本发明涉及一种基于无线通讯的停电告警装置及方法，主要应用于电网技术领域。
背景技术：
在目前的用电信息采集系统中，智能电表发生停电时，将产生停电告警事件，由于停电造成智能电表上的通讯模块不能工作，只能将停电告警事件信息保存到电表中，在下次上电后再将停电告警事件上报给网关单元，通过网关单元上报给监控主站。
由于事件是下次上电才会上报，因此上报事件的时间不确定。这样会造成事件上报不及时，从而使得电网管理人员不能及时发现智能电表停电，也就不能及时对停电的智能电表维护。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种基于无线通讯的停电告警装置、系统及方法，将智能电表停电事件实时上报。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，
智能电表停电告警装置，包括：停电检测电路、超级电容模块和通讯模块，其中，
停电检测电路，输入端分别连接智能电表供电电源和参考电源电压，输出端分别连接超级电容模块和通讯模块，作为触发超级电容模块启动放电的条件；
超级电容模块，与通讯模块相连，根据停电检测电路输出，启动放电为通讯模块供电；
通讯模块，对停电检测电路输出端的信号进行采样，若为停电信号，则产生告警事件上报。
作为优选，所述超级电容模块包括限流电路、超级电容均压电路、开关电路和切换电路，其中，
限流电路，输入端连接智能电表供电电源，输出端连接超级电容均压电路，为超级电容充电；
超级电容均压电路，与限流电路输出端相连，同时与开关电路相连，在开关电路导通时为通讯模块供电；
开关电路，控制端与切换电路相连，其余两端分别与超级电容均压电路和通讯模块相连；
切换电路，输入端与停电检测电路输出端相连，根据停电检测电路输出，控制开关电路导通或断开。
作为优选，所述切换电路包括三极管q4和三极管q3，其中三极管q4基极连接停电检测电路的输出端，集电极接三极管q3的基极，发射极接地；三极管q3集电极接开关电路控制端，发射极接地。
作为优选，所述告警系统还包括电源转换电路，其输入端分别连接智能电表供电电源和开关电路电压输出端，其输出端连接通讯模块，为通讯模块供电。
基于无线通讯的智能电表停电告警系统，包括，监控主站、网关、智能电表，其中，
网关，与智能电表通过无线连接，用于接收智能电表上报的告警事件；
监控主站，与所述网关通过无线连接，一方面接收网管采集的停电告警事件，另一方面向网关发送命令；
所述智能电表包含前述的停电告警装置。
基于无线通讯的智能电表停电告警方法，其特征在于包括：
a、智能电表停电后，超级电容模块给该停电智能电表的通讯模块供电，同时通讯模块检测到停电后，产生告警事件存入缓存区，并设置随机时间t2；
b、随机时间t2计时结束后，将告警事件上报网关。
作为优选，所述掉电智能电表设置重发时间t1；若在重发时间t1计时结束前，所述掉电智能电表收到网关发送的确认帧，则清除告警事件，否则在重发时间t1计时结束后，重新上报告警事件。
基于无线通讯的智能电表停电告警方法，包括：
a、智能电表停电后，超级电容模块给该停电智能电表的通讯模块供电，同时通讯模块检测到停电后，产生告警事件存入缓存区；或者智能电表接收到其从节点的告警事件后，将其存入缓存区；设置间隔时间t3；
b、间隔时间t3时间段内，收到其他子节点的告警事件，则对间隔时间t3重新计时；否则，将其缓存区的告警事件上报其父节点；
c、父节点接收告警事件的同时记录所述间隔时间t3，执行步骤b，逐级上报，直至所述告警事件上报至网关。
作为优选，从节点完成一次上报后，在重发时间t1内其父节点没有上报或上报的信息中不包含自己的告警事件，则上报告警事件；否则，清除告警事件。
作为优选，所述步骤b为：间隔时间t3时间段内，未收到其他子节点的告警事件，或者重发时间t1计时结束，将其缓存区的告警事件上报其父节点；间隔时间t3时间段内，收到其他子节点的告警事件，则对间隔时间t3重新计时。
本发明与现有技术相比有如下优点和效果：
1、本发明设置超级电容模块和停电检测电路，在停电时由超级电容为通讯模块供电，通讯模块通过停电检测电路检测到停电后，产生告警事件进行上报，从而实现智能电表停电后实时上报停电告警事件，为电网监控人员及时展现电网中的智能电表停电情况。
监控主站监控到单只智能电表停电告警事件，可以判断出进户线故障，需要安排人员排查问题。
监控主站监控到多个停电告警事件的智能电表来自一个相线，可以判断出进变压器端输出相线故障，需要及时安排维护人员现场排查问题。
