、存儲實時狀態(tài)數(shù)據(jù)的電可擦寫存儲器和掉電檢測電路，所述的紅外通信端口和 485通信端口分別接微處理器；所述的掉電檢測電路和電可擦寫存儲器分別接微處理器。
專利摘要本實用新型公開了一種電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置和電力線載波抄表系統(tǒng)。電力線載波與無線通信轉(zhuǎn)換裝置，包括微處理器、電力線載波模塊，無線接收電路和/或無線發(fā)射電路，所述的電力線載波模塊接微處理器，將電力線上的載波通信信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字通信信號輸入微處理器和/或?qū)⑽⑻幚砥鬏敵龅臄?shù)字通信信號轉(zhuǎn)換成載波通信信號通過電力線輸出；所述的無線接收電路和/或無線發(fā)射電路接微處理器，與微處理器進行通信，發(fā)送和/或接收470-510MHz無線信號。本實用新型有效地解決載波干擾大、信號衰減大、通訊成功率低的問題，抄表成功率達到98％以上，不僅為國家避免了大量的損失和浪費，并可以產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。
文檔編號H04B1/38GK201674496SQ20102017980
公開日2010年12月15日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者蘆興元 申請人:深圳市先行電氣技術(shù)有限公司