專利名稱：：一種雙通道多功能電能信息采集器及其通訊方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種符合最新DL/T698協(xié)議標準可以使用雙通道進行數據收集的電能信息采集器及通訊方法，屬于電能信息采集器制造
技術領域：
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背景技術：
：根據《國家電網公司"十一五"電力營銷發(fā)展規(guī)劃》總體目標，營銷現代化和計量標準化建設水平得到了快速提高，為提升市場響應快速化的水平，提高客戶服務的質量，落實"精益化管理"的要求，逐步建立適應市場變化、快速反映客戶需求的營銷機制，必須實現電力用戶用電信息的實時采集與監(jiān)控，切實服務于營銷管理和各項業(yè)務需求。用電信息采集系統(tǒng)，實現計量裝置在線監(jiān)測和用戶負荷、電量、電壓等重要信息的實時采集，及時、完整、準確地為"SG186"信息系統(tǒng)提供基礎數據，從而為企業(yè)經營管理各環(huán)節(jié)的分析、決策提供支撐，提升企業(yè)集約化、精益化和標準化管理水平。目前市場上有各種電力信息采集終端用于采集485電能表的數據，并且通過某種通道傳輸到集中器，一般常用的傳輸通道有窄帶載波型、寬帶載波型、無線型。但是每一種都有自己的缺點窄帶載波型衰減小，傳輸距離遠，但是速率低，很難實現動態(tài)路由，因此也無法實現上述的抄表成功率要求。寬帶載波速率高，可以實現動態(tài)路由，自動中繼，但是傳輸衰減快，距離近，而且由于負載過大會造成孤島效應，因此也無法實現上述的成功率要求。小區(qū)域無線型受環(huán)境影響大，遮擋、氣候條件都會影響設備的傳輸距離，因此無法實現上述的成功率要求。目前使用的電力載波通信和無線通信，在實際現場中受現場條件的影響。電力載波主要受時間的影響，由于負載的不確定性，在不同的時段內電網受到的干擾不一樣，因此在不同的時候，電力載波通信效果不一樣，有時候通，有時候不通；無線數據傳輸主要受地理環(huán)境的影響，遮擋、屏蔽會嚴重影響數據通信的效果，現場施工非常困難。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是克服現有電力信息采集終端的不足，提供一種符合DLT698標準的雙通道多功能采集器及其通訊方法，其以電力載波通道為主、無線通道為輔進行電力信息的傳輸。本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現雙通道多功能電能信息采集器，包括RS485通道抄表模塊、MCU模塊和存儲器，所述RS485通道抄表模塊和存儲器均與MCU模塊相連，特點是還包括具有無線信息發(fā)射和無線信息接受功能的無線模塊以及電力載波模塊，所述無線模塊和電力載波模塊均與MCU模塊通信連接。進一步地，上述的雙通道多功能電能信息采集器，其中，所述電力載波模塊通過RS232與MCU模塊相連，采用全雙工模式接收發(fā)送；所述無線模塊通過另一路RS232與MCU模塊相連，采用全雙工模式進行無線到MCU的數據轉換；所述RS485通道抄表模塊通過內部的TTL電平的RS232與MCU模塊相連。更進一步地，上述的雙通道多功能電能信息采集器，其中，所述MCU模塊采用型號為STM32F103的芯片，所述電力載波模塊采用型號為MAX2990的芯片，所述無線模塊采用型號為CC1100和MC13192的芯片，所述RS485通道抄表模塊采用型號為SP485的芯片。本發(fā)明雙通道多功能電能信息采集器的通訊方法，特點是由RS485通道抄表模塊采集數據，對若干個電能表輸出的信號或若干個用電數據信號分別采集、處理、存貯；RS485通道抄表模塊采集的用電信息與MCU模塊交換；所述MCU模塊與電力載波模塊構成電力載波通信通道，所述MCU模塊與無線模塊構成無線通信通道；所述電力載波通信通道與無線通信通道組合構成雙通道，雙通道中的一種被設置為主通道，另一種被設置為備用通道；MCU模塊首先通過主通道與集中器或其它采集器進行通信，在主通道無法成功通信時，切換到備用通道；當主通道恢復時，切換回主通道。