專(zhuān)利名稱(chēng)：城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理中繼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理中繼裝置，屬于一種數(shù)據(jù)管理中繼裝置，應(yīng)用于城市電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的中繼。
背景技術(shù)：
城市電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)點(diǎn)比較分散，現(xiàn)場(chǎng)采集裝置受電源、安裝地點(diǎn)、通訊距離等條件的限制，無(wú)法儲(chǔ)存較大容量的數(shù)據(jù)及遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)。需要一種中繼器把分散的數(shù)據(jù)集中處理遠(yuǎn)傳到計(jì)算機(jī)分析管理系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與綜合分析。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理中繼裝置，可近距離無(wú)線(xiàn)接收采集裝置的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理分類(lèi)存儲(chǔ)，并通過(guò)GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)方， 可以把分散的數(shù)據(jù)集中處理遠(yuǎn)傳到計(jì)算機(jī)分析管理系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與綜合分析。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理中繼裝置，由CPU中央處理單元，無(wú)線(xiàn)射頻通訊單元、GSM/GPRS通訊單元，RS-485總線(xiàn)、太陽(yáng)能供電電源等組成，其特征在于太陽(yáng)能供電電源連接CPU中央處理單元，微處理器采用ATmega64 單片機(jī)，看門(mén)狗采用)(5043，LED顯示電路采用MAX7219，無(wú)線(xiàn)射頻通訊單元與CPU處理單元連接，GSM/GPRS通訊單元將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，RS-485總線(xiàn)與CPU中央處理單元連接。所述的無(wú)線(xiàn)射頻通訊單元為無(wú)線(xiàn)通信選用NRF905單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)器，NRF905單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段；由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。所述的RS-485總線(xiàn)與每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)裝置串接。所述的GSM/GPRS通訊單元主要由射頻天線(xiàn)、內(nèi)部Flash、GSM基帶處理器、匹配電源和一個(gè)40腳的Zip插座組成，其中GSM基帶處理器是核心部件，處理外部系統(tǒng)通過(guò)串口發(fā)送過(guò)來(lái)的AT指令，射頻天線(xiàn)部分實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，外部射頻信號(hào)與內(nèi)部基帶處理器之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換，匹配電源為處理器以及射頻部分提供所需的電源，對(duì)GSM模塊的操作使用GSM07. 05規(guī)定的AT指令集，單片機(jī)通過(guò)串行接口直接向GSM模塊下發(fā)AT命令，實(shí)現(xiàn) GSM的短信息SMS的收發(fā)、查詢(xún)和管理，單片機(jī)發(fā)出的AT指令用來(lái)建立通信鏈路，AT指令集的命令格式幀都以AT開(kāi)頭，“AT”或者“at”的前綴必須出現(xiàn)在每一個(gè)命令行的開(kāi)始。本實(shí)用新型的積極效果是可分時(shí)或?qū)崟r(shí)的接收現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類(lèi)管理，不管監(jiān)測(cè)反范圍大小均可有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼傳送。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型的CPU單元原理圖。[0011]圖3為本實(shí)用新型的射頻通訊電路原理圖。圖4為本實(shí)用新型的GSM/GPRS通訊原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明如圖1所示，城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理中繼裝置，由CPU中央處理單元，無(wú)線(xiàn)射頻通訊單元、GSM/GPRS通訊單元，RS-485 總線(xiàn)、太陽(yáng)能供電電源等組成，其特征在于太陽(yáng)能供電電源連接CPU中央處理單元，CPU處理單元的微處理器采用AI~mega64單片機(jī)，看門(mén)狗采用)(5043，LED顯示電路采用MAX7219， 射頻通訊單元接與CPU處理單元連接，GSM/GPRS通訊單元將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， RS-485總線(xiàn)與CPU中央處理單元連接。