一种手持式电能量智能集中器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种手持式电能量智能集中器，其主控单元，用于给主控单元提供时钟信号的时钟电路单元，用于接收电能量参数并传输给主控单元的数据采集单元，用于接收和分解北斗卫星和全球卫星定位系统的卫星报文并传输给主控单元，以对集中器进行实时定位和授时的定位授时单元；用于存储信息数据的板上存储单元；用于为各单元提供所需直流电源的电源管理单元；此外，该集中器还包括其他的功能模块，能够实现无线数据的远程传输、触摸输入、蜂鸣告警、状态提示和远程系统升级等多种扩展功能。本实用新型提供的手持式电能量智能集中器携带方便，能够全面、及时、便捷、安全地获取和传输电能量参数，提高电能量采集效率，降低人工抄表成本。
【专利说明】一种手持式电能量智能集中器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电工仪器仪表行业的数据采集装置，特别是关于一种手持式电能量智能集中器。
【背景技术】
[0002]电能量集中器是介于供电主站与电表之间的中间层设备，具有数据采集、数据处理、数据存储和数据发送等功能。然而，随着我国电力能源产业的不断发展，现有的电能量集中器因配置较低、功能单一、扩展能力差、移动使用不便等，已经不能满足当前工作多样化的需求。例如，现有的电能量集中器采用的主控单元型号较老，片上资源有限，数据处理能力较差；数据传输方式单一，不能用于某些布线困难的工业场所或者商业场所接收无线数据；依赖GPS全球卫星定位系统进行定位和授时，受制于人，安全方面存在隐患；人机交互方式单一，缺乏友好的用户交互方式；以及人工移动采集不便等问题。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本实用新型提供一种功能全面的手持式电能量智能集中器。
[0004]本实用新型提供一种手持式电能量智能集中器，其特征在于，包括:
[0005]主控单元，用于控制和调度各单元工作；
[0006]时钟电路单元，其电连接所述主控单元，用于给所述主控单元提供外部时钟信号;
[0007]数据采集单元，其电连接所述主控单元，用于接收电能量数据采集设备采集的电能量数据，将其传给所述主控单元；
[0008]定位授时单元，其电连接所述主控单元，用于接收和分解全球定位卫星报文，将其传给所述主控单元，以对集中器进行定位跟踪和授时；
[0009]板上存储单元，其电连接所述主控单元，用于存储所述主控单元传来的信息数据；
[0010]电源管理单元，其电连接各单元，用于为各单元提供所需的直流电源。
[0011]进一步地，上述手持式电能量智能集中器还可以包括:
[0012]无线数据收发单元，其电连接所述主控单元，用于将所述主控单元传来的信息数据发送给远程服务器或者本地服务器；
[0013]移动存储单元，其电连接所述主控单元，用于存储所述主控单元传来的信息数据。
[0014]上述无线数据收发单元包括用于传输数据至远程服务器的GSM/GPRS模块和用于传输数据至本地服务器的WIFI模块。
[0015]上述数据采集单元包括:
[0016]RS-485总线接口，其包括RS-485收发器和RS-485物理接口，用于接收电能量数据采集设备采集的电能量数据；
[0017]红外数据IrDA收发模块，用于通过红外连接技术接收电能量数据采集设备采集的电能量数据；
[0018]ZigBee无线传输模块,其包括ZigBee收发器和ZigBee天线，用于通过ZigBee无线通信技术接收电能量数据采集设备采集的电能量数据。
[0019]上述定位授时单元包括BD2/GPS双系统卫星定位模块和BD2/GPS双模天线，用于接收和分解北斗卫星和全球卫星定位系统的卫星报文，将其传给所述主控单元。
[0020]进一步地，上述手持式电能量智能集中器还可以包括:
[0021 ] 电路监控单元，其电连接所述主控单元，用于监控所述主控单元和电源管理单元的工作状态，于异常情况时或者人工控制下提供复位信号给所述主控单元。
[0022]进一步地，上述手持式电能量智能集中器还可以包括:
[0023]人机交互单元，其电连接所述主控单元，包括液晶显示屏和触摸屏，用于显示所述主控单元传来的信息数据，以及进行人机互动。
[0024]进一步地，上述手持式电能量智能集中器还可以包括电连接所述主控单元的USB接口。
[0025]与现有技术相比，本实用新型带来的有益效果是:
[0026]1、本实用新型优选主流、处理能力强大、片上资源丰富的ARMll内核微处理器作为主控单元，并且植入基于开源的Linux3.0.1操作系统开发的系统和应用软件，可以方便地集成多种功能，提高综合处理能力。
