專利名稱：一種塑料光纖電力抄表系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力線上數(shù)字信息的傳輸領(lǐng)域，具體講涉及一種塑料光纖電力抄表系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電力遠程自動抄表系統(tǒng)都采用雙級上報機制，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)。其中除電力線載波外，其余傳輸方式都需租用外部信息網(wǎng)，運營成本較高。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，但是目前用于電力EPON(EthernetPassive 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))抄表應用的通信模塊價格偏高、功耗大等缺點，而面對電力抄表的光纖EPON技術(shù)進行改進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，進行編碼；將編碼后的信息，進行調(diào)制即擴頻、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)即預處理、解擴，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程抄表的碼速率和傳輸距離，克服電力負荷對抄表系統(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)和遠程集抄系統(tǒng)整合在一起，同時實現(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現(xiàn)電力線上網(wǎng)通訊和電表遠程數(shù)據(jù)采集。此技術(shù)采用高速寬帶通訊系統(tǒng)，運營成本較高。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的用戶數(shù)，進而減少了所需要管理的電表數(shù)進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?。但同樣的問題，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；實現(xiàn)低成本及數(shù)據(jù)的高速傳輸。為實現(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電力抄表系統(tǒng)，所述抄表系統(tǒng)包括電表、數(shù)據(jù)集中器和數(shù)據(jù)處理中心；其改進之處在于所述抄表系統(tǒng)還包括抄表模塊、塑料光纖和數(shù)據(jù)匯接器，所述抄表模塊和所述數(shù)據(jù)匯接器均包括RS232接口、TTL電平驅(qū)動芯片、光接收器、光發(fā)送器和無源元器件。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行信號傳輸，所述抄表系統(tǒng)的信號流向為所述抄表模塊采集電表信號；所述抄表模塊通過塑料光纖將電表信號傳送給所述數(shù)據(jù)匯接器；所述數(shù)據(jù)匯接器通過塑料光纖將信號傳送給所述數(shù)據(jù)集中器；所述數(shù)據(jù)集中器將信號進行處理后傳送給所述數(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)方案為所述抄表模塊和所述數(shù)據(jù)匯接器之間的信號流向為所述抄表模塊的光發(fā)送器通過電表信號驅(qū)動光信號，光信號被耦合到塑料光纖中；所述光信號通過塑料光纖傳送到所述數(shù)據(jù)匯接器的光接收器；所述數(shù)據(jù)匯接器的光接收器將光信號還原為電表信號。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塑料光纖智能電力抄表技術(shù)具有其他系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點價格便宜、節(jié)省銅資源。無電磁波射、無電噪音影響，抗干擾能極強。重輕、韌性好、抗振抗性強、耐用可靠。保密性強、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。
塑料光纖智能電力抄表系統(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。無串擾。使用光纜來傳輸信號，各路信號之間不會產(chǎn)生串擾。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?。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。另外，本發(fā)明塑料光纖電力抄表系統(tǒng)，在塑料光纖抄表模塊、塑料光纖活動連接器和塑料光纖總線匯接器具有獨特的優(yōu)勢。低成本的塑料光纖智能電力抄表模塊塑料光纖智能電力抄表模塊具有高靈敏度和極低成本的光纖收發(fā)器。塑料光纖智能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塑料光纖總線匯接器塑料光纖總線匯接器是一個實現(xiàn)總線型塑料光纖抄表系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。任何一個端口的光輸入信號，被均勻地通過電路分配到一個端口上。每個端口處于半雙工工作狀態(tài)，每個時刻只有一個端口處于工作狀態(tài)。發(fā)送端口同時向所有光端口發(fā)送，處于廣播方式。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。圖1是塑性光纖電力抄表系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是塑性光纖電力抄表模塊電路圖；圖3是塑性光纖電力抄表匯接器電路圖；圖4是塑性光纖電力抄表模塊光發(fā)送器示意圖；圖5是塑性光纖電力抄表模塊光接收器示意圖；附圖標記POF-Plastic Optical Fiber，塑料光纖；RS232-異步傳輸標準接口 ；TX-發(fā)送接口；RX-接收接口；TTL-Transistor Transistor Logic，晶體管-晶體管邏輯電平。
具體實施例方式下面結(jié)合實例對本發(fā)明進行詳細的說明。
