一種基于mbus的多功能能耗數(shù)據(jù)采集控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，具體涉及一種基于MBUS的多功能能耗數(shù)據(jù)采集控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑高耗能的問題日益突出。為加強(qiáng)對(duì)國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑的節(jié)能運(yùn)行管理，2007年10月23日，建設(shè)部、財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能管理工作的實(shí)施意見》和《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能監(jiān)管體系建設(shè)實(shí)施方案》，要求在全國范圍內(nèi)逐步建立部級(jí)、省級(jí)、市級(jí)、區(qū)級(jí)能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)，最終建立起全國聯(lián)網(wǎng)的能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)。能耗數(shù)據(jù)采集器是能耗監(jiān)測(cè)采集子系統(tǒng)中對(duì)各計(jì)量裝置能耗數(shù)據(jù)解析、處理、存儲(chǔ)和加密遠(yuǎn)傳到后臺(tái)數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵設(shè)備。為了現(xiàn)有智能照明產(chǎn)品有機(jī)結(jié)合，將智能照明從戶外引入建筑，需要在能耗數(shù)據(jù)采集器上增加相應(yīng)的控制功能，研發(fā)新型的建筑能耗數(shù)據(jù)采集控制器。
[0003]目前的數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展較快，已經(jīng)有了不同的數(shù)據(jù)采集方式，但是目前的數(shù)據(jù)采集技術(shù)存在如下不足:
[0004]1、采集方式單一
[0005]目前數(shù)據(jù)采集技術(shù)大多采用485物理總線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，隨著目前居民區(qū)密度增加，采集點(diǎn)的密度增加，485總線的劣勢(shì)愈實(shí)用新型顯。比如通信速率會(huì)隨傳輸距離的加長而迅速下降，這將嚴(yán)重影響采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性;尤其布線不能隨意連接分支，加大了布線難度，給現(xiàn)場施工人員加大了施工難度。
[0006]2、過分依賴于有線以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸
[0007]當(dāng)前數(shù)據(jù)采集技術(shù)往往通過485總線采集數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)中心。在某些場合并不具備有線以太網(wǎng)布線，這就使得采集器傳輸數(shù)據(jù)受阻。使得采集器對(duì)安裝地點(diǎn)了有了比較高的要求。
[0008]3、配置方法復(fù)雜，不易操作
[0009]目前部分廠家數(shù)據(jù)采集器通過串口方式進(jìn)行現(xiàn)場的數(shù)據(jù)配置或通過遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行采集器的初始化配置，這種方法不易于現(xiàn)場的安裝操作。現(xiàn)場串口的配置方式依賴于電腦使施工難度增加，對(duì)施工人員有專業(yè)性要求。服務(wù)器遠(yuǎn)端的配置方式，一方面不利于現(xiàn)場試驗(yàn)操作，另一方面由于不熟悉現(xiàn)場情況容易配置出錯(cuò)，直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集的失敗。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型公開了一種基于MBUS的多功能能耗數(shù)據(jù)采集控制器，當(dāng)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸不便時(shí)，即可通過無線網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸。采用MBUS技術(shù)和485總線多種方式的完成數(shù)據(jù)信息的采集，并且支持單端口的多種協(xié)議的自適應(yīng)識(shí)別，完成對(duì)水、電、氣、冷、熱量能耗數(shù)據(jù)的采集功能。[0011 ]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下:
