中继器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种中继器，包括用电信息采集终端和安装在该终端上的通信模块，该中继器还包括数据转换单元和远程单元；将原安装在该终端上的通信模块安装在远程单元上，该远程单元上还设置有天线，能与通信模块连接并进行无线通信；用于虚拟该通信模块的数据转换单元安装在终端上，其通过远程通信模块接口与该终端连接；数据转换单元和远程单元之间通过有线连接。本实用新型实现了跨规范、跨厂家、跨产品兼容；通信模块可安装在信号好的位置，有效的延长终端与通信模块的通信距离，通信效果佳；本实用新型无需外接电源仅从终端取电即可正常工作，方便安装使用。
【专利说明】中继器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种中继器。
【背景技术】
[0002]用电信息采集系统目前常用的上行通信方式是:通信模块安装在用电信息采集终端(以下简称终端)上，终端通过通信模块与用电信息采集系统主站(以下简称主站)通信。这种通信方案的缺点在于:如果终端安装位置处于移动信号盲区或信号质量不理想，则终端与主站不能通信或者通信成功率不高。
[0003]为解决由于信号不理想导致数据采集成功率低的问题，目前可以采用的方式如下:1、加装高增益天线；2、增加直放站或信号放大器；3、采用中继器等等。但是，采用以上方式或多或少均存在例如没有效果、成本过高以及互不兼容或中继距离过短等各种影响使用、维护的问题。
实用新型内容
[0004]针对现有存在的各种问题，本实用新型的目的是提供一种信号强、传输距离远且稳定可靠的中继器。
[0005]本实用新型提供的这种中继器，包括用电信息采集终端、数据转换单元和远程单元；该用电信息采集终端上的通信模块安装在远程单元上；用于虚拟该通信模块的数据转换单元安装在用电信息采集终端上；数据转换单元和远程单元之间通过有线连接。
[0006]所述数据转换单元包括硬件ID还原电路、处理器一、一号串口与RS485转换电路、二号串口与RS485转换电路、一号电源电路；硬件ID还原电路的一端与所述终端的一号远程通信模块接口连接，其另一端与处理器一连接；一号串口与RS485转换电路的一端与所述终端的一号远程通信模块接口连接，其另一端通过RJ45网口与所述远程单元连接；二号串口与RS485转换电路的一端与处理器一的串口连接，其另一端通过RJ45网口与所述远程单元连接；处理器一与所述终端的一号远程通信模块接口的通信控制引脚和状态引脚连接；一号电源电路的输入端与所述终端的一号远程通信模块接口连接，其输出端分别为处理器一、一号串口与RS485转换电路和二号串口与RS485转换电路供电，其输出端还通过RJ45网口与所述远程单元连接。
[0007]所述远程单元包括硬件ID识别电路、处理器二、三号串口与RS485转换电路、四号串口与RS485转换电路、二号电源电路；硬件ID识别电路的一端与处理器二连接，其另一端通过二号远程通信模块接口与通信模块硬件ID引脚连接；三号串口与RS485转换电路的一端与所述通信模块的通信数据串口连接，其另一端通过RJ45网口与所述数据转换单元连接；四号串口与RS485转换电路的一端与处理器二的串口连接，其另一端通过RJ45网口与所述数据转换单元连接；处理器二通过二号远程通信模块接口与所述通信模块的通信控制引脚和状态引脚连接；二号电源电路通过RJ45网口与所述一号电源电路连接，其输出端分别为处理器二、三号串口与RS485转换电路、四号串口与RS485转换电路供电，其输出端还通过二号远程通信模块接口给通信模块供电。
[0008]所述硬件ID还原电路主要由模拟开关电路组组成，每组模拟开关电路包括两个模拟电子开关和一个电阻，每组模拟开关电路的一端与所述终端的一号远程通信模块接口连接，另一端与处理器一的1控制引脚连接。
[0009]所述硬件ID识别电路包括若干电阻；通信模块的硬件ID中的每个引脚分别通过一个电阻与处理器二连接，各个所述硬件ID还分别经由AD采样后接入处理器二。
[0010]所述一号电源电路包括电源升压电路，电源升压电路的输入端与所述终端的一号远程通信模块接口连接，其升压后的输出端通过RJ45网口与所述远程单元连接。
