本發(fā)明涉及用于電、水、氣、熱多表集抄的模塊化設(shè)計(jì)采集器領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種電、水、氣、熱多表集抄的采集裝置及方法。

背景技術(shù)：

2015年6月國家電網(wǎng)公司提出了“積極推廣電、水、氣、熱‘四表合一’采集”的要求。前，國家電網(wǎng)已建設(shè)成約4億智能電表全覆蓋的用電信息采集系統(tǒng)以及對應(yīng)的遠(yuǎn)傳抄表通信網(wǎng)絡(luò)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷管理、用電需求側(cè)響應(yīng)等并提升了電網(wǎng)運(yùn)營效率及安全性。而水、氣、熱等的抄表系統(tǒng)目前仍為人工抄表，且目前存在的用戶側(cè)與計(jì)量相關(guān)的供水漏損，供氣安全，供熱溫度不達(dá)標(biāo)等問題，都需要水、氣、熱行業(yè)作出綜合規(guī)劃，開展大規(guī)模用戶側(cè)改進(jìn)工程?！八谋砗弦弧惫こ淌菄译娋W(wǎng)公司重點(diǎn)推動(dòng)的重點(diǎn)工程，為進(jìn)一步落實(shí)“便民、為民、惠民”的服務(wù)舉措，利用電網(wǎng)現(xiàn)有自動(dòng)抄表系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電、水、氣、熱公共事業(yè)數(shù)據(jù)一體化的遠(yuǎn)程抄收，目的在于減少硬件重復(fù)建設(shè)，改善水、氣、熱表抄表效率及相關(guān)的負(fù)荷管理，打造新型用能服務(wù)模式、全面支撐智慧城市建設(shè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種電、水、氣、熱多表集抄的采集裝置，所述裝置包括：核心處理模塊、過載保護(hù)模塊、接口模塊和電源模塊，

所述核心處理模塊，分別與電源模塊、接口模塊和過載保護(hù)模塊相連接，用于接口模塊通信數(shù)據(jù)的收發(fā)及處理，過載信號(hào)的監(jiān)測，過載時(shí)發(fā)出電源切斷信號(hào)；

所述過載保護(hù)模塊，與所述核心處理模塊相連接，用于對MBUS接口模塊的負(fù)載情況進(jìn)行監(jiān)測；

所述接口模塊，與所述核心處理模塊相連接，用于完成接口模塊的設(shè)備間的通信；以及

所述電源模塊，分別與所述核心處理模塊和接口模塊相連接，用于給采集裝置供電。

優(yōu)選地，其中所述電源模塊包括：濾波整流電路、電源控制器和變壓器，

所述濾波整流電路用于將交流電轉(zhuǎn)換成單向脈沖直流電；

所述電源控制器用于動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓，使輸出電壓為定值；以及

所述變壓器用于調(diào)節(jié)輸出終端所需的穩(wěn)定的直流電流源。

優(yōu)選地，其中所述核心處理模塊包括：CPU核心處理電路和電壓轉(zhuǎn)換電路，

所述CPU核心處理電路用于接收并響應(yīng)抄表命令，并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；以及

所述電壓轉(zhuǎn)換電路用于CPU核心處理電路提供特定電壓。

優(yōu)選地，其中所述載波通信模塊和微功率無線通信模塊采用模塊化設(shè)計(jì)，接口統(tǒng)一，并支持模塊間的互換。

優(yōu)選地，其中所述接口模塊包括：MBUS主站接口模塊、MBUS從站接口模塊、微功率無線通信模塊、載波通信模塊和485接口模塊，

所述MBUS主站接口模塊用于對MUBS接口對應(yīng)的表計(jì)的抄讀；

所述MBUS從站接口模塊用于對MBUS主站設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸；

所述微功率無線通信模塊用于對微功率無線通信表計(jì)的抄讀；

所述載波通信模塊通過電力線載波與其他設(shè)備進(jìn)行載波通信；以及

所述485接口模塊用于對485接口對應(yīng)的表計(jì)的抄讀。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種利用電、水、氣、熱多表集抄的采集裝置的采集方法，所述方法包括：

485接口模塊、微功率無線通信模塊和MBUS從接口模塊分別接收抄表命令；

所述485接口模塊、微功率無線接口模塊和MBUS從接口模塊分別對485通信表計(jì)、微功率無線通信表計(jì)和MBUS通信表計(jì)進(jìn)行抄讀；以及

將抄讀的數(shù)據(jù)分別通過載波通信模塊、微功率無線通信模塊或MBUS從站接口模塊進(jìn)行上傳。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明集成多種通信信道，滿足電、水、氣、熱表表種多樣化的集抄要求。

