具有无线射频通信的电力抄表集中器的制造方法
【专利摘要】一种具有无线射频通信的电力抄表集中器，属于配电自动化领域。本实用新型的目的是集成了当前抄表系统中数据采集器和集中器的功能，实现对电能表的计量读数，同时可以与主站系统进行通信的具有无线射频通信的电力抄表集中器。本实用新型是由DSP组成的微处理器单元、存储器模块、人机接口模块、脉冲电能表读取计量模块、带485接口电能表通信计量模块、433MHz无线通信模块、GPRS通信模块组成。本实用新型结构简单，功能完善，弥补现有远程集中抄表系统的不足。
【专利说明】具有无线射频通信的电力抄表集中器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于配电自动化领域。
【背景技术】
[0002]传统人工抄表方式需要挨家挨户抄取电能表数据，存在统计数据工作量大，抄录不准确、操作难以规范化、数据采集不及时、不能对用户进行有效监控，且耗费人工多，成本高，效率低等诸多问题。为了解决人工抄表存在的这些问题，采用远程集中抄表已经成为目前电力行业抄表的主要手段，也是未来的发展方向。
[0003]目前，电力远程集中抄表的主要结构为集中抄表系统由电能表、低压采集器、低压集中器和主站系统组成；低压采集器负责采集并存储电表数据，做到分时段采集和计量电能表数据并进行存储；集中器对多个采集器进行管理并负责主站命令的传送。其中采集器与集中器之间主要采用总线的方式进行组网，集中器和主站之间主要采用电力载波或GPRS的通信方式进行数据传送。这种结构的集中抄表系统存在以下主要问题:采集器与集中器采用总线的方式进行组网，布线存在一定难度，特别是对于一些旧的住宅区进行集中抄表改造，重新布线更是十分困难；以GPRS方式作为通信方式是目前集中抄表系统的主流方式，但有些地区GPRS信号不稳定或信号没有覆盖到，造成集中抄表失败。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是集成了当前抄表系统中数据采集器和集中器的功能，实现对电能表的计量读数，同时可以与主站系统进行通信的具有无线射频通信的电力抄表集中器。
[0005]本实用新型是由DSP组成的微处理器单元、存储器模块、人机接口模块、脉冲电能表读取计量模块、带485接口电能表通信计量模块、433MHz无线通信模块、GPRS通信模块组成；
[0006]微处理器单元:DSP芯片TMS320F28335的Ul的105脚与晶振模块U2的3脚相连，DSP芯片TMS320F28335的Ul的9脚与供电模块U3的17脚相连；
[0007]人机接口模块U5:人机接口模块U5的7、8、9、10、11、12、13、14脚分别连接Ul的136、135、134、133、132、131、130、129 脚；
[0008]存储器模块U4:存储器模块U4的2、3、5、6脚分别接Ul的163、164、75、74脚；
[0009]带485接口电能表通信计量模块U6: U6的2、1、3、4脚分别连接Ul的12、141、13、2脚；
[0010]433MHz 无线通信模块 U7:U7 的 17、16、15、14、13 脚分别连接 Ul 的 16、99、98、96、97脚；
[0011]GPRS通信模块U8:U8的28、29脚连接Ul的63、62脚，U8的58、57、56、55脚连接U9 的 1、2、6、3 脚；
[0012]脉冲电能表读取计量模块UlO:U10的100脚连接Ul的17脚。[0013]本实用新型结构简单，功能完善，弥补现有远程集中抄表系统的不足。对目前不同类型的主流电能表进行计量和数据读取；可以通过GPRS方式实现远程集中抄表功能，也可对于GPRS信号没有覆盖到的地区，通过无线射频通信接口，实现运行人员到集中器附近同过手持式的抄表器抄录数据。用于解决目前低压配电网中远程集中抄表系统存在的一些不足，通过使用本抄表集中器，可以简化远程抄表系统的结构和现场实施难度，能够适应于各种不同类型的电能计量表，能够解决因GPRS信号不稳定或未覆盖到区域得远程集中抄表失败问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型微处理器电路原理图；
[0015]图2是本实用新型晶振和电源电路原理图；
[0016]图3是本实用新型人机接口电路原理图；
[0017]图4是本实用新型存储器电路原理图；
[0018]图5是本实用新型485接口电能表通信计量模块电路原理图；
[0019]图6是本实用新型433MHz无线通信模块电路原理图；
[0020]图7是本实用新型GPRS通信模块电路原理图；
[0021]图8是本实用新型脉冲电能表读取计量模块电路原理图；
[0022]图9是本实用新型总体电路原理简图。