[0012]一種基于MBUS的多功能能耗數(shù)據(jù)采集控制器，包括微處理器，所述微處理器分別與MBUS采集模塊、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、以太網(wǎng)模塊、存儲(chǔ)模塊及顯示模塊相連，MBUS采集模塊與用于采集能耗數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集單元相連，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至微處理器；
[0013]所述MBUS采集模塊通過MBUS總線接口與微處理器通信，MBUS采集模塊包括發(fā)送電路、接收電路及過載保護(hù)電路，發(fā)送電路通過DCDC升壓電路和高速功率M0S管完成物理電平的快速轉(zhuǎn)換，接收電路通過高精度電阻和電壓比較電路完成信號(hào)解調(diào)，過載保護(hù)電路能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)MBUS總線的線上電流，起到過載保護(hù)的作用。
[0014]進(jìn)一步的，所述MBUS采集模塊為MBUS信號(hào)調(diào)制解調(diào)電路，包括光耦隔離電路，光耦隔離電路輸出端依次與電平轉(zhuǎn)換電路、推挽功率放大電路、濾波輸出電路相連，升壓電路的輸出端與電平轉(zhuǎn)換電路相連，光耦隔離電路輸入端依次與信號(hào)解調(diào)電路、電流采樣電路、輸入保護(hù)電路相連，所述濾波輸出電路及輸入保護(hù)電路均通過MBUS總線與數(shù)據(jù)采集單元通
?目Ο
[0015]進(jìn)一步的，當(dāng)微處理器向數(shù)據(jù)采集單元即終端儀表發(fā)送信息時(shí)，信號(hào)經(jīng)過光耦隔離電路進(jìn)入電平轉(zhuǎn)化電路，電平轉(zhuǎn)化電路在獨(dú)立升壓電路作用下實(shí)現(xiàn)總線36V電平的轉(zhuǎn)換，電平轉(zhuǎn)化電路的輸出信號(hào)經(jīng)過推挽功率放大電路進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)再經(jīng)過濾波輸出電路進(jìn)行濾波，經(jīng)過放大濾波后信號(hào)進(jìn)入MBUS總線發(fā)送給數(shù)據(jù)采集單元。
[0016]進(jìn)一步的，功率放大電路采用乙類推挽式電路，信號(hào)的輸入與三極管Τ3的基極相連，三極管Τ3的集電極通過電阻Re3與三極管Τ1的集電極相連，三極管Τ3的分三路，一路與電阻R1的一端相連，另一路與三極管T4的集電極相連，第三路與三極管T1的基極相連，電阻R1的另一端分兩路，一路與三極管T4的基極相連，另一路與電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端與電阻Rc3的一端相連，電阻R2的另一端及三極管T4的發(fā)射極分別與三極管T2的基極相連，電阻Rc3的另一端與三極管T2的發(fā)射極相連，三極管T2的集電極與三極管T1的發(fā)射極相連，三極管T2及三極管T1的公共端為輸出端。
[0017]進(jìn)一步的，微處理器向數(shù)據(jù)采集單元即終端儀表發(fā)送信息時(shí)，當(dāng)信號(hào)處于正半周時(shí)，T2截止，T1承擔(dān)放大任務(wù)；當(dāng)信號(hào)處于負(fù)半周時(shí)，T1截止，T2承擔(dān)放大任務(wù)，乙類推挽式電路為利用Vbe擴(kuò)大電路進(jìn)行偏置的推挽電路，流入T4的基極電流遠(yuǎn)小于流過R1、R2的電流，利用T4管的Vbe基本為一固定值，適當(dāng)調(diào)節(jié)Rl、R2的比值，就可以改變T1、T2的偏壓值，以減小信號(hào)的失真。
[0018]進(jìn)一步的，當(dāng)數(shù)據(jù)采集單元向微處理器發(fā)送信息時(shí)，信號(hào)經(jīng)過輸入保護(hù)電路進(jìn)入電流采樣電路，后經(jīng)過信號(hào)解調(diào)電路，運(yùn)用集成運(yùn)放將電流信號(hào)解調(diào)為電壓信號(hào)，通過光耦隔離電路進(jìn)入微處理器完成通信。
[0019]進(jìn)一步的，MBUS總線為半雙工通信總線，在收發(fā)方向控制上采用的方式為:由內(nèi)核自動(dòng)控制方向，在其底層完成數(shù)據(jù)發(fā)送后，由串口驅(qū)動(dòng)切換到接收模式。