[0011]所述二号电源电路包括电源降压电路、5V电源电路、4V电源电路、4V和5V电源切换电路；电源降压电路的输入端通过RJ45网口与所述数据转换单元的电源升压电路的输出端连接，电源降压电路的输出端与5V电源电路连接；5V电源电路的输出端与4V电源电路的输入端连接，该5V电源电路的另一输出端与4V和5V电源切换电路的输入端连接；4V电源电路的输出端与4V和5V电源切换电路的输入端连接；4V和5V电源切换电路的另一输入端与所述处理器二连接，其输出端与所述通信模块供电接口连接。
[0012]与现有方案相比，本实用新型具有如下优点:
[0013]1、本实用新型将通信模块与终端进行了分体式设计方式，可将通信模块安装在信号好的地方而不受终端安装位置的局限，确保了通信的可靠性与稳定性。此外，本实用新型采用了低功耗设计，无需外接电源仅从终端取电即可正常工作，方便安装使用。
[0014]24、采用高效DC-DC转换技术，本实用新型无需改变原有终端程序，有效的延长终端与通信模块的通讯距离，可靠达到300米。
[0015]35、本实用新型实现了通信模块的即插即用，状态实时显示；采用有线方式连接(例如通过网线连接)，使用485通信协议，稳定可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的中继器功能框图。
[0017]图2是本实用新型的中继器硬件原理功能框图。
[0018]图3是本实用新型的硬件ID识别和还原功能框图。
[0019]图4是本实用新型的硬件ID识别电路图。
[0020]图5是本实用新型的硬件ID还原电路图。
[0021]图6是本实用新型的通信模块电源识别和切换功能框图。
[0022]图7是本实用新型的数据转换单元通信模块电源AD采样识别电路图。
[0023]图8是本实用新型的远程单元通信模块电源切换电路图。
[0024]图9是本实用新型的控制和状态信号实时传输和控制功能框图。
[0025]图10是本实用新型的处理器一和二号串口转RS485电路图。
[0026]图11是本实用新型的处理器二和四号串口转RS485电路图。
[0027]图12是本实用新型的通信数据透明传输功能框图。
[0028]图13是本实用新型的一号串口与RS485转换电路图。
[0029]图14是本实用新型的三号串口与RS485转换电路图。
【具体实施方式】
[0030]如图1所示，本实用新型包括数据转换单元和远程单元。将原有用电信息采集终端上的通信模块安装在远程单元上；该远程单元还设置有天线，通信模块与天线连接，能进行无线通信。用于虚拟该通信模块的数据转换单元安装在原有用电信息采集终端上，数据转换单元和远程单元之间通过有线连接。
[0031]如图2所示，本实用新型的数据转换单元包括硬件ID还原电路、处理器一、一号串口与RS485转换电路、二号串口与RS485转换电路、一号电源电路。硬件ID还原电路的一端与终端的一号远程通信模块接口连接，其另一端与处理器一连接。一号串口与RS485转换电路的一端与终端的一号远程通信模块接口连接，其另一端通过RJ45网口与远程单元连接。二号串口与RS485转换电路的一端与处理器一的串口连接，其另一端通过RJ45网口与远程单元连接。处理器一与终端的一号远程通信模块接口的通信控制引脚和状态引脚连接，用于监测和传递通信模块的控制信号和状态信号。一号电源电路的输入端与终端的一号远程通信模块接口连接，其输出端分别为处理器一、一号串口与RS485转换电路和二号串口与RS485转换电路供电，其输出端还通过RJ45网口与远程单元连接。
[0032]远程单元包括硬件ID识别电路、处理器二、三号串口与RS485转换电路、四号串口与RS485转换电路、二号电源电路。硬件ID识别电路的一端与处理器二连接，其另一端通过二号远程通信模块接口与通信模块硬件ID引脚连接。三号串口与RS485转换电路的一端与二号远程通信模块接口的通信数据串口连接，其另一端通过RJ45网口与数据转换单元连接。四号串口与RS485转换电路的一端与处理器二的串口连接，其另一端通过RJ45网口与数据转换单元连接。处理器二通过二号远程通信模块接口与通信模块的通信控制引脚和状态引脚连接，用于监测和传递通信模块的控制信号和状态信号。二号电源电路通过RJ45网口与一号电源电路连接，其输出端分别为处理器二、三号串口与RS485转换电路、四号串口与RS485转换电路供电，其输出端还通过二号远程通信模块接口给通信模块供电。