再進一步地，上述的雙通道多功能電能信息采集器的通訊方法，按以下步驟使用主通道和備用通道進行數據傳輸(S101)MCU模塊通過主通道發(fā)送一幀數據，并且等待回應；(S102)如果回應成功，那么本次發(fā)送成功，發(fā)送過程結束，否則進入步驟(S103);(S103)如果在指定時間內沒有收到回應，那么MCU模塊通過RS備用通道重新發(fā)送該數據幀，重新開始等待回應；(S104)如果回應成功，那么本次發(fā)送成功，否則本次發(fā)送失敗，發(fā)送過程結束。再進一步地，上述的雙通道多功能電能信息采集器的通訊方法，按以下步驟進行自動電表對應、采集器自動發(fā)現與電表(S201)MCU模塊收到數據后，通過485口進行試抄；(S202)如果抄表成功，那么就轉發(fā)該數據幀到集中器，同時記錄該電表地址到采集器的存儲器中。再進一步地，上述的雙通道多功能電能信息采集器的通訊方法，按以下步驟進行路由維護和路由發(fā)現a)路由維護(S301)RS485通道抄表模塊監(jiān)聽集中器或其它采集器的心跳，并且記錄相應的心跳時間；(S302)記錄心跳超時時間；(S303)如果超時，刪除該超時設備的路由信息；如果沒有超時，則將對應的超時值復位；b)路由發(fā)現(S401)采集器收到要求發(fā)送數據的命令；(S402)檢查路由表；(S403)如果路由表中有相應的表項，通過該表項發(fā)送數據到集中器或采集器；(S404)如果路由表中沒有相應的表項，那么發(fā)送路由發(fā)現命令；(S405收到命令回應后，更新路由表，記錄最終目標采集器和到達該采集器的下一級采集器的表項，然后通過下一級采集器轉發(fā)數據。本發(fā)明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在51)多功能采集本發(fā)明既是一個采集器，用于采集下行的485電能表的數據；又是一個中繼器，可以中繼來自其它的設備的數據；2)自動組網本采集設備可以自動發(fā)現環(huán)境中存在的通信網絡，自動向網絡主機注冊，并且自動生成與其它采集設備的路由表；3)雙通道傳輸本設備首選使用電力載波進行通信，在電力載波無法成功通信時，自動通過無線通道進行數據傳輸，當電力線載波通道恢復時，自動切換回電力線載波通道進行通信；4)動態(tài)路由本采集設備可以自動感知網絡中其它節(jié)點的活動狀態(tài)，當相應的路由設備失效時，自動查找并且通過其它的節(jié)點實現路由功能。下面結合附圖對本發(fā)明技術方案作進一步說明圖1:本發(fā)明雙通道多功能采集器的結構框圖；圖2a:RS485通道抄表模塊的電路原理圖；圖2b:MCU模塊的電路原理圖；圖2c:電力載波模塊的電路原理圖；圖2d:無線模塊的電路原理圖；圖3:雙通道數據傳輸過程的流程圖；圖4a:路由維護的流程圖；圖4b:路由發(fā)現的流程圖；圖中各附圖標記的含義見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>具體實施例方式設計一種能夠同時使用雙通道的用電信息采集器，能夠同時使用多種通信通道中的兩種進行用電信息數據的傳輸，并且能夠自動記錄電表的信息，并將電能表數據傳送至電能信息集中器，整個數據傳輸過程采用自動路由方式進行。如圖1所示，符合DLT698標準的雙通道多功能采集器，包括RS485通道抄表模塊1、MCU模塊2、電力載波模塊3、無線模塊4和存儲器5，RS485通道抄表模塊1與MCU模塊2連接，存儲器5也與MCU模塊2連接，具備無線信息發(fā)射和無線信息接受功能的無線模塊4接入MCU模塊2，電力載波模塊3也接入MCU模塊2。其中，電力載波模塊3通過RS232與MCU模塊2相連，采用全雙工模式工作，將MCU模塊要求的數據幀通過電力線載波收發(fā)；無線模塊4同樣通過232總線與MCU模塊2相連，采用全雙工模式，將MCU模塊要求的數據幀通過無線收發(fā)；RS4S5通道抄表模塊1通過另外一個232總線與MCU模塊2相連，采用半雙工模式，通過光耦隔離后用485收發(fā)。