[0020]進(jìn)一步的，微處理器將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)根據(jù)采集編碼進(jìn)行分類、分項(xiàng)處理，將處理后的數(shù)據(jù)存至片上ROM—級(jí)緩存，并將處理后的數(shù)據(jù)導(dǎo)出至外部FLASH，完成數(shù)據(jù)信息的本地存儲(chǔ)，同時(shí)將能耗數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器端。微處理器中數(shù)據(jù)的處理根據(jù)需要進(jìn)行簡單的加減或者其他算法。
[0021 ]進(jìn)一步的，所述微處理器還與實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊通信，微處理器由電源模塊進(jìn)行供電。
[0022]進(jìn)一步的，所述電源模塊包括寬電壓AC/DC模塊及與其相連的過壓保護(hù)電路、電源濾波電路及線性穩(wěn)壓電路。
[0023]進(jìn)一步的，MBUS采集模塊采用電壓電流調(diào)制方式，微處理器與儀表之間為電壓調(diào)制方式，儀表與微處理器之間發(fā)送數(shù)據(jù)為電流調(diào)制。
[0024]進(jìn)一步的，電壓調(diào)制時(shí)，靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)邏輯“1”，此時(shí)總線上的電壓是36V;邏輯“0”時(shí)，總線電壓降低12V，變?yōu)?4V，由于傳輸線的阻抗會(huì)根據(jù)儀表和微處理器的距離發(fā)生變化，總線靜態(tài)電流的大小因負(fù)載大小而發(fā)生變化，所以在儀表端的實(shí)際電壓要略低于36V。因此儀表是根據(jù)12V電平的偏移而不是根據(jù)電壓的絕對(duì)值來識(shí)別總線上的碼流。儀表向微處理器發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)采用的是總線電流調(diào)制，總線電壓保持不變。
[°°25] 進(jìn)一步的，電流調(diào)制時(shí)，當(dāng)微處理器向儀表發(fā)送“1”時(shí)，儀表所取電流為Imark;發(fā)送“0”時(shí)，儀表的MBUS接口會(huì)在Imark上加上11?20MA的脈沖電流，微處理器通過電流檢測(cè)電路檢測(cè)該調(diào)制電流，確定接收到的是“1”還是“0”。儀表為用于采集能耗數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集單元。
[0026]進(jìn)一步的，所述基于MBUS的多功能能耗數(shù)據(jù)采集控制器適用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成網(wǎng)絡(luò)包括星狀型、環(huán)線型、總線型及樹杈型。
[0027]上述基于MBUS的多功能能耗數(shù)據(jù)采集控制器能夠接收服務(wù)器主機(jī)通過上行信道傳來的命令，同時(shí)通過下行信道對(duì)用戶熱量表進(jìn)行相應(yīng)的操作和管理，上行信道采用的是有線或無線以太網(wǎng)通信方式，下行信道則采用M-Bus總線方式連接到采集儀表。
[0028]本實(shí)用新型的有益效果:
[0029]1、采集器具備有線和無線兩種數(shù)據(jù)傳輸方式不再僅僅依賴于有線以太網(wǎng)做數(shù)據(jù)傳輸，從而對(duì)安裝環(huán)境要求度不高，使采集器更加適合工業(yè)場合。
[0030]2、采集器具備高速穩(wěn)定的通訊速率，在4.8kb/s的通訊速率時(shí)可達(dá)到2.4Km的可靠通訊距離。
[0031 ] 3、采集器的總線采集容量多，在4.8kb/s、2.4Km的可靠通訊距離時(shí)，可有多達(dá)500個(gè)接點(diǎn)的容量。
[0032]4、采集器采集總線允許串型、星型、交叉等任意接線分支的布線方式，并且具備極低的靜態(tài)功耗，低達(dá)200Ua。使用普通雙絞線，無極性二線制安裝接線。
[0033]5、采集器總線與系統(tǒng)之間，隔離通訊設(shè)備可保證在遭雷擊時(shí)可靠工作，恒流的電流環(huán)通訊方式，抗干擾性強(qiáng)。
[0034]6、具有設(shè)備自動(dòng)登錄等功能，可容納多種設(shè)備，預(yù)留多種通訊協(xié)議，擴(kuò)展方便;通過總線可向從設(shè)備提供200mA電流。
【附圖說明】
[0035]圖la-圖lc現(xiàn)場布線示意圖；
[0036]圖2采集器系統(tǒng)示意圖；