專利名稱：一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力線上信息的傳輸領(lǐng)域，具體講涉及一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電力遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)都采用雙級上報機(jī)制，第一級為電表至集中器，傳輸方式為RS485和220V電力載波；第二級為集中器到電力管理中心，傳輸方式為有線市話網(wǎng)、寬帶城域網(wǎng)、GPRS、無線通信網(wǎng)和IOkV電力線載波網(wǎng)。雙極上報機(jī)制在電表和數(shù)據(jù)處理中心之間采用集中器連接，增加的抄表系統(tǒng)的體積和制造成本，數(shù)據(jù)的讀取和控制受到集中器的影響。上述雙級上報機(jī)制除電力線載波外，其余傳輸方式都需租用外部信息網(wǎng)，運(yùn)營成本較高。但是電力線載波抗干擾能力差，載波抄表系統(tǒng)容易受設(shè)備的電磁干擾，在用電高峰體現(xiàn)出載波抄表系統(tǒng)不穩(wěn)的問題。而且很多公司無法解決載波抄表系統(tǒng)的通信能力。光纖通信具有安全可靠、保密性高等特點(diǎn)，但是目前用于電力EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)，是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù))抄表應(yīng)用的通信模塊價格偏高、功耗大等缺點(diǎn)，而面對電力抄表的光纖EPON技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以及探索新的模式很有必要。目前關(guān)于電力抄表系統(tǒng)或方法的研究主要有申請?zhí)枮镃N200810017696. 3、發(fā)明名稱為《一種電力載波遠(yuǎn)程抄表方法》的發(fā)明專利，公開的技術(shù)方案為電力載波的抄表方法，首先將讀取的用電量，進(jìn)行編碼；將編碼后的信息，進(jìn)行調(diào)制即擴(kuò)頻、電流放大，信息調(diào)制采用三態(tài)200 μ s脈沖位置調(diào)制，即用超前 200 μ S、滯后200 μ s和不調(diào)制三種方式組合表示不同的信息；將調(diào)制后的信息經(jīng)耦合單元發(fā)送到電力線上；然后在電力線的另一端，信息經(jīng)耦合單元、三態(tài)200ys脈沖位置解調(diào)即預(yù)處理、解擴(kuò)，解碼來讀取用電量。其解決的技術(shù)問題是提高了電力載波遠(yuǎn)程抄表的碼速率和傳輸距離，克服電力負(fù)荷對抄表系統(tǒng)的影響。但本專利未考慮整個抄表系統(tǒng)抗電磁干擾能力。申請?zhí)枮镃N200710036998. 0、發(fā)明名稱為《一種用于寬帶網(wǎng)絡(luò)通信的遠(yuǎn)程智能電力抄表系統(tǒng)》的發(fā)明專利，將電力線高速寬帶通訊系統(tǒng)和遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)整合在一起，同時實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)和電表集抄兩個功能。其技術(shù)方案為使用電力線寬帶數(shù)據(jù)通訊集中器替代遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)中的集中器和采集器，將電表的信息采集通訊方式整合到電力線通訊方式中，采用一根通訊線路實(shí)現(xiàn)電力線上網(wǎng)通訊和電表遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集。此技術(shù)采用高速寬帶通訊系統(tǒng)， 運(yùn)營成本較高。又如申請?zhí)枮镃N201020569466. 0、發(fā)明名稱為《電力線載波通信裝置》的專利，包括依次連接的通信接口、中央處理單元、放大電路和耦合電路，其解決的技術(shù)問題是大大的減少了集中器承擔(dān)的用戶數(shù)，進(jìn)而減少了所需要管理的電表數(shù)進(jìn)而直接減少了傳輸距離的要求；由于本模塊采用了 OFDM的調(diào)制方式，不會發(fā)生碼間互相干擾的現(xiàn)象，從而極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴５瑯拥膯栴}，本專利未考慮整個抄表系統(tǒng)抗電磁干擾能力。由此可見，目前國內(nèi)的研究主要集中在載波抄表系統(tǒng)，而智能電網(wǎng)對高速、可靠以及低成本的抄表系統(tǒng)的需求日益顯著，因此，在符合國家電網(wǎng)公司電力用戶用電信息采集系統(tǒng)規(guī)范及要求的前提下，開發(fā)滿足智能電網(wǎng)建設(shè)的需求的電力抄表系統(tǒng)，具有極大地實(shí)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)，解決的問題是提高了抄表系統(tǒng)的抗電磁干擾和抗核輻射能力，性能可靠，數(shù)據(jù)采集實(shí)時性增強(qiáng)；實(shí)現(xiàn)低成本及數(shù)據(jù)的高速傳輸；此抄表系統(tǒng)沒有數(shù)據(jù)集中器，使得系統(tǒng)更加簡單，維護(hù)方便，數(shù)據(jù)效率提高。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)，所述抄表系統(tǒng)包括電表、數(shù)據(jù)處理中心；其改進(jìn)之處在于所述抄表系統(tǒng)還包括抄表模塊、塑料光纖和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；所述抄表模塊包括 RS232接口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器、光發(fā)送器和光接收器，所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)包括以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器、光發(fā)送器、光接收器和網(wǎng)絡(luò)交換芯片。