基于LoRa调制的无线通信的电力能效监测终端的制作方法

本实用新型涉及电力技术，尤其涉及电能监测装置。

背景技术：

图1示出了现有的电力能效监测终端的原理框图。如图1所示，电力能效监测终端主要由MCU91、存储模块92、电源模块93、计量芯片94和通信模块95组成。MCU91用于负责协调各个模块的工作。它负责将各种采集得到的信息进行存储、计算，并能将不同的工作状态通过指示灯的展示来完成与用户的互动。另外，它还负责组织报文，通过通信模块与外部的集中器或主站进行通信。存储模块92用于存储各种数据。电源模块93主要负责给整个设备进行供电。计量芯片94通常采用的是三相多功能计量芯片，它可以采集三相电压、三相电流的有效值以及有功功率、无功功率、视在功率、电量等数据，并将这些数据发送给MCU91进行处理计算。通信模块95的主要作用是与主站进行数据交换，将电力能效监测终端采集到的数据上报给主站，下发主站的各种参数及命令。

电力能效监测终端的功能主要是用于采集用户用电线路上用电信息，并通过通信网络将信息传至集中器或主站，因此电力能效监测终端通信功能的优劣直接关系到信息传递的完整性和实时性。现有的通信模块95主要有两种类型，一种类型的通信模块由RS485通信电路构成，另一种类型的通信模块由公网通信模块构成。

RS485通信电路通过有线方式完成通信功能。RS485通信方式是一种简单、有效、低成本的通信解决方案，在电力需求侧领域中有着广泛应用。然而它的有线通信方式对安装环境、安装过程均提出了较高的要求，间接地增加了设备成本。RS485通信电路与终端直接连接的方式也给终端受外界干扰影响留下了隐患，同时有线通信方式在长线传输的要求下也会产生诸多技术难题，对整个系统的通信造成影响。

公网通信模块负责实现GPRS或CDMA的公网通信功能。公网通信模块通常设计成可拆卸模式，通过专门设计的接口与终端主控电路相连。公网通信方式的无线特性在很大程度上解决了现场布线安装的问题，而可靠的公网通信方式则给通信质量提供了保证。但是，这种通信方式所需的每月资费给会给用户带来不小的压力。另外，对于一些公网通信信号较差的特殊用户而言，这种通信方式就会存在较大的问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种通信模块的安装方便快捷、通信成本低廉、通信效果好的电力能效监测终端。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种基于LoRa调制的无线通信的电力能效监测终端，包括MCU和通信模块；其中，通信模块为基于LoRa调制的无线通信模块；基于LoRa调制的无线通信模块包括天线、无线通信收发器和数据传输接口；天线与无线通信收发器电连接，无线通信收发器通过数据传输接口与MCU电连接。

采用上述技术方案后，本实用新型至少具有以下优点和特点：

1、根据本实用新型实施例的电力能效监测终端采用的是无线通信模块，因此在现场安装时不需要考虑布线的问题，且安装时间短，安装成本低，使电力能效监测终端在现场安装方便快捷；

2、根据本实用新型实施例的电力能效监测终端采用的是基于LoRa调制的无线通信模块，与公网无线通信方式相比不存在通信资费，实现了通信零成本，从而减轻了用户的资金压力；

3、根据本实用新型实施例的电力能效监测终端适合现场多变的环境，无论是在多层的楼宇结构，还是宽阔的厂房结构，基于LoRa调制技术的微功率小无线通信方式都能够达到良好的通信效果；

4、本实用新型实施例的电力能效监测终端采用了专门的数据传输接口实现无线通信收发器与MCU之间的通信连接，该数据传输接口的面积小，引脚数少，从而方便了安装与维护，节约了资源和成本。

附图说明

图1示出了现有的电力能效监测终端的原理框图。

图2示出了根据本实用新型一实施例的电力能效监测终端的原理框图。

图3示出了根据本实用新型一实施例的基于LoRa调制的无线通信模块的原理框图。

图4示出了根据本实用新型一实施例的数据传输接口的示意图。

图5示出了根据本实用新型一实施例的屏蔽罩的示意图。

图6示出了根据本实用新型一实施例的天线的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

请参阅图2。根据本实用新型一实施例的基于LoRa调制的无线通信的电力能效监测终端，包括MCU1、存储模块2、电源模块3、计量芯片4和基于LoRa调制的无线通信模块5。