圖1是抄表系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖，POF塑料光纖智能電力抄表系統(tǒng)主要由智能電表、收發(fā)模塊、塑料光纖、數(shù)據(jù)匯接器、集中器、數(shù)據(jù)處理中心組成。光發(fā)送器的電表信號 (如TTL電平的信號)驅(qū)動光信號，光信號被耦合到塑料光纖中，通過塑料光纖傳輸?shù)焦饨邮掌?，光接收器將光信號還原為電信號(如TTL電平的信號)。經(jīng)過數(shù)據(jù)集中器進行數(shù)據(jù)處理，完成POF塑料光纖智能電力抄表的全過程。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由RS232接口、塑料光纖收發(fā)器組成，結(jié)構(gòu)簡單、功耗小、成本低?；?POF塑料光纖抄表模塊采用先進的電力通信技術(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)標準集中器提供高性價比的POF塑料光纖智能電力抄表模塊。圖2是抄表模塊電路圖，塑料光纖智能電力抄表模塊主要由TTL電平驅(qū)動芯片、光纖收發(fā)器以及無源元器件組成。所述部分為發(fā)送電路由TX發(fā)送接口將RS232電表信號發(fā)送到RS232-TTL電平在轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成TTL，驅(qū)動LED發(fā)光管，光信號融合POF塑料光纖。接受電路由光探測器探測到光信號后轉(zhuǎn)換成電信號經(jīng)過RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電表信號發(fā)送到RX接收器。圖3是塑性光纖電力抄表匯接器電路圖，匯接器主要由TTL電平驅(qū)動芯片、光纖收發(fā)器、電平放大器以及無源元器件組成。所述部分為集中器發(fā)送信號經(jīng)過RS232-TTL電平在轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成TTL，由塑料光纖匯接器進行匯接，匯接器的輸出經(jīng)過電進行限流驅(qū)動LED發(fā)光管，光信號融合POF塑料光纖。接受電路由光探測器探測到光信號后經(jīng)過驅(qū)動器完成電路驅(qū)動再經(jīng)過RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電表信號發(fā)送到集中器。圖4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，是因為這種波長的發(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， 容易將光信號耦合進入塑料光纖中。將外部輸入的TTL電平信號進行FSK調(diào)頻(FSK，F(xiàn)requency-shift keying,頻移鍵控，是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息，是利用基帶數(shù)字信號離散取值特點去鍵控載波頻率以傳遞信息的一種數(shù)字調(diào)制技術(shù))，把TTL電平信號轉(zhuǎn)換成更適合塑料光纖傳輸?shù)妮d波信號驅(qū)動LED發(fā)光。發(fā)光二極管(LED)輸出的光信號直接耦合進入直徑為1. Omm的玻璃棒，通過玻璃棒，再耦合進入直徑為1. Omm的塑料光纖中。圖5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)生感應電流， 后經(jīng)放大模塊兩級放大，輸入到FSK解調(diào)模塊由觸發(fā)器進行解調(diào)。解調(diào)出的信號仍含有高頻干擾，經(jīng)濾波器模塊進行濾波后，再由判決模塊進行判決，即可還原成輸入的TTL信號。此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實施例對本發(fā)明進行了描述。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在不脫離本發(fā)明的范圍下進行適當?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實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
1.一種塑料光纖電力抄表系統(tǒng)，所述抄表系統(tǒng)包括電表、數(shù)據(jù)集中器和數(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、塑料光纖和數(shù)據(jù)匯接器，所述抄表模塊和所述數(shù)據(jù)匯接器均包括RS232接口、TTL電平驅(qū)動芯片、光接收器、光發(fā)送器和無源元器件。
2.如權(quán)利要求1所述的一種塑料光纖電力抄表系統(tǒng)，其特征在于所述電力抄表系統(tǒng)通過所述塑料光纖進行信號傳輸，所述抄表系統(tǒng)的信號流向為所述抄表模塊采集電表信號；所述抄表模塊通過塑料光纖將電表信號傳送給所述數(shù)據(jù)匯接器；所述數(shù)據(jù)匯接器通過塑料光纖將信號傳送給所述數(shù)據(jù)集中器；所述數(shù)據(jù)集中器將信號進行處理后傳送給所述數(shù)據(jù)處理中心；電力抄表過程結(jié)束。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種塑料光纖電力抄表系統(tǒng)，其特征在于所述抄表模塊和所述數(shù)據(jù)匯接器之間的信號流向為所述抄表模塊的光發(fā)送器通過電表信號驅(qū)動光信號，光信號被耦合到塑料光纖中；所述光信號通過塑料光纖傳送到所述數(shù)據(jù)匯接器的光接收器；所述數(shù)據(jù)匯接器的光接收器將光信號還原為電表信號。
4.如權(quán)利要求1所述的一種塑料光纖電力抄表系統(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5所述的一種塑料光纖電力抄表系統(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)明提供了一種塑料光纖電力抄表系統(tǒng)，屬于電力線上數(shù)字信息的傳輸領(lǐng)域。本發(fā)明抄表系統(tǒng)抗電磁干擾和抗核輻射能力強，性能可靠；實現(xiàn)低成本及數(shù)據(jù)的高速傳輸。塑料光纖智能電力抄表系統(tǒng)由光發(fā)送器、光接收器、塑料光纖、數(shù)據(jù)匯接器、數(shù)據(jù)集中器及一些無源器件組成；光發(fā)送器的電表信號(如TTL電平信號)驅(qū)動光信號，光信號被耦合到塑料光纖中，通過塑料光纖傳輸?shù)焦饨邮掌?，光接收器將光信號還原為電信號(如TTL電平信號)。經(jīng)過數(shù)據(jù)集中器進行數(shù)據(jù)處理，完成POF塑料光纖智能電力抄表的全過程。本發(fā)明抄表系統(tǒng)具有優(yōu)異的抗電磁干擾性能，高可靠性、保密性強、高靈敏度和較小的體積，且制備簡單、成本低，且系統(tǒng)防水防潮，使用壽命長。
文檔編號G08C23/06GK102394003SQ201110241440
公開日2012年3月28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:中國電力科學研究院