圖2a所示為RS485通道抄表模塊的電路原理，RS485通道抄表模塊1采用型號為SP485的芯片;圖2b所示為MCU模塊的電路原理，MCU模塊2采用型號為STM32F103的芯片；圖2c所示為電力載波模塊的電路原理，電力載波模塊3采用型號為MAX2990的芯片；圖2d所示為無線模塊的電路原理，無線模塊4采用型號為CC1100或MC13192的心片。上述雙通道多功能電能信息采集器具體應用時，由RS485通道抄表模塊采集數據，對若干個電能表輸出的信號或若干個用電數據信號分別采集、處理、存貯；RS485通道抄表模塊采集的用電信息與MCU模塊交換；所述MCU模塊與電力載波模塊構成電力載波通信通道，所述MCU模塊與無線模塊構成無線通信通道；所述電力載波通信通道與無線通信通道組合構成雙通道，雙通道中的一種被設置為主通道，另一種被設置為備用通道；MCU模塊首先通過主通道與集中器或其它采集器進行通信，在主通道無法成功通信時，切換到備用通道；當主通道恢復時，切換回主通道。滿意實現(一)使用電力載波通道和無線通道進行數據傳輸；(二)自動電表對應、采集器自動發(fā)現與電表；(三)路由維護和路由發(fā)現。其中，(一)使用主通道和備用通道進行數據傳輸，如圖3所示(S101)MCU模塊通過主通道發(fā)送一幀數據，并且等待回應；(S102)如果回應成功，那么本次發(fā)送成功，發(fā)送過程結束，否則進入步驟(S103);(S103)如果在指定時間內沒有收到回應，那么MCU模塊通過RS備用通道重新發(fā)送該數據幀，重新開始等待回應；(S104)如果回應成功，那么本次發(fā)送成功，否則本次發(fā)送失敗，發(fā)送過程結束。(二)按以下步驟進行自動電表對應、采集器自動發(fā)現與電表(S201)MCU模塊收到數據后，通過485口進行試抄；(S202)如果抄表成功，那么就轉發(fā)該數據幀到集中器，同時記錄該電表地址到采集器的存儲器中。(三)按以下步驟進行路由維護和路由發(fā)現a)路由維護，如圖4a所示(S301)RS485通道抄表模塊監(jiān)聽集中器或其它采集器的心跳，并且記錄相應的心跳時間；(S302)記錄心跳超時時間；(S303)如果超時，刪除該超時設備的路由信息；如果沒有超時，則將對應的超時值復位；b)路由發(fā)現，如圖4b所示(S401)采集器收到要求發(fā)送數據的命令；7(S402)檢查路由表；(S403)如果路由表中有相應的表項，通過該表項發(fā)送數據到集中器或采集器；(S404)如果路由表中沒有相應的表項，那么發(fā)送路由發(fā)現命令；(S405收到命令回應后，更新路由表，記錄最終目標采集器和到達該采集器的下一級采集器的表項，然后通過下一級采集器轉發(fā)數據。本發(fā)明采用多種通信通道中的兩種，多種通信方式可以包括寬帶電力線載波、窄帶電力線載波、470M無線、2.4G無線技術。通過使用不同的通信通道，可以實現高可靠性的用電信息采集；兩個通道互為備份，無縫轉換，實現了1小時周期抄表成功率>99.9%的目標。綜上可見，本發(fā)明滿意實現了1)多功能采集本發(fā)明既是一個采集器，用于采集下行的485電能表的數據；又是一個中繼器，可以中繼來自其它的設備的數據；2)自動組網本采集設備可以自動發(fā)現環(huán)境中存在的通信網絡，自動向網絡主機注冊，并且自動生成與其它采集設備的路由表；3)雙通道傳輸本設備首選使用電力載波進行通信，在電力載波無法成功通信時，自動通過無線通道進行數據傳輸，當電力線載波通道恢復時，自動切換回電力線載波通道進行通信；4)動態(tài)路由本采集設備可以自動感知網絡中其它節(jié)點的活動狀態(tài)，當相應的路由設備失效時，自動查找并且通過其它的節(jié)點實現路由功能。需要理解到的是上述說明并非是對本發(fā)明的限制，在本發(fā)明構思范圍內，所進行的添加、變換、替換等，也應屬于本發(fā)明的保護范圍。權利要求一種雙通道多功能電能信息采集器，包括RS485通道抄表模塊、MCU模塊和存儲器，所述RS485通道抄表模塊和存儲器均與MCU模塊連接，其特征在于還包括與所述MCU模塊連接用于無線信息發(fā)射和無線信息接受的無線模塊，與所述MCU模塊連接的電力載波模塊。