监控主站监控到台区智能电表都上报停电告警事件，可以判断出进变压器端故障，需要紧急安排维护人员现场排查问题。
2、采用层层上报的方法，减少报文阻塞和冲突，并减少发送报文次数。
3、本发明仅对目前的用电信息采集系统进行升级改造，不需要更换智能电表，节省安装成本，只需要更换通讯部分即能支持实时停电事件上报，降低改造成本。
附图说明
图1是本发明停电告警装置框图。
图2是本发明停电告警装置中超级电容模块和停电检测电路的电路图。
图3是本发明停电告警网络示意图。
图4是本发明停电告警流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍。
如图1所示，本实施例智能电表停电告警装置，包括：停电检测电路1、超级电容模块2和通讯模块3，其中，
停电检测电路1，输入端分别连接智能电表供电电源和参考电源电压，输出端分别连接超级电容模块2和通讯模块3，作为触发超级电容模块2启动放电的条件；
超级电容模块2，与通讯模块3相连，根据停电检测电路1输出，启动放电为通讯模块3供电；
通讯模块3，对停电检测电路1输出端的信号进行采样，若为停电信号，则产生告警事件上报。
作为优选，所述超级电容模块2包括限流电路2-1、超级电容均压电路2-2、开关电路2-3和切换电路2-4，其中，
限流电路2-1，输入端连接智能电表供电电源，输出端连接超级电容均压电路2-2，为超级电容充电；
超级电容均压电路2-2，与限流电路2-1输出端相连，同时与开关电路2-3相连，在开关电路2-3导通时为通讯模块3供电；
开关电路2-3，控制端与切换电路2-4相连，其余两端分别与超级电容均压电路2-2和通讯模块3相连；
切换电路2-4，输入端与停电检测电路1输出端相连，根据停电检测电路1输出，控制开关电路2-3导通或断开。
所述切换电路2-4包括三极管q4和三极管q3，其中三极管q4基极连接停电检测电路1的输出端，集电极接三极管q3的基极，发射极接地；三极管q3集电极接开关电路2-3控制端，发射极接地。
所述开关电路2-3包括一pmos管q2，其g极连接三极管q3的集电极，d极连接通讯模块3，s极连接超级电容均压电路2-2。
所述超级电容均压电路2-2包括串联的三个超级电容e1、e2、e3，以及分别并联于e1上起均压作用的稳压芯片u2、并联于e2上起均压作用的稳压芯片u3、并联于e3上起均压作用的稳压芯片u4。
所述告警系统还包括电源转换电路4，其输入端分别连接智能电表供电电源和开关电路2-3电压输出端(q2的d极)，其输出端连接通讯模块3，为通讯模块3供电。
所述通讯模块3包括依次相连的mcu、rf射频模块和天线，其中mcu用于对停电检测电路1输出端的信号进行采样，若为停电信号，则产生告警事件，通过rf射频模块和天线进行上报。
在市电未停电时，采用交流转直流的转换电路(ac-dc电路)，产生直流电，作为智能电表供电电源，为设备和通讯模块供电。
在市电未停电时，对超级电容e1、e2、e3进行充电，电源通过r6、q1、d4、d5组成的限流电路进行恒流充电，防止上电时充电电流过大造成前端电源电压跌落。另外，u2/u3/u4起到均压作用，使得每个超级电容充电到2.7v左右，三个超级电容，e1/e2/e3串联后电压最大可达2.7v*3＝8.1v。
在市电未停电时，智能电表供电电源经电源转换电路4为无线通讯模块3提供工作电源，模块正常工作。此时，停电检测电路1通过比较器u1采集智能电表供电电源和参考电源电压进行比较，比较器电路输出高电平，q2、q3、q4组成控制电路，保持开关电路2-3的pmos管q2断开，即使用智能电表供电电源供电。通讯模块3的mcu采样到比较器输出的高电平，判断出此时为非停电状态，不进行停电告警处理。
当市电停电时，停电检测电路1中的vin骤降为低电平，参考电源电压靠vout输出端的电解电容维持暂存，此时，停电检测电路1通过比较器u1采集智能电表供电电源电压和参考电源电压进行比较，比较器电路输出低电平，因此q2、q3、q4组成控制电路中nopower为0，三极管q4、q3导通，触发pmos管q2导通，那么就实现了vbat对powlm供电，从而打开超级电容供电的通路，即使用超级电容为无线通讯模块供电。同时，mcu采样到比较器输出的低电平，判断出此时为停电状态，进行停电告警处理。
如图3所示，一种基于无线通讯的停电告警系统，包括监控主站、网关、多个智能电表(包含前述停电告警装置)，所述网关与智能电表之间通过无线通讯连接，网关用于接收智能电表上报的数据和告警事件；所述网关与所述监控主站之间通过gprs/3g/4g无线通讯连接，用于将不同采集点的数据发送至监控主站(网关将接收到的停电告警事件再上报给监控主站)以及接收监控主站的命令数据。