[0033]一号电源电路包括电源升压电路和电源降压电路，电源升压电路的输入端与所述终端的一号远程通信模块接口连接，其升压后的输出端通过RJ45网口与所述远程单元连接，该升压后的输出端还与电源降压电路的输入端连接；电源降压电路包括两部分电路，一部分电源降压电路的输入端与一号远程通信模块接口连接，其输出端与处理器二连接；另一部分电压降压电路的输入端与电源升压电路的输出端连接，其输出端与一号串口转RS485电路和二号串口转RS485电路连接。
[0034]本实用新型的通信模块可采用GPRS/CDMA通信模块。
[0035]本实用新型采用这种类似分体式的设计，将通信模块与终端分别安装在不同的地方；可将远程单元安装在信号良好的区域，使得装在远程单元上的通信模块与主站或其他设备的通信更畅通稳定。
[0036]如图3所示，硬件ID智能识别及还原电路主要由两部分电路组成，一是远程单元上的硬件ID识别电路，二是数据转换单元上的硬件ID还原电路。
[0037]工作时，通信模块的硬件ID由处理器二采样识别后，将其编码并传输至四号串口与RS485转换电路，四号串口与RS485转换电路通过网线将该编码信号传至二号串口与RS485转换电路，再由该二号串口与RS485转换电路将硬件ID编码传至处理器一的串口 ；处理器一接收到该硬件ID编码后进行解码，然后通过硬件ID还原电路将通信模块硬件ID还原并通过一号远程通信模块接口传给终端。
[0038]如图4所示，远程单元硬件ID识别电路可采用电阻网络实现。本实用新型的电阻网络包括若干电阻；通信模块的硬件ID引脚中的每个引脚分别通过一个电阻与处理器二连接，各个硬件ID引脚还分别与处理器二的AD端口连接。
[0039]处理器二的41脚通过电阻R49与通信模块的硬件ID引脚STATEO连接，其40脚通过电阻R50与该通信模块的硬件ID引脚STATEl连接，其39脚通过电阻R51与该通信模块的硬件ID引脚STATE2连接，其38脚通过电阻R52与该通信模块的硬件ID引脚STATE3连接，其37脚通过电阻R53与该通信模块的硬件ID引脚STATE4连接，其36脚通过电阻R57与该通信模块的硬件ID引脚STATE5连接。电阻R49、电阻R50、电阻R51、电阻R52、电阻R53以及电阻R57的阻值均为零。
[0040]处理器二的35脚通过电阻R54与通信模块的硬件ID引脚STATEO连接，其34脚通过电阻R55与该通信模块的硬件ID引脚STATEl连接，其16脚通过电阻R56与该通信模块的硬件ID引脚STATE2连接，其17脚通过电阻R58与该通信模块的硬件ID引脚STATE3连接，其18脚通过电阻R60与该通信模块的硬件ID引脚STATE4连接，其19脚通过电阻R61与该通信模块的硬件ID引脚STATE5连接。电阻R54、电阻R55、电阻R56、电阻R58、电阻R60和电阻R61的阻值均为10k欧。
[0041]以上两部分电路用于处理器二对该通信模块的硬件ID电路实施上拉及下拉控制和硬件ID采样识别，获取硬件ID的状态编码。
[0042]如图5所示，数据转换单元的硬件ID还原电路主要包括模拟开关电路，处理器一将解码后的硬件ID状态编码输出至模拟开关电路，再由该控制电路将硬件ID还原传至终端。
[0043]本实用新型的模拟开关电路包括若干组模拟开关电路，每组模拟开关电路包括一个Ik欧姆电阻和两个模拟电子开关。终端的一号远程通信模块接口处的硬件ID中每个引脚分别与每组模拟电子开关电路连接，每组模拟电子开关电路的另一端分别与处理器一连接。
[0044]如图6所示，本实用新型的通信模块电源电压识别和切换电路主要由数据转换单元的电源采样识别处理电路和远程单元的电源切换电路两部分组成。电源采样识别处理电路包括电源采样电路、处理器一；电源切换电路包括处理器二和二号电源电路。