本發(fā)明的另一優(yōu)選技術(shù)方案為所述電力抄表系統(tǒng)通過所述塑料光纖進(jìn)行信號傳輸，抄表系統(tǒng)的信號流向?yàn)樗龀砟K采集電表信號；所述抄表模塊通過塑料光纖將電表信號傳輸給所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將信號傳輸給數(shù)據(jù)處理中心；電力抄表過程結(jié)束。本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為所述抄表模塊和所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間的信號處理過程為所述抄表模塊的光發(fā)送器將電表信號轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)型光信號，網(wǎng)絡(luò)型光信號被耦合到塑料光纖中；所述網(wǎng)絡(luò)型光信號通過塑料光纖傳輸?shù)剿鼍W(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的光接收器；所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的光接收器將網(wǎng)絡(luò)型光信號還原為網(wǎng)絡(luò)型電信號；所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器將網(wǎng)絡(luò)型電信號轉(zhuǎn)換為電表信號；本發(fā)明的再一優(yōu)選技術(shù)方案為所述光發(fā)送器包括發(fā)光二極管、玻璃棒和連接器。本發(fā)明的再一優(yōu)選技術(shù)方案為所述光接收器包括光探測器、玻璃棒和連接器。本發(fā)明的再一優(yōu)選技術(shù)方案為所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換芯片與網(wǎng)絡(luò)接口連接。本發(fā)明的再一優(yōu)選技術(shù)方案為所述抄表模塊設(shè)置于所述電表內(nèi)部。本發(fā)明的再一優(yōu)選技術(shù)方案為所述電表信號包括TTL電平信號。其中POF (Plastic Optical Fiber)塑料光纖，與多組分玻璃光纖和石英光纖相比，具有大直徑、重量輕、杰出的柔軟性和優(yōu)異的彎曲性能等，且易于加工，成本低。由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括電力系統(tǒng)使用POF塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表技術(shù)具有其他系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)價格便宜、節(jié)省銅資源。
無電磁波射、無電噪音影響，抗干擾能極強(qiáng)。重輕、韌性好、抗振抗性強(qiáng)、耐用可靠。保密性強(qiáng)、安全可靠。高帶寬、高速、高可靠性、高性能。無需專用工具、無需熔焊、可自割、接裝。防水、防潮、防磁、防電，可滿足特定場合的要求。塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)的優(yōu)勢還在于采用塑料光纖抄表系統(tǒng)取代載波抄表系統(tǒng)后，將會在以下幾個方面提高設(shè)備以及系統(tǒng)的性能提高設(shè)備的抗電磁干擾和抗核輻射能力。無串?dāng)_；使用光纜來傳輸信號，各路信號之間不會產(chǎn)生串?dāng)_。減輕系統(tǒng)的重量；1500m直徑Imm的塑料光纖的重量只有不到^g?？估讚裟芰?qiáng)；無金屬的光纜本身是很好的絕緣體，即使暴露在室外，也不會引來雷電擊壞設(shè)備。完全取消數(shù)據(jù)集中器，使系統(tǒng)更加簡單，維護(hù)方便，提高數(shù)據(jù)效率。抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取和控制實(shí)時性強(qiáng)。另外，本發(fā)明塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)，在塑料光纖抄表模塊和塑料光纖活動連接器具有獨(dú)特的優(yōu)勢。低成本的塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表模塊塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表模塊具有高靈敏度和極低成本的光纖收發(fā)器。塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表模塊的原理十分簡單的，但要求電路成本極低的同時，還要保證具有較高接收靈敏度、高可靠性、體積小。目前本系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端發(fā)送-IOdBm,接收端接收靈敏度為-40dBm(10E-9 誤碼率)。塑料光纖活動連接器塑料光纖活動連接器的關(guān)鍵技術(shù)在于制作簡單、成本低，可以使用夾線鉗和電工刀片等簡單工具，很方便地在現(xiàn)場完成塑料光纖活動連接器散件的組裝。其連接損耗要小于 IdB0


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是塑性光纖光發(fā)送器示意圖；圖3是塑性光纖光接收器示意圖；圖4是塑料光纖收發(fā)模塊示意圖；圖5是塑料光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)示意圖；附圖標(biāo)記POF-Plastic Optical Fiber，塑料光纖；RS232-異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口 ；TTL-Transistor Transistor Logic，晶體管-晶體管邏輯電平。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖1是網(wǎng)絡(luò)抄表系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖，POF塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)主要由智能電表、塑料光纖收發(fā)模塊、塑料光纖、塑料光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、數(shù)據(jù)處理中心組成。