2.接口采用過載保護(hù)，保障采集設(shè)備的高可靠性。

3.接口模塊的接口信號(hào)統(tǒng)一，并支持通信模塊間的互換，模塊的可擴(kuò)展性好，可根據(jù)現(xiàn)場需要靈活控制接口數(shù)量。

附圖說明

通過參考下面的附圖，可以更為完整地理解本發(fā)明的示例性實(shí)施方式：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3-1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的核心處理模塊的電壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3-2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的核心處理模塊的CPU核心處理電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的過載保護(hù)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的載波通信模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的MBUS主站接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的MBUS從站接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的485接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的微功率無線通信模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的采集方法1000的流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考附圖介紹本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，然而，本發(fā)明可以用許多不同的形式來實(shí)施，并且不局限于此處描述的實(shí)施例，提供這些實(shí)施例是為了詳盡地且完全地公開本發(fā)明，并且向所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。對于表示在附圖中的示例性實(shí)施方式中的術(shù)語并不是對本發(fā)明的限定。在附圖中，相同的單元/元件使用相同的附圖標(biāo)記。

除非另有說明，此處使用的術(shù)語(包括科技術(shù)語)對所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員具有通常的理解含義。另外，可以理解的是，以通常使用的詞典限定的術(shù)語，應(yīng)當(dāng)被理解為與其相關(guān)領(lǐng)域的語境具有一致的含義，而不應(yīng)該被理解為理想化的或過于正式的意義。

本發(fā)明提出的是一種電、水、氣、熱多表集抄的采集裝置，其目的在于集成多種通信信道，包括MBUS主從站接口、485接口、微功率無線通信和載波通信，以向下兼容電、水、氣、熱表多表種的集抄要求，向上兼容國家電網(wǎng)現(xiàn)有集抄網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以最小的硬件建設(shè)量實(shí)現(xiàn)水、氣、熱表的遠(yuǎn)程集抄，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)智慧城市監(jiān)測。

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述采集裝置包括：電源模塊A、核心處理模塊B、過載保護(hù)模塊C、載波通信模塊D、MBUS主站接口模塊E、MBUS從站接口模塊F、485接口模塊G、微功率無線通信模塊H，所述電源模塊A分別與所述核心處理模塊B和各接口模塊相連接，用于給采集裝置供電。電源模塊A中的A-12V電源輸出端與核心處理模塊B中的B-12VIN電源輸入端相接。

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，A中的A-36V、A-24V和A-5V電源輸出分別與MBUS主站接口模塊E及485接口模塊G相連，A中的A-12VOUT電源輸出接至外接端口供外部使用。核心處理模塊B中的B-12VOUT電源輸出與載波通信模塊D及微功率無線通信模塊H中的D-12V及H-12V相連。優(yōu)選地，其中所述電源模塊A包括：濾波整流電路、電源控制器和變壓器，所述濾波整流電路用于將交流電轉(zhuǎn)換成單向脈沖直流電；所述電源控制器用于動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓，使輸出電壓為定值；以及所述變壓器用于調(diào)節(jié)輸出終端所需的穩(wěn)定的直流電流源。濾波整流電路將交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)直流電，電源控制器可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電壓，使輸出電壓穩(wěn)定在所需要的定值，變壓器可以調(diào)節(jié)輸出終端所需的穩(wěn)定的直流12V、36V、24V和5V電源。

優(yōu)選地，所述核心處理模塊B分別與電源模塊A、各接口模塊和過載保護(hù)模塊C相連接，用于接口模塊通信數(shù)據(jù)的收發(fā)及處理，過載信號(hào)的監(jiān)測，過載時(shí)發(fā)出電源切斷信號(hào)。核心處理模塊B的UART信號(hào)分別與載波通信模塊D、MBUS主站模塊E、MBUS從站模塊F、485接口模塊G、微功率無線通信模塊H通信。優(yōu)選地，其中所述核心處理模塊B包括：CPU核心處理電路和電壓轉(zhuǎn)換電路，所述CPU核心處理電路用于接收并響應(yīng)抄表命令，并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；以及所述電壓轉(zhuǎn)換電路用于CPU核心處理電路提供特定電壓。外部電源模塊提供的電源電壓為通用常用電壓，通過電壓轉(zhuǎn)換電路可轉(zhuǎn)換為CPU單片機(jī)所需的特定電壓，保證CPU單片機(jī)正常工作，CPU核心處理電路可接收并響應(yīng)上行抄表命令，進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的處理與轉(zhuǎn)發(fā)。圖3-1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的核心處理模塊的電壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的核心處理模塊的CPU核心處理電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，核心處理模塊是終端的核心處理部分，將終端采集到的數(shù)據(jù)按照既定的規(guī)約進(jìn)行處理、保存，并且可以控制終端其它模塊執(zhí)行相應(yīng)的功能，如控制載波/微功率無線通信向上行/下行發(fā)送通信信號(hào)、控制MBUS主站抄讀MBUS表、控制接收來自MBUS主站的信號(hào)并返回相應(yīng)信號(hào)等。其結(jié)構(gòu)包括電壓轉(zhuǎn)換電路、CPU核心處理電路，外部電源模塊提供的電源電壓為通用常用電壓，通過電壓轉(zhuǎn)換電路可轉(zhuǎn)換為CPU單片機(jī)所需的特定電壓，保證CPU單片機(jī)正常工作?！癇-12VIN”為核心處理模塊的電源輸入接口，通過電壓轉(zhuǎn)換電路將12V直流電壓轉(zhuǎn)換為可控開關(guān)的3.3V電壓?！癇-12VOUT”為核心處理模塊的12V電源輸出接口，與載波/微功率無線通訊模塊的“12V”電源輸入接口相接，給各通訊模塊供電。