[0045]二号电源电路包括电源降压电路、5V电源电路、4V电源电路、4V和5V电源切换电路；电源降压电路的输入端通过RJ45网口与数据转换单元的电源升压电路的输出端连接，电源降压电路的输出端与5V电源电路的输入端连接；5V电源电路的输出端与4V电源电路的输入端连接，该5V电源电路的另一输出端与4V和5V电源切换电路的输入端连接；4V电源电路的输出端与4V和5V电源切换电路的输入端连接；4V和5V电源切换电路的另一输入端与处理器二连接，其输出端与通信模块供电接口连接如图7所示，数据转换单元通信模块电源采样电路包括电阻R4和电阻R5。终端的通信模块的供电端口通过电阻R4与处理器一的AD采样1 口连接；同时该1 口通过并联电阻R5到地。电阻R4的阻值为I兆欧姆，电阻R5的阻值为2兆欧姆。
[0046]如图8所示，远程单元电源切换电路包括处理器二以及4V和5V电源切换电路。
[0047]工作时，电源采样电路对通信模块供电电源进行采样，采样后的信号输入到处理器一进行处理，处理器一将识别结果传至二号串口与RS485转换电路，该二号串口与RS485转换电路通过RJ45网口传至远程单元的四号串口与RS485转换电路，四号串口与RS485转换电路再传至处理器二的串口。处理器二根据处理器一发出的电源系统识别结果，输出电源切换控制信号至4V和5V电源切换电路，切换成适用于该通信模块的电源系统。
[0048]如图9所示，本实用新型的通信模块控制和状态信号实时双向传输电路主要由数据转换单元的处理器一和二号串口转RS485电路，以及远程单元的处理器二和四号串口转RS485电路组成。
[0049]如图10所示，本实用新型的处理器一和二号串口转RS485电路主要由处理器、RS485芯片、三极管以及若干电阻和电容组成。
[0050]如图11所示，本实用新型的处理器二和四号串口转RS485电路主要由处理器、RS485芯片、三个隔离光耦以及若干电阻和电容组成。
[0051]通信控制和状态信息传输路径的连通:用电信息采集终端的通信控制引脚和状态引脚与处理器一连接，处理器一的串口经光耦隔离后与二号串口与485转换电路连接，该二号串口与RS485转换电路再经由RJ45网口与远程单元的四号串口与RS485转换电路连接，该四号串口与RS485转换电路再与远程单元的处理器二的串口连接，处理器二再经由二号远程通信模块接口与通信模块的通信控制引脚和状态引脚连接。
[0052]数据转换单元的处理器一与远程单元的处理器二均支持数据主动发送与数据被动应答模式，支持双向通讯，可对终端通信模块接口处的所有控制和状态信号以及通信模块硬件ID信息进行处理和传输。
[0053]由于各个厂家的用电信息采集终端与通信模块之间的通信参数不定，为减轻中继器控制软件设计难度及复杂度，针对通信数据的传输及还原，本实用新型完全用硬件电路实现。用电信息采集终端与通信模块之间的通过串口进行数据通信，为利于数据远距离传输，本实用新型对通信数据进行了串口与RS485电平的转换处理，其通信过程不受数据转换单元和远程单元上的各处理器的控制(见图2中通信数据接口部分)，完全透明传输数据，保证实时通信。
[0054]通信数据传输路径的连通:用电信息采集终端的通信数据接口通过串口经由数据转换单元的光耦隔离后与一号串口与RS485转换电路连接，该一号串口与RS485转换电路再经由RJ45网口与远程单元的三号串口与RS485转换电路连接，该三号串口与RS485转换电路再与通信模块的通信数据接口连接。
[0055]如图12所示，本实用新型的通信数据的传输电路主要由数据转换单元的一号串口与RS485转换电路和远程单元的三号串口与RS485转换电路组成。
[0056]如图13所示，本实用新型一号串口与RS485转换电路主要由两个RS485芯片、两个光耦、两个单或门以及若干电阻、电容组成。
[0057]如图14所示，本实用新型三号串口与RS485转换电路主要由两个RS485芯片、4个三极管以及若干电阻和电容组成。
[0058]用电信息采集终端与通信模块的通信数据传输步骤如下:
[0059]当用电信息采集终端发送通信数据给通信模块时，一号串口与RS485转换电路立即将通信数据经由上述通信数据信息传输路径发送给远程单元上的三号串口与RS485转换电路，三号串口与RS485转换电路将通信数据还原转发至通信模块。