塑料光纖收發(fā)模塊設(shè)置于電表內(nèi)，收發(fā)模塊包括RS232接口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換芯片、塑料光纖光發(fā)送器、 塑料光纖光接收器及無源元器件，如圖4所示。收發(fā)模塊的光發(fā)送器將電表RS232信號轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)型光信號，網(wǎng)絡(luò)型光信號被耦合到塑料光纖POF中，通過塑料光纖傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)塑料光纖光接收器，光接收器將光信號還原為網(wǎng)絡(luò)電信號。通過塑料光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，再進(jìn)入數(shù)據(jù)處理中心處理，完成 POF塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表的全過程。POF塑料光纖智能電力抄表模塊是塑料光纖抄表系統(tǒng)中核心部分，POF塑料光纖智能電力抄表模塊結(jié)構(gòu)簡單、功耗小、成本低?；赑OF塑料光纖網(wǎng)絡(luò)的抄表模塊采用先進(jìn)的電力通信技術(shù)及專用芯片而設(shè)計，內(nèi)嵌完整的發(fā)光二極管符合通信協(xié)議，高性能，低功耗，為國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)集中器提供高性價比的POF塑料光纖智能電力抄表模塊。本發(fā)明電力抄表系統(tǒng)完全取代傳統(tǒng)的電力抄表系統(tǒng)，并且非常適合多網(wǎng)融合的指導(dǎo)思想，單塊電表成本有所提升，但是總體應(yīng)用相對價格比較合理。網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)沒有數(shù)據(jù)集中器，所以數(shù)據(jù)讀取以及控制完全取決于網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時性非常強(qiáng)。圖2是抄表模塊的光發(fā)送器結(jié)構(gòu)示意圖，發(fā)光二極管(LED)是普通顯示用的高亮度表面貼裝發(fā)光二極管，驅(qū)動電流小于20mA，中心波長650nm(紅外光)。之所以選取650nm 的發(fā)光二極管，是因?yàn)檫@種波長的發(fā)光二極管很廉價，而且在650nm波長處，塑料光纖的損耗值相對較低。發(fā)光二極管芯片尺寸選擇在l.OmmX 1.0mm左右，與塑料光纖的直徑相當(dāng)， 容易將光信號耦合進(jìn)入塑料光纖中。將電表輸入的TTL電平信號進(jìn)行以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)換再進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)調(diào)制，把以太網(wǎng)電平信號轉(zhuǎn)換成更適合塑料光纖傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)信號驅(qū)動LED發(fā)光。發(fā)光二極管(LED)輸出的光信號直接耦合進(jìn)入直徑為1. Omm的玻璃棒，通過玻璃棒，再耦合進(jìn)入直徑為1. Omm的塑料光纖中。圖3是抄表模塊光接收器結(jié)構(gòu)示意圖，光探測器探測到光信號并產(chǎn)生感應(yīng)電流， 后經(jīng)放大模塊兩級放大，輸入到以太網(wǎng)解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)出的信號仍含有高頻干擾， 經(jīng)濾波器模塊進(jìn)行濾波后，再由判決模塊進(jìn)行判決，即可還原成輸入的以太網(wǎng)信號。圖4是塑料光纖抄表模塊示意圖，抄表模塊包含RS-232-以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器、光發(fā)送器和光接收器。光發(fā)送器將電表RS232信號轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)型光信號，光信號被耦合到塑料光纖中，通過塑料光纖傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)塑料光纖接收器，光接收器將光信號還原為網(wǎng)絡(luò)電信號。圖5是塑料光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)示意圖，塑料光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)主要包括塑料光纖收發(fā)器、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)交換芯片。塑料光纖收發(fā)器主要完成塑料光纖光信號與電表電信號的轉(zhuǎn)換，以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器主要進(jìn)行以太網(wǎng)信號的交換，網(wǎng)絡(luò)交換芯片主要處理以太網(wǎng)信號，確認(rèn)信號信號性質(zhì)，處理后進(jìn)入以太網(wǎng)接口。塑料光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)主要進(jìn)行塑料光纖信號的交換，電表之間、電表與網(wǎng)絡(luò)接口之間，電表與數(shù)據(jù)處理中心等進(jìn)行信息交換。網(wǎng)絡(luò)接口主要與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信號交換。