優(yōu)選地，所述過載保護(hù)模塊C與所述核心處理模塊B相連接，用于對MBUS接口模塊的負(fù)載情況進(jìn)行監(jiān)測。圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的過載保護(hù)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，模塊E的電流檢測信號(hào)輸入模塊C，進(jìn)行比較放大及隔離后輸出信號(hào)OUT1、OUT2至核心處理模塊B。

優(yōu)選地，所述載波通信模塊D與核心處理模塊B相連接，通過電力線載波與其他設(shè)備進(jìn)行載波通信。優(yōu)選地，所述載波通信模塊D和微功率無線通信模塊H采用模塊化設(shè)計(jì)，接口統(tǒng)一，并支持模塊間的互換。圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的載波通信模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，工包含20個(gè)信號(hào)，其中L/N信號(hào)有電源模塊A輸入，其余信號(hào)由核心處理模塊B輸入。表1為各信號(hào)的定義。

表1信號(hào)定義

優(yōu)選地，所述MBUS主站接口模塊E與核心處理模塊B相連接，用于對MUBS接口對應(yīng)的表計(jì)的抄讀。圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的MBUS主站接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，A-36V、A-24V是電源模塊A輸出的電源，MBUS RX接口信號(hào)經(jīng)過放大比較及隔離后輸入核心處理模塊B，核心處理模塊B的TX信號(hào)進(jìn)過隔離后輸入MBUS主站模塊E。

優(yōu)選地，所述MBUS從站接口模塊F與核心處理模塊B相連接，用于對MBUS主站設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的MBUS從站接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，由MBUS從站模塊F的信號(hào)處理模塊TSS721產(chǎn)生TX信號(hào)并經(jīng)過隔離后給核心處理模塊B，核心處理模塊B返回RX信號(hào)并隔離后給MBUS從站模塊F。

優(yōu)選地，所述485接口模塊G與核心處理模塊B相連接，用于對485接口對應(yīng)的表計(jì)的抄讀。圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的485接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，由485接口模塊G的接口芯片產(chǎn)生TX信號(hào)并經(jīng)隔離后給核心處理模塊B，核心出來模塊B返回RX信號(hào)并隔離后給485接口模塊G。

優(yōu)選地，所述微功率無線通信模塊H用于對微功率無線通信表計(jì)的抄讀。圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的微功率無線通信模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，微功率無線通信的信號(hào)由核心處理模塊B輸入。

圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的采集方法1000的流程圖。如圖10所示，所述采集方法1000從步驟1001處開始，在步驟1001采集裝置的485接口模塊、微功率無線通信模塊和MBUS從接口模塊分別接收抄表命令。

優(yōu)選地，在步驟1002所述485接口模塊、微功率無線接口模塊和MBUS從接口模塊分別對485通信表計(jì)、微功率無線通信表計(jì)和MBUS通信表計(jì)進(jìn)行抄讀。

優(yōu)選地，在步驟1003將抄讀的數(shù)據(jù)分別通過載波通信模塊、微功率無線通信模塊或MBUS從站接口模塊進(jìn)行上傳。

已經(jīng)通過參考少量實(shí)施方式描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，正如附帶的專利權(quán)利要求所限定的，除了本發(fā)明以上公開的其他的實(shí)施例等同地落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

通常地，在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語都根據(jù)他們在技術(shù)領(lǐng)域的通常含義被解釋，除非在其中被另外明確地定義。所有的參考“一個(gè)/所述/該[裝置、組件等]”都被開放地解釋為所述裝置、組件等中的至少一個(gè)實(shí)例，除非另外明確地說明。這里公開的任何方法的步驟都沒必要以公開的準(zhǔn)確的順序運(yùn)行，除非明確地說明。