MCU1用于负责协调存储模块2、电源模块3、计量芯片4和基于LoRa调制的无线通信模块5的工作。存储模块2用于存储各种数据。电源模块3主要负责给整个设备进行供电。计量芯片4可以采集三相电压、三相电流的有效值以及有功功率、无功功率、视在功率、电量等数据，并将这些数据发送给MCU1进行处理计算。

如图3所示，基于LoRa调制的无线通信模块5包括天线51、无线通信收发器52和数据传输接口53。天线51与无线通信收发器52电连接，无线通信收发器52通过数据传输接口53与MCU1电连接。

根据本实用新型的电力能效监测终端采用了专门的数据传输接口实现无线通信收发器与MCU之间的通信连接，该数据传输接口的面积小，引脚数少，从而方便了安装与维护，节约了资源和成本。图4示出了根据本实用新型一实施例的数据传输接口53的示意图。该数据传输接口53具有六根引脚。无线通信收发器52的复位引脚、使能引脚、第一数据收发引脚、第二数据收发引脚、第三数据收发引脚、第四数据收发引脚分别与数据传输接口53的第一引脚P1、第二引脚P2、第三引脚P3、第四引脚P4、第五引脚P5和第六引脚P6电连接；数据传输接口53的第一引脚P1、第二引脚P2、第三引脚P3、第四引脚P4、第五引脚P5和第六引脚P6分别与MCU1的第一I/O脚、第二I/O脚、第三I/O脚、第四I/O脚、第五I/O脚和中断引脚电连接。MCU1能够向无线通信收发器52发送使能信号和复位信号，并与无线通信收发器52实现数据的交互，而无线通信收发器52能够向MCU1发送中断请求信号。

基于LoRa调制的无线通信模块5采用了基于LoRa调制方式的微功率小无线通信技术，这是一种1GHz以下的超长距低功耗的数据传输技术。该技术使用特殊的扩频调制方式，大大提升了物理层通讯的性能，具有通信距离长、功耗低、成本低等多种优势。根据本实用新型实施例的采用基于LoRa调制的无线通信模块的电力能效监测终端在抑制同频干扰的性能方面具有明显优势，解决了传统终端无法同时兼顾距离、抗扰和功耗的弊端，在同样的楼宇、工业应用等环境条件下，性能优于使用传统调制方式（GFSK、FSK、OOK、GMSK等）工作的射频产品，在恶劣的噪声环境下（电表中、电机旁等强干扰源附近，电梯井、矿井、地下室等天然屏蔽环境）优势更为明显，并很好地解决了数据在复杂环境中的超远距通信问题。

请参阅图5。根据本实用新型一实施例的电力能效监测终端包括电路板6。MCU1、无线通信收发器52和数据传输接口53设置在电路板6的同一表面61；在电路板6的表面61还设有屏蔽罩8，屏蔽罩8罩住无线通信收发器52，从而将通信收发器52与其它电路之间进行金属隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。这种结构设计可以防止干扰电磁场向外扩散，也能防止它们受到外界电磁场的影响。本实施例中，屏蔽罩8与电路板6焊接连接。

请参阅图6。根据本实用新型一实施例的电力能效监测终端包括外壳7，电路板6设置在外壳7的内部。天线51包括天线本体511和天线接头512；天线本体511设置在外壳7的外部，该天线本体511的一端与外壳7可拆卸地连接；天线接头512的一端与天线本体511相连，天线接头512的另一端伸入外壳7内，并与电路板6焊接连接。在本实施例，壳体7上设有螺纹通孔，天线本体511的一端设有外螺纹，通过螺旋连接的方式与外壳7可拆卸地连接。

根据本实用新型实施例的电力能效监测终端由于采用了基于LoRa调制的无线通信模块，实现了通信零成本，从而减轻了用户的资金压力。