[0027]2、本实用新型优选RS-485收发器和RS-485总线接口，以及在不同的需求下可以选择红外、WIF1、ZigBee等方式进行数据传输，实现了数据传输方式多样化，能够满足不同应用场合的使用需求，尤其是适用于某些布线困难的工业和商业用电场所，同时还可以减少现场布线成本，提高安装效率。
[0028]3、本实用新型优选BD2/GPS双系统卫星定位模块接收BD2卫星定位报文或者GPS卫星定位报文进行定位和授时，BD2卫星定位系统为国产的定位导航系统，因此工作的安全性和可靠性更好。
[0029]4、本实用新型为手持式移动设备，携带方便，根据需要很方便的进行电能量数据采集；另外，本实用新型优选液晶显示屏和触摸屏构建人机交互单元，人机交互方式得以提升。
[0030]本实用新型能够全面、及时、便捷、安全地获取和传输电能量参数，提高电能量采集效率，降低人工抄表成本。本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本实用新型手持式电能量智能集中器的组成示意图；
[0032]图2是本实用新型一实施例的手持式电能量智能集中器的电路结构示意图；
[0033]图3是图2所示电路中数据采集单元的RS-485总线接口电路连接示意图；
[0034]图4是图2所示电路中数据采集单元的红外数据IrDA收发模块的电路连接示意图；
[0035]图5是图2所示电路中数据采集单元的ZigBee无线传输模块的电路连接示意图；
[0036]图6是图2所示电路中定位授时单元的电路连接示意图；[0037]图7是图2所示电路中电源管理单元的电路结构示意图；
[0038]图8是图2所示电路中无线数据收发单元的GSM/GPRS模块的电路连接示意图；
[0039]图9是图2所示电路中无线数据收发单元的WIFI模块的电路连接示意图；
[0040]图10是图2所示电路中移动存储单元的MicroSD存储卡的电路连接示意图；
[0041]图11是图2所示电路中电路监控单元的电路连接示意图；
[0042]图12是图2所示电路中人机交互单元的液晶显示屏的电路连接示意图；
[0043]图13是图2所示电路中人机交互单元的触摸屏的电路连接示意图。
【具体实施方式】
[0044]如图1所示，为本实用新型提出的一种手持式电能量智能集中器的组成结构示意图，其包括了主控单元10、时钟电路单元20、数据采集单元30、定位授时单元40、板上存储单元50和电源管理单元60，进一步地还可以包括无线数据收发单元70、移动存储单元80、电路监控单元90、人机交互单元100和USB接口 110。该集中器能够通过多种方式接收、显示和存储诸如电能表等电能量数据采集设备采集到的电能量参数，以及接收全球卫星定位系统报文信息，实现精确定位和授时功能，此外，该集中器还可以进行无线数据远程传输/本地传输，具有无线上网、收发短信、触摸输入、状态提示和远程系统升级等多种扩展功能。
[0045]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，达成技术效果的实现过程能够充分理解并具以实施。
[0046]如图2?图13所示，所述主控单元10是整个集中器的核心。在本实例中，主控单元10优选处理能力强大、片上资源丰富的ARMll内核微处理器S3C6410，进行算术和逻辑运算，以控制和调度各单元工作。
[0047]如图2所示,所述时钟电路单元20电连接主控单元10。在本实施例中，时钟电路单元20向主控单元10提供12MHz、27MHz、48MHz的外部时钟信号，以及32.768kHz的实时时钟信号。
[0048]如图2所示，所述数据采集单元30电连接主控单元10，用于接收电能量数据采集设备采集的电能量参数，传输给主控单元10。具体地，数据采集单元30包括RS-485总线接口 31、红外数据IrDA收发模块32和ZigBee无线传输模块33，其中:
[0049]如图3所示，所述RS-485总线接口 31主要包括RS-485收发器和相应的RS-485物理接口，作为RS-485总线网络上的主节点，接收电能量数据采集设备采集的电能量参数。在本实施例中，RS-485收发器可以采用Maxim公司生产的MAX485收发器，该收发器通过RXDO, TXDO和GPK5等信号线连接ARMll内核微处理器。其中，GPK5为MAX485收发器的收/发端使能信号。
[0050]如图4所示，在本实施例中，所述红外数据IrDA收发模块32可以采用AVAGO公司生产的HSDL-3220收发器，用于通过红外数据组织(Infrared DataAssociation, IrDA)传输技术接收电能量数据采集设备采集的电能量数据。该收发器通过RXD3、TXD3和SD等信号线连接ARMll内核微处理器。其中，SD为HSDL-3220收发器的使能信号。