[0060]当通信模块发送通信数据给用电信息采集终端时，三号串口与RS485转换电路立即将通信数据经由通信数据信息传输路径发送给数据转换单元上的一号串口与RS485转换电路，一号串口与RS485转换电路将通信数据还原转发至用电信息采集终端。
[0061]由此实现数据转换单元与远程单元的通信数据的透明实时双向传输。
【权利要求】
1.一种中继器，包括用电信息采集终端，其特征在于，该中继器还包括数据转换单元和远程单元；该用电信息采集终端上的通信模块安装在远程单元上；用于虚拟该通信模块的数据转换单元安装在用电信息采集终端上；数据转换单元和远程单元之间通过有线连接。
2.根据权利要求1所述的中继器，其特征在于，所述数据转换单元包括硬件ID还原电路、处理器一、一号串口与RS485转换电路、二号串口与RS485转换电路、一号电源电路；硬件ID还原电路的一端与所述终端的一号远程通信模块接口连接，其另一端与处理器一连接；一号串口与RS485转换电路的一端与所述终端的一号远程通信模块接口连接，其另一端通过RJ45网口与所述远程单元连接；二号串口与RS485转换电路的一端与处理器一的串口连接，其另一端通过RJ45网口与所述远程单元连接；处理器一与所述终端的一号远程通信模块接口的通信控制引脚和状态引脚连接；一号电源电路的输入端与所述终端的一号远程通信模块接口连接，其输出端分别为处理器一、一号串口与RS485转换电路和二号串口与RS485转换电路供电，其输出端还通过RJ45网口与所述远程单元连接。
3.根据权利要求2所述的中继器，其特征在于，所述远程单元包括硬件ID识别电路、处理器二、三号串口与RS485转换电路、四号串口与RS485转换电路、二号电源电路；硬件ID识别电路的一端与处理器二连接，其另一端通过二号远程通信模块接口与通信模块硬件ID引脚连接；三号串口与RS485转换电路的一端与所述通信模块的通信数据串口连接，其另一端通过RJ45网口与所述数据转换单元连接；四号串口与RS485转换电路的一端与处理器二的串口连接，其另一端通过RJ45网口与所述数据转换单元连接；处理器二通过二号远程通信模块接口与所述通信模块的通信控制引脚和状态引脚连接；二号电源电路通过RJ45网口与所述一号电源电路连接，其输出端分别为处理器二、三号串口与RS485转换电路、四号串口与RS485转换电路供电，其输出端还通过二号远程通信模块接口给通信模块供电。
4.根据权利要求2所述的中继器，其特征在于，所述硬件ID还原电路主要由模拟开关电路组组成，每组模拟开关电路包括两个模拟电子开关和一个电阻，每组模拟开关电路的一端与所述终端的一号远程通信模块接口连接，另一端与处理器一的1控制引脚连接。
5.根据权利要求3所述的中继器，其特征在于，所述硬件ID识别电路包括若干电阻；通信模块的每个硬件ID引脚分别通过一个电阻与处理器二连接，各个所述硬件ID引脚还分别经由AD采样后接入处理器二。
6.根据权利要求2所述的中继器，其特征在于，所述一号电源电路包括电源升压电路，电源升压电路的输入端与所述终端的一号远程通信模块接口连接，其升压后的输出端通过RJ45网口与所述远程单元连接。
7.根据权利要求3所述的中继器，其特征在于，所述二号电源电路包括电源降压电路、5V电源电路、4V电源电路、4V和5V电源切换电路；电源降压电路的输入端通过RJ45网口与所述数据转换单元的电源升压电路的输出端连接，电源降压电路的输出端与5V电源电路的输入端连接；5V电源电路的输出端与4V电源电路的输入端连接，该5V电源电路的另一输出端与4V和5V电源切换电路的输入端连接；4V电源电路的输出端与4V和5V电源切换电路的输入端连接；4V和5V电源切换电路的另一输入端与所述处理器二连接，其输出端与所述通信模块供电接口连接。
【文档编号】G08C17/02GK204231339SQ201420776605
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】王 锋, 孙煦, 刘连义, 范律 申请人:长沙威胜信息技术有限公司