工作時(shí)，如圖1所示，中繼裝置分時(shí)或?qū)崟r(shí)把采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻通訊方式接收現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類(lèi)管理，如果變電站內(nèi)或小范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)管理可修選擇采用RS-485總線(xiàn)方式傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，較大范圍多個(gè)變電站電纜監(jiān)測(cè)則采用GSM/GPRS無(wú)線(xiàn)通訊方式傳送到遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。如圖2所示，CPU處理單元主要由微處理器、鍵盤(pán)顯示電路、太陽(yáng)能供電電源等組成，主要通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻通訊單元接收各采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分類(lèi)管理、存儲(chǔ)，由GSM/GPRS 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。無(wú)線(xiàn)射頻通訊單元由三部分組成接收現(xiàn)場(chǎng)采集裝置數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)射頻通訊電路、 變電站內(nèi)數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的RS485總線(xiàn)通訊、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的GSM/GPRS模塊。無(wú)線(xiàn)射頻通訊電路傳輸距離為300米左右，完成與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)傳輸，原理接線(xiàn)圖如圖3所示。射頻通訊電路無(wú)線(xiàn)通信選用NRF905單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)器，NRF905單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段。由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。其通信距離300米左右，nRF905 在正常工作前應(yīng)由MCU先根據(jù)需要寫(xiě)好配置寄存器，或是按照默認(rèn)配置工作。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)， MCU應(yīng)先把nRF905置于待機(jī)模式(PWR_UP引腳為高、TRX_CE引腳為低)，然后通過(guò)SPI總線(xiàn)把發(fā)送地址和待發(fā)送的數(shù)據(jù)都寫(xiě)入相應(yīng)的寄存器中，之后把nRF905置于發(fā)送模式(PWR_ UP、TRX_CE和TX_EN全置高)，數(shù)據(jù)就會(huì)自動(dòng)通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送出去。若射頻配置寄存器中的自動(dòng)重發(fā)位(AUT0_RETRAN)設(shè)為有效，數(shù)據(jù)包就會(huì)重復(fù)不斷地一直向外發(fā)，直到MCU把TRX_ CE拉低，退出發(fā)送模式為止。為了數(shù)據(jù)更可靠地傳輸，建議多使用此種方式。接收數(shù)據(jù)時(shí)， MCU先在nRF905的待機(jī)模式中把射頻配置寄存器中的接收地址寫(xiě)好，然后置其于接收模式 (PWR_UP =1、TRX_CE=1、TX_EN=0)，nRF905就會(huì)自動(dòng)接收空中的載波。若收到地址匹配和校驗(yàn)正確的有效數(shù)據(jù)，DR引腳會(huì)自動(dòng)置高，MCU在檢測(cè)到這個(gè)信號(hào)后，可以改其為待機(jī)模式， 通過(guò)SPI總線(xiàn)從接收數(shù)據(jù)寄存器中讀出有效數(shù)據(jù)。RS-485總線(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況在變電站內(nèi)或小范圍電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可采用 RS-485總線(xiàn)的方式傳輸數(shù)據(jù)，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)裝置串接在總線(xiàn)上，遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按照對(duì)應(yīng)的地址編號(hào)進(jìn)行交換數(shù)據(jù)及信息，RS-485總線(xiàn)技術(shù)成熟、組網(wǎng)簡(jiǎn)單，可滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的
實(shí)際需要。GSM/GPRS通訊單元由于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)裝較分散，數(shù)據(jù)管理中繼裝置離遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)較遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳輸是關(guān)鍵，采用GSM/GPRS通訊方式很好的解決了此問(wèn)題。 圖4所示的是本次所用GSM/GPRS模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，模塊主要由射頻天線(xiàn)、內(nèi)部Flash、GSM 基帶處理器、匹配電源和一個(gè)40腳的Zip插座組成。其中GSM基帶處理器是核心部件，它的作用相當(dāng)于一個(gè)協(xié)處理器，用來(lái)處理外部系統(tǒng)通過(guò)串口發(fā)送過(guò)來(lái)的AT指令。射頻天線(xiàn)部分主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，實(shí)現(xiàn)外部射頻信號(hào)與內(nèi)部基帶處理器之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換，匹配電源為處理器以及射頻部分提供所需的電源。