[0051]如图5所不，所述ZigBee无线传输模块33主要包括ZigBee收发器和相应的ZigBee天线，用于接收具有ZigBee通信功能的电能量数据采集设备采集的电能量数据。在本实施例中，ZigBee收发器可以采用TI公司生产的CC2520收发器，该收发器通过SPIO总线连接ARMll 内核微处理器，该 SPIO 总线包括nPRESET、nSS0、SPMIS00、SPM0S10、SPICLK0等信号线。其中，nSSO为SPIO总线的片选信号。
[0052]如图6所示，所述定位授时单元40电连接主控单元10，其主要由BD2/GPS双系统卫星定位模块41和相应的BD2/GPS双模天线42构成，用于接收和分解北斗卫星和全球卫星定位系统的卫星报文，传输给主控单元10，以获得集中器的实时定位参数，例如经度/纬度、运行速度、运行方向、角度和BD2/GPS时间等，从而实现对集中器的精确定位和授时功能。在本实施例中，BD2/GPS双系统卫星定位模块41选用UM-220芯片，UM-220芯片通过RXl、TXl、RSTn信号线连接ARMll内核微处理器。其中，RSTn为UM-220芯片的复位信号。
[0053]如图2所示，所述板上存储单元50电连接主控单元10，用于存储来自主控单元10的系统工作信息、电能量数据和定位参数等数据。在本实施例中，板上存储单元50可以包括DDR同步动态随机存取存储器51和NAND FLASH存储器52。
[0054]如图7所示，所述电源管理单元60电连接集中器各单元(图中未全部示出)，用于为各单元提供所需的直流电源。在本实施例中，电源管理单元60包括多种型号的线性稳压器61，线性稳压器61与一外部+5V，2A的直流电源连接，将该直流电源输出的+5V直流电压分别转换成各单元所需的直流电压，如+3.8V、+3.3V、+1.8V等，提供给各单元；同时，电源管理单元60还包括一电池管理模块62连接在+5V，2A的直流电源与蓄电池63之间，用于对蓄电池63进行充电管理；此外，电源管理单元60还包括一直流升压转换器64对蓄电池63的输出电压+3.7V进行升压处理，转换成范围为4.8?5.2V直流电压，以驱动液晶显示屏的LED背光源工作。
[0055]如图2所示，所述无线数据收发单元70电连接主控单元10，用于将主控单元10传来的电能量数据和定位参数等信息发送给远程服务器或者本地服务器。具体地，该无线数据收发单元70可以包括GSM/GPRS模块71和WIFI模块72，借助GPRS或者WIFI实现无线上网及资讯下载，借助GSM实现短信收发的功能，其中:
[0056]如图8所示，在本实施例中，所述GSM/GPRS模块71可以采用华为技术有限公司生产的MG323-B芯片和相应的GSM/GPRS天线构成，将电能量数据和定位参数等信息通过全球移动通信系统GSM/通用分组无线服务技术GPRS发送至远程服务器。MG323-B芯片通过RXD2、TXD2、TERM_0N、RESET等信号线连接ARMll内核微处理器。其中，TERM_0N为MG323-B芯片的开/关机控制信号，RESET为复位信号。
[0057]如图9所示，在本实施例中，所述WIFI模块72可以采用USI公司的MR09-REF2-457芯片和相应的WIFI天线构成，将电能量数据和定位参数等信息发送至本地服务器。MR09-REF2-457芯片通过复位信号线RESETn、时钟信号线MMC1_CLK、命令/应答信号线丽C1_CMD，以及双向数据线丽C1_DATA0?丽C1_DATA3连接ARMll内核微处理器。
[0058]如图10所示,所述移动存储单元80电连接主控单元10。在本实施例中，移动存储单元80优选MicroSD存储卡，存储如电能量数据和定位参数等相关数据。MicroSD存储卡通过 MMC0_CDN、MMC0_WPN、MMC0_CLK、MMC0_CMD 和 MMC0_DATA0 ?MMC0_DATA3 等信号线连接ARMll内核微处理器。其中，MMC0_CDN信号用于探测是否有MicroSD存储卡插入。MicroSD存储卡的+3.3V直流电压通过场效应晶体管MOSFET进行控制，以支持MicroSD存储卡的热插拔功能。此外，MicroSD存储卡也可以用于操作系统镜像和应用软件的升级和维护工作。[0059]如图11所示，所述电路监控单元90电连接主控单元10，用于监控主控单元10和电源管理单元60的工作状态，能够在上电、掉电或者电源电压出现异常的情况下向主控单元10提供复位信号。此外，电路监控单元90还可以提供看门狗定时器和人工手动复位功能。在本实施例中，电路监控单元90主要采用型号为MAX706ATESA的CMOS电路监控芯片构成，通过WDOruWDI和SYSRST等信号线连接ARMlI内核微处理器。其中，WDI为看门狗输入信号，SYSRST为系统复位信号；SYSRST复位信号线与其他各单元的复位信号线相连(图中未示出)，以实现主控单元10对各单元的正确控制和合理调度。这种电路与采用分立元件或单一功能芯片组合的电路相比，可以减小电路的复杂性和元器件的数量，提高电路的可靠性和精确度。