【具体实施方式】
[0023]本实用新型是由DSP组成的微处理器单元1、存储器模块3、人机接口模块2、脉冲电能表读取计量模块4、带485接口电能表通信计量模块5、433MHz无线通信模块6、GPRS通信模块7组成；
[0024]微处理器单元:DSP芯片TMS320F28335的Ul的105脚与晶振模块U2的3脚相连，DSP芯片TMS320F28335的Ul的9脚与供电模块U3的17脚相连；
[0025]人机接口模块U5:人机接口模块U5的7、8、9、10、11、12、13、14脚分别连接Ul的136、135、134、133、132、131、130、129 脚；
[0026]存储器模块U4:存储器模块U4的2、3、5、6脚分别接Ul的163、164、75、74脚；
[0027]带485接口电能表通信计量模块U6: U6的2、1、3、4脚分别连接Ul的12、141、13、2脚；
[0028]433MHz 无线通信模块 U7:U7 的 17、16、15、14、13 脚分别连接 Ul 的 16、99、98、96、97脚；
[0029]GPRS通信模块U8:U8的28、29脚连接Ul的63、62脚，U8的58、57、56、55脚连接U9 的 1、2、6、3 脚；
[0030]脉冲电能表读取计量模块UlO:U10的100脚连接Ul的17脚。
[0031]以下结合附图对本实用新型做详细的描述:(图9)
[0032]本实用新型的具有无线射频通信的电力抄表集中器，包括由DSP组成的微处理器单元、存储器模块、人机接口模块、脉冲电能表读取计量模块、带485接口电能表通信计量模块、433MHz无线通信模块、GPRS通信模块。[0033]所述微处理器单元I由DSP芯片TMS320F28335及其外围电路(晶振和电源)组成。
[0034]所述人机接口模块2由键盘和IXD显示两部分组成。IXD显示模块的数据线Data[7:0]、RST分别与微处理器引脚XD [7:0]、GP100引脚相连，实现对显示模块的初始化、复位、显示方式和显示内容的控制。键盘模块的信号线Key[3:0]分别与微处理器的引脚GP10[4:1]相连，用于读取键盘的状态，完成人机接口中输入信号的获取，实现对集中器的操作。
[0035]所述存储器模块3由EEPROM芯片AT24C1024B及其外围电路构成，存储器模块的引脚Al、A2、SCL、SDA分别与微处理器引脚XA8、XA9、SCLA, SDAA相连；A1、A2用于地址选这，SCL、SDA用于I2C通信，实现对存储器存储单元的读出、写入、擦除和管理。
[0036]所述脉冲电能表读取计量模块4光耦TLP2303及其外围电路构成，共有48路光耦输入；光耦的输出侧分别与微处理器的引脚GP10[15:8]、GP10[27:24]、GP10[31:30]、GPIO[71:40]、GPIO[84:81]相连，可实现对48块脉冲式电能表的电能计量和管理。
[0037]所述带485接口电能表通信计量模块5由Max485通信芯片及其外围电路构成，带485接口电能表通信计量模块的引脚PE > R0,DE,DI 分别接微处理器引脚 GP105、SCIRXDA、GP106、SCITXDA ;通过引脚H、DE 控制Max485处于发送状态或处于接收状态，微处理器作为RS-485通信的主机，各电能表作为从机，通过主从控制，实现一个集中器对255个电能表的控制。
[0038]所述433MHz无线通信模块6由SI4432无线射频通信芯片及其外围电路构成，433MHz无线通信模块的引脚SDO、SD1、SCLK, NSEL, NIRQ分别与微处理器引脚SPIS0MIA、SPISIMOA, SPICLKA, SPISTEA, GP107 引脚相连；通过 SDO、SD1、SCLK、NSEL 引脚实现 SI4432与微处理器之间的SPI通信，通过NIRQ得到SI4432的中断信息。通过无线射频通信模块，可以完成运行人员到集中器附近，通过无线的方式对所连电表的抄录工作。
[0039]所述GPRS通信模块7由华为GPRS通信芯片MG323-B及其外围电路构成，GPRS通信模块引脚TXD、RXD分别与微处理器引脚SCIRXDB、SCITXDB相连。GPRS通信模块接收主站发送过来的命令；同时，通过微处理器的控制，执行主站发送过来的命令，将电能表数据发送到主站,完成远程集中抄表数据传送工作。