電表塑料光纖信號進(jìn)入塑料光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，經(jīng)過信息處理后，如果確認(rèn)是互聯(lián)網(wǎng)信號，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)接口，電表信號直接進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)，對方信號處理中心可以由連接互聯(lián)網(wǎng)的接口接受電表信號，進(jìn)行處理，無需集中器完成抄表過程。 此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在不脫離本發(fā)明的范圍下進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實(shí)施例僅僅是例證性的，而不是對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1.一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)，所述抄表系統(tǒng)包括電表、數(shù)據(jù)處理中心；其特征在于所述抄表系統(tǒng)還包括抄表模塊、塑料光纖和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；所述抄表模塊包括RS232接口、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器、光發(fā)送器和光接收器，所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)包括以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器、光發(fā)送器、光接收器和網(wǎng)絡(luò)交換芯片。
2.如權(quán)利要求1所述的一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)，其特征在于所述電力抄表系統(tǒng)通過所述塑料光纖進(jìn)行信號傳輸，抄表系統(tǒng)的信號流向?yàn)樗龀砟K采集電表信號；所述抄表模塊通過塑料光纖將電表信號傳輸給所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將信號傳輸給數(shù)據(jù)處理中心；電力抄表過程結(jié)束。
3.如權(quán)利要求1所述的一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)，其特征在于所述抄表模塊和所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間的信號處理過程為所述抄表模塊的光發(fā)送器將電表信號轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)型光信號，網(wǎng)絡(luò)型光信號被耦合到塑料光纖中；所述網(wǎng)絡(luò)型光信號通過塑料光纖傳輸?shù)剿鼍W(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的光接收器；所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的光接收器將網(wǎng)絡(luò)型光信號還原為網(wǎng)絡(luò)型電信號；所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器將網(wǎng)絡(luò)型電信號轉(zhuǎn)換為電表信號；
4.如權(quán)利要求1所述的一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)，其特征在于所述光發(fā)送器包括發(fā)光二極管、玻璃棒和連接器。
5.如權(quán)利要求1所述的一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)，其特征在于所述光接收器包括光探測器、玻璃棒和連接器。
6.如權(quán)利要求1所述的一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換芯片與網(wǎng)絡(luò)接口連接。
7.如權(quán)利要求1所述的一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)，其特征在于所述抄表模塊設(shè)置于所述電表內(nèi)部。
8.如權(quán)利要求1所述的一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)，其特征在于所述電表信號包括TTL電平信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)，屬于電力線上信息的傳輸領(lǐng)域。本發(fā)明抄表系統(tǒng)抗電磁干擾和抗核輻射能力強(qiáng)，性能可靠；采集數(shù)據(jù)實(shí)時性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)低成本及數(shù)據(jù)的高速傳輸。塑料光纖網(wǎng)絡(luò)電力抄表系統(tǒng)由電表、抄表模塊、塑料光纖、塑料光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和數(shù)據(jù)處理中心組成；抄表系統(tǒng)的信號流向?yàn)槌砟K的光發(fā)送器將電表信號轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)型光信號，光信號被耦合到塑料光纖中，抄表模塊的光接收器接收信號并將光信號還原為網(wǎng)絡(luò)電信號，塑料光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理中心處理數(shù)據(jù)后完成抄表全過程。本發(fā)明抄表系統(tǒng)具有優(yōu)異的抗電磁干擾性能，保密性強(qiáng)、高靈敏度和較小的體積，且制備簡單、成本低，系統(tǒng)防水防潮，使用壽命長。
文檔編號G08C23/06GK102314765SQ201110241140
公開日2012年1月11日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者張海亮, 田世明 申請人:中國電力科學(xué)研究院