[0060]如图2所示，所述人机交互单元100电连接主控单元10，用于显示电能表采集数据和定位参数等信息，以及实现人机互动。在本实施例中，人机交互单元Iio包括液晶显示屏101和触摸屏102，其中:
[0061]如图12所示，所述液晶显示屏101台湾可以采用INN0LUX公司生产的7〃液晶显示屏 AT070TN83V.1，通过 VCLK、HSYNC、VSYNC、VDEN、ADJ 以及 VDO ?VD23 等信号线连接 ARMl I内核微处理器。其中，VCLK为像素时钟信号，HSYNC为水平同步信号，VSYNC为垂直同步信号，VDEN为数据使能信号，ADJ为背光亮度调节信号，VDO?VD23为RGB数据信号。
[0062]如图13所示，所述触摸屏模块102可以采用7〃电阻型触摸屏，通过TSYM、TSYP,TSXM、TSXP等信号线连接ARMll内核微处理器，以实现用户与智能集中器的人机交互。
[0063]如图2所示，所述USB接口 110电连接主控单元10，可以用于外接条形码读取装置，以识别带有条形码的多功能电能表、手持单元、单相电能表等数据采集设备。
[0064]上述实施例中，集中器的各种关键信号，如时钟信号线、地址/数据总线、片选信号、总线读/写信号等，均进行严格的等长控制以及50 Q的阻抗匹配，以确保集中器能够在较为复杂的环境下稳定工作。
[0065]控制集中器工作的系统软件可以基于Linux3.0.1嵌入式操作系统开发，并采用Sqlite3.0嵌入式数据库技术。Linux3.0.1是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程的操作系统，具有支持多种平台、完全兼容P0SIX1.0标准、良好的用户界面等特点。基于Linux3.0.1嵌入式操作系统开发的系统软件能够满足集中器的多方面需求。
[0066]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种手持式电能量智能集中器，其特征在于，包括: 主控单元，用于控制和调度各单元工作； 时钟电路单元，其电连接所述主控单元，用于给所述主控单元提供外部时钟信号；数据采集单元，其电连接所述主控单元，用于接收电能量数据采集设备采集的电能量数据，将其传给所述主控单元； 定位授时单元，其电连接所述主控单元，用于接收和分解全球定位卫星报文，将其传给所述主控单元，以对集中器进行定位跟踪和授时； 板上存储单元，其电连接所述主控单元，用于存储所述主控单元传来的信息数据； 电源管理单元，其电连接各单元，用于为各单元提供所需的直流电源。
2.如权利要求1所述的手持式电能量智能集中器，其特征在于，还包括: 无线数据收发单元，其电连接所述主控单元，用于将所述主控单元传来的信息数据发送给远程服务器或者本地服务器； 移动存储单元，其电连接所述主控单元，用于存储所述主控单元传来的信息数据。
3.如权利要求2所述的手持式电能量智能集中器，其特征在于，所述无线数据收发单元包括用于传输数据至远程服务器的GSM/GPRS模块和用于传输数据至本地服务器的WIFI模块。
4.如权利要求1或2或3所述的手持式电能量智能集中器，其特征在于，所述数据采集单元包括: RS-485总线接口，其包括RS-485收发器和RS-485物理接口，用于接收电能量数据采集设备采集的电能量数据； 红外数据IrDA收发模块，用于通过红外连接技术接收电能量数据采集设备采集的电能量数据； ZigBee无线传输模块,其包括ZigBee收发器和ZigBee天线，用于通过ZigBee无线通信技术接收电能量数据采集设备采集的电能量数据。
5.如权利要求1或2或3所述的手持式电能量智能集中器，其特征在于，所述定位授时单元包括BD2/GPS双系统卫星定位模块和BD2/GPS双模天线，用于接收和分解北斗卫星和全球卫星定位系统的卫星报文，将其传给所述主控单元。
6.如权利要求1或2或3所述的手持式电能量智能集中器，其特征在于，进一步地还包括: 电路监控单元，其电连接所述主控单元，用于监控所述主控单元和电源管理单元的工作状态，于异常情况时或者人工控制下提供复位信号给所述主控单元。
7.如权利要求1或2或3所述的手持式电能量智能集中器，其特征在于，进一步地还包括: 人机交互单元，其电连接所述主控单元，包括液晶显示屏和触摸屏，用于显示所述主控单元传来的信息数据，以及进行人机互动。
8.如权利要求1或2或3的手持式电能量智能集中器，其特征在于，进一步地还包括电连接所述主控单元的USB接口。
【文档编号】G08C23/04GK203480680SQ201320604738
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】龙华伟 申请人:北京妙微科技有限公司