[0040]参见图2，电阻Rl引脚I接模拟地GND，电阻Rl引脚2与芯片Ul引脚57相连；电容C1、C2弓丨脚I接模拟地GND，电容Cl弓丨脚2与芯片Ul弓丨脚56相连，电容C2弓丨脚2与芯片Ul引脚55相连；电阻R2引脚I与芯片Ul引脚138相连，电阻R2引脚2与芯片U3引脚3相连；电阻R3引脚I与芯片Ul引脚78相连，电阻R3引脚2接数字地GND。电感LI引脚I与芯片U2引脚4、1相连，电感LI引脚2与电容C3引脚1、电容C4引脚I相连；电容C3引脚2、电容C4引脚2与芯片U2引脚2相连。电容C5引脚1、电容C6引脚1、电容C7弓丨脚I与芯片U3引脚5、6、11、12相连；电阻R4引脚I与芯片Ul引脚80相连，电阻R4引脚2与芯片U3引脚28相连;电阻R5引脚1、电阻R6引脚I与U3引脚25相连；电阻R5引脚2、电容C8引脚1、电容C9引脚I与芯片U3引脚23、24相连；电阻R6引脚2、电容C8引脚2与电容C9引脚2相连；电阻R7引脚I与芯片U3引脚22相连；电阻R7引脚2与芯片Ul引脚80相连；电容ClO引脚1、电容Cll引脚1、电阻R8引脚I与芯片U3引脚17、18相连；电容ClO引脚2、电容Cll引脚2、按键SI引脚2与电容C12引脚2相连；电阻R8引脚1、按键SI引脚I与电容C12引脚I相连。[0041]参见图3，电阻R9引脚1、电阻RlO引脚1、电阻Rll引脚I与电阻R12引脚I相连；电阻R9引脚2、电阻RlO引脚2、电阻Rll引脚2、电阻R12引脚2相连、开关Kl引脚1、开关K2引脚1、开关K3引脚I与开关K4引脚I相连，开关Kl引脚2、开关K2引脚2、开关K3引脚2与开关K4引脚2相连；电阻R13引脚I与芯片U5引脚18相连，电阻R13引脚2与芯片U5引脚13相连。芯片U5引脚7-14分别与图1中芯片Ul引脚136-129相连。
[0042]参见图4，芯片U4引脚2、3、5、6分别与图1中芯片Ul引脚163、164、75、74相连。
[0043]参见图5，芯片U6引脚2、1、3、4分别与图1中芯片Ul引脚12、141、13、2相连；芯片U6引脚6、7分别接到外部端子A、B。
[0044]参见图6，电容C13、C16、C18、电感L2的管脚I相连接；电感L2的管脚2与电容C19、电感L3的管脚I相连接，电感L3的管脚2元电容C20、电感L4的管脚I相连接；电感L4的管脚2与电容C21的管脚I相连接；电容C21、电感L5的管脚2与电容C22的管脚1、芯片U7的管脚2相连接；电容C23、C24、C25、C26、电感L5、芯片U7的管脚I相连，接电源VCC ;电容C15、晶振Yl的管脚2、电阻R14的管脚I与芯片U7的管脚17相连，电容C15、晶振Yl的管脚2与芯片Ul的管脚17相连；电容Cll的管脚2、晶振Yl的管脚4、电阻R14的管脚2与芯片U7的管脚18相连；电容C17、电感L6管脚2与芯片U7管脚4相连；电容C27管脚I与芯片U7管脚6相连，电容C28、C29管脚I与芯片U7管脚10相连，电阻R15管脚I与电源VCC相连，电阻R15管脚2与芯片U7管脚16相连；电容C30管脚I与芯片U7管脚12相连接电源VCC ;芯片U7管脚17、16、15、14、13分别接图1芯片Ul管脚16、99、98、13、14。
[0045]参见图7，芯片U8引脚58、57、55、56分别与U9的引脚1、2、3、6相连；芯片U8引脚28,29分别于图1芯片Ul引脚63,62相连。
【权利要求】
1.一种具有无线射频通信的电力抄表集中器，其特征在于:是由DSP组成的微处理器单元(I)、存储器模块(3 )、人机接口模块(2 )、脉冲电能表读取计量模块(4)、带485接口电能表通信计量模块(5 )、433MHz无线通信模块(6 )、GPRS通信模块(7 )组成； 微处理器单元:DSP芯片TMS320F28335的Ul的105脚与晶振模块U2的3脚相连，DSP芯片TMS320F28335的Ul的9脚与供电模块U3的17脚相连； 人机接口模块U5:人机接口模块U5的7、8、9、10、11、12、13、14脚分别连接Ul的136、135、134、133、132、131、130、129 脚； 存储器模块U4:存储器模块U4的2、3、5、6脚分别接Ul的163、164、75、74脚； 带485接口电能表通信计量模块U6: U6的2、1、3、4脚分别连接Ul的12、141、13、2脚； 433MHz无线通信模块U7:U7的17、16、15、14、13脚分别连接Ul的16、99、98、96、97脚；GPRS通信模块U8:U8的28、29脚连接Ul的63、62脚，U8的58、57、56、55脚连接U9的1、2、6、3 脚； 脉冲电能表读取计量模块UlO:U10的IOO脚连接Ul的17脚。
【文档编号】G08C17/02GK203644195SQ201320800442
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】杨朝阳, 刘永胜, 李题印, 高俊青, 韩辉, 黄延军 申请人:国网浙江杭州市余杭区供电公司