2.根據權利要求1所述的雙通道多功能電能信息采集器，其特征在于所述電力載波模塊通過RS232與MCU模塊相連，采用全雙工模式接收發(fā)送；所述無線模塊通過另一路RS232與MCU模塊相連，采用全雙工模式進行無線到MCU的數據轉換；所述RS485通道抄表模塊通過內部的TTL電平的RS232與MCU模塊相連。3.根據權利要求1或2所述的雙通道多功能電能信息采集器，其特征在于所述MCU模塊采用型號為STM32F103的芯片，所述電力載波模塊采用型號為MAX2990的芯片，所述無線模塊采用型號為CC1100或MC13192的芯片，所述RS485通道抄表模塊采用型號為SP485的心片。4.權利要求l所述的雙通道多功能電能信息采集器的通訊方法，其特征在于由RS485通道抄表模塊采集數據，對若干個電能表輸出的信號或若干個用電數據信號分別采集、處理、存貯；RS485通道抄表模塊采集的用電信息與MCU模塊交換；所述MCU模塊與電力載波模塊構成電力載波通信通道，所述MCU模塊與無線模塊構成無線通信通道；所述電力載波通信通道與無線通信通道組合構成雙通道，雙通道中的一種被設置為主通道，另一種被設置為備用通道；MCU模塊首先通過主通道與集中器或其它采集器進行通信，在主通道無法成功通信時，切換到備用通道；當主通道恢復時，切換回主通道。5.根據權利要求4所述的雙通道多功能電能信息采集器的通訊方法，其特征在于按以下步驟使用主通道和備用通道進行數據傳輸(5101)MCU模塊通過主通道發(fā)送一幀數據，并且等待回應；(5102)如果回應成功，那么本次發(fā)送成功，發(fā)送過程結束，否則進入步驟(S103);(5103)如果在指定時間內沒有收到回應，那么MCU模塊通過備用通道重新發(fā)送該數據幀，重新開始等待回應；(5104)如果回應成功，那么本次發(fā)送成功，否則本次發(fā)送失敗，發(fā)送過程結束。6.根據權利要求4所述的雙通道多功能電能信息采集器的通訊方法，其特征在于按以下步驟進行自動電表對應、采集器自動發(fā)現與電表(5201)MCU模塊收到數據后，通過485口進行試抄；(5202)如果抄表成功，那么就轉發(fā)該數據幀到集中器，同時記錄電表地址到采集器的存儲器中。7.根據權利要求4所述的雙通道多功能電能信息采集器的通訊方法，其特征在于按以下步驟進行路由維護和路由發(fā)現a)路由維護:(5301)RS485通道抄表模塊監(jiān)聽集中器或其它采集器的心跳，并且記錄相應的心跳時間；(5302)記錄心跳超時時間；(5303)如果超時，刪除該超時設備的路由信息；如果沒有超時，則將對應的超時值復b)路由發(fā)現(5401)采集器收到要求發(fā)送數據的命令；(5402)檢查路由表；(5403)如果路由表中有相應的表項，通過該表項發(fā)送數據到集中器或采集器；(5404)如果路由表中沒有相應的表項，那么發(fā)送路由發(fā)現命令；(S405收到命令回應后，更新路由表，記錄最終目標采集器和到達該采集器的下一級采集器的表項，然后通過下一級采集器轉發(fā)數據。全文摘要本發(fā)明涉及雙通道多功能電能信息采集器及其通訊方法，其組成包括RS485通道抄表模塊、MCU模塊、電力載波模塊、無線模塊和存儲器，RS485通道抄表模塊與MCU模塊連接，具備無線信息發(fā)射和無線信息接受功能的無線模塊接入MCU模塊，電力載波模塊也接入MCU模塊。由RS485通道抄表模塊采集數據，對電能表輸出的信號或用電數據信號分別采集、處理、存貯；RS485通道抄表模塊采集的用電信息與MCU模塊交換；MCU模塊與電力載波模塊和無線模塊構成雙通道，電力載波和無線模塊被設置成主通道和備用通道，MCU模塊首選使用主通道與其它采集器進行通信，在主通道無法成功通信時，通過備用通道與其它采集器進行數據傳輸，當主通道通信恢復時，切換回主通道進行通信。文檔編號G08C17/00GK101694739SQ20091003629公開日2010年4月14日申請日期2009年10月10日優(yōu)先權日2009年10月10日發(fā)明者初方,楊少華,王春寧,錢亞東申請人:江蘇省電力公司南京供電公司;江蘇蘇源高科技有限公司;