對(duì)GSM模塊的操作使用GSM07. 05規(guī)定的AT指令集，單片機(jī)通過(guò)串行接口直接向 GSM模塊下發(fā)AT命令，就可以方便簡(jiǎn)潔地實(shí)現(xiàn)GSM的短信息SMS的收發(fā)、查詢(xún)和管理。單片機(jī)發(fā)出的AT指令用來(lái)建立通信鏈路，AT指令集的命令格式幀都以AT開(kāi)頭，“AT”或者“at” 的前綴必須出現(xiàn)在每一個(gè)命令行的開(kāi)始。GSM/GPRS模塊采用法國(guó)Wavecom公司生產(chǎn)的雙頻GSM/GPRS通信模M06A。和同類(lèi)產(chǎn)品相比，Q2406A模塊功耗低——空閑模式最大功耗為3mA，休眠狀態(tài)下最大功耗為 10 μ A。Q2406A模塊只需外擴(kuò)一個(gè)SIM卡，通過(guò)UARTl和微處理器之間通信，UARTl的T)(D1 引腳和微處理器連接串行發(fā)送數(shù)據(jù)，UARTl的RXDl引腳和微處理器連接串行接收數(shù)據(jù)；微處理器應(yīng)用GSM AT指令對(duì)模塊進(jìn)行操作。當(dāng)數(shù)據(jù)管理中繼裝置和上位機(jī)之間需要通訊時(shí)， 微處理器通過(guò)串口控制2406A發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理中繼裝置，由CPU中央處理單元，無(wú)線(xiàn)射頻通訊單元、GSM/GPRS通訊單元，RS-485總線(xiàn)、太陽(yáng)能供電電源等組成，其特征在于太陽(yáng)能供電電源連接CPU中央處理單元，微處理器采用ATmega64單片機(jī)，看門(mén)狗采用)(5043，LED顯示電路采用MAX7219，無(wú)線(xiàn)射頻通訊單元與CPU處理單元連接，GSM/GPRS通訊單元將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，RS-485總線(xiàn)與CPU中央處理單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理中繼裝置，其特征在于所述的無(wú)線(xiàn)射頻通訊單元為無(wú)線(xiàn)通信選用NRF905單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)器，NRF905單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段；由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器， 一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理中繼裝置，其特征在于所述的RS-485總線(xiàn)與每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)裝置串接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理中繼裝置，其特征在于所述的GSM/GPRS通訊單元主要由射頻天線(xiàn)、內(nèi)部Flash、GSM基帶處理器、匹配電源和一個(gè)40腳的Zip插座組成，其中GSM基帶處理器是核心部件，處理外部系統(tǒng)通過(guò)串口發(fā)送過(guò)來(lái)的AT 指令，射頻天線(xiàn)部分實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，外部射頻信號(hào)與內(nèi)部基帶處理器之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換，匹配電源為處理器以及射頻部分提供所需的電源，對(duì)GSM模塊的操作使用GSM07. 05 規(guī)定的AT指令集，單片機(jī)通過(guò)串行接口直接向GSM模塊下發(fā)AT命令，實(shí)現(xiàn)GSM的短信息 SMS的收發(fā)、查詢(xún)和管理，單片機(jī)發(fā)出的AT指令用來(lái)建立通信鏈路，AT指令集的命令格式幀都以AT開(kāi)頭，“AT”或者“at”的前綴必須出現(xiàn)在每一個(gè)命令行的開(kāi)始。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種城市電網(wǎng)電纜環(huán)流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理中繼裝置，其特征在于太陽(yáng)能供電電源連接CPU中央處理單元，微處理器采用ATmega64單片機(jī)，看門(mén)狗采用X5043，LED顯示電路采用MAX7219，射頻通訊單元接與CPU處理單元連接，GSM/GPRS通訊單元將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，RS-485總線(xiàn)與CPU中央處理單元連接；其可近距離無(wú)線(xiàn)接收采集裝置的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理分類(lèi)存儲(chǔ)，并通過(guò)GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)方，可以把分散的數(shù)據(jù)集中處理遠(yuǎn)傳到計(jì)算機(jī)分析管理系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與綜合分析?？煞謺r(shí)或?qū)崟r(shí)的接收現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類(lèi)管理，不管監(jiān)測(cè)反范圍大小均可有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼傳送。
文檔編號(hào)G08C17/02GK202120436SQ20112026775
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者張喜林, 李國(guó)慶, 王振浩, 辛業(yè)春 申請(qǐng)人:吉林省電力有限公司長(zhǎng)春供電公司