基于无线通讯的智能电表停电告警方法，包括：
a、智能电表停电后，超级电容模块(2)给该停电智能电表的通讯模块(3)供电，同时通讯模块(3)检测到停电后，产生告警事件存入缓存区，并设置随机时间t2；
b、随机时间t2计时结束后，将告警事件上报网关。
作为优选，所述掉电智能电表设置重发时间t1；若在重发时间t1计时结束前，所述掉电智能电表收到网关发送的确认帧，则清除告警事件，否则在重发时间t1计时结束后，重新上报告警事件。
基于无线通讯的智能电表停电告警方法，包括：
a、智能电表停电后，超级电容模块2给该停电智能电表的通讯模块3供电，同时通讯模块3检测到停电后，产生告警事件存入缓存区；或者智能电表接收到其从节点的告警事件后，将其存入缓存区；设置间隔时间t3；
b、间隔时间t3时间段内，收到其他子节点的告警事件，则对间隔时间t3重新计时；否则，将其缓存区的告警事件上报其父节点；
c、父节点接收告警事件的同时记录所述间隔时间t3，执行步骤b，逐级上报，直至所述告警事件上报至网关。
作为优选，从节点完成一次上报后，在重发时间t1内其父节点没有上报或上报的信息中不包含自己的告警事件，则上报告警事件；否则，清除告警事件。
作为优选，所述步骤b为：间隔时间t3时间段内，未收到其他子节点的告警事件，或者重发时间t1计时结束，将其缓存区的告警事件上报其父节点；间隔时间t3时间段内，收到其他子节点的告警事件，则对间隔时间t3重新计时。
实施例1：如图3、图4所示，1级路由节点的智能电表停电告警。例如智能电表c掉电，超级电容模块2给该掉电智能电表的通讯模块3供电，通讯模块3的mcu采样到停电检测电路1输出的低电平，判断出此时为停电状态，产生告警事件存入缓存区，并设置随机时间t2(避免多个节点同时告警)；在随机时间t2计时结束后将告警事件上报到网关单元，并设置重发时间t1计时，网关单元收到告警事件后给智能电表c发送确认帧。智能电表c收到确认帧后，清除告警事件，否则在t1计时结束后重新发送该告警事件。
实施例2：如图3、图4所示，大于1级路由节点的智能电表停电告警。例如智能电表a1掉电，超级电容模块2给该掉电智能电表的通讯模块3供电，通讯模块3的mcu采样到停电检测电路1输出的低电平，判断出此时为停电状态，产生告警事件存入缓存区，并设置随机时间t2；在随机时间t2计时结束后将停电信息上报给父节点智能电表a，并设置重发时间t1计时。智能电表a将接收到的告警事件存储到缓存区，记录重发时间t1并设置间隔时间t3。当智能电表a收到其他子节点的告警事件则对间隔时间t3重新计时。当智能电表a的t3或者t1计时到，将缓存区的告警事件上报给网关单元(t3时间段内没有收到从节点的告警事件，智能电表a在t3计时结束时，将缓存区的告警事件上报给网关单元；或者智能电表a接收到的从节点告警事件过多，导致间隔时间t3从设置之时起到计时结束的总时间超过t1，则智能电表a在t1计时结束时，将缓存区的告警事件上报给网关单元，以避免从节点重复上报)并设置重发时间t1，收到网关确认帧后清除告警事件，否则在t1计时到时重新向网关发送告警事件。当智能电表a1接收智能电表a上报的告警事件包含本电表的告警事件，则清除告警事件，否则在t1计时后重新上报告警事件。
实施例3：如图3、图4所示，大面积停电，例如智能电表b、智能电表b1、智能电表b2、智能电表b3、智能电表b11、智能电表b21、智能电表b22、智能电表b223掉电。对于中继节点智能电表b2，超级电容模块2给该智能电表b2的通讯模块3供电，通讯模块3的mcu采样到停电检测电路1输出的低电平，判断出此时为停电状态，产生告警事件并将自己的告警事件存到告警缓存区，并设置重发时间t1和间隔时间t3；接收智能电表b21、智能电表b22、智能电表b23的告警事件，存储到缓存区并重新设置间隔时间t3或对间隔时间t3重新计时。当智能电表b2的t1或者t3时间到，将缓存区的告警事件都上报给父节点智能电表b，并重新设置t1。当智能电表b21、智能电表b22、智能电表b23接收到智能电表b2上报信息包含自己的告警，则清除告警事件，否则在t1计时后重新发送告警事件。依次类推智能电表b按照前述方法收集其子节点的告警事件统一上报给网关。
从节点在上报一次后，都会在t1时间内监控父节点的上报：在t1时间内父节点没有上报或者上报的信息没有包含自己，则从节点需要重发告警事件。