一种智能仪表信息采集设备及方法与流程

本申请涉及物联网领域，尤其涉及一种智能仪表信息采集设备及方法。

背景技术：

目前，能源部门对居民能源使用的管理通常利用集抄系统来实现。集抄系统是由远程集抄后台对多个智能仪表记录的用户能源使用数据进行集中抄读的网络抄表系统。

现有技术中，集抄系统由智能仪表、采集器、集中器和远程集抄后台组成。采集器对用户智能仪表记录的用户能源使用数据采集并发送到集中器，远程集抄后台定时对集中器进行访问，获取用户能源使用数据，并对用户能源使用数据进行分类及存储，进而对用户进行计费、过载限制等能源使用管理。

由于能源部门需要保证集抄系统的数据安全性，防止不法分子对采集器、集中器内的用户能源使用数据进行篡改，因此，能源部门的数据传输网络为专用网络，不与公众互联网络直接连通，导致现有采集器或集中器内的用户能源使用数据不能被用户访问，用户只能通过现场实地观察智能仪表得到能源使用总量、能源剩余量等有限数据，而不能远程或通过登陆公众互联网络得知上述数据，同时对于智能仪表记录的一些如过压、过流、功率越限等用户能源使用数据用户也无法得知，进而无法及时掌握自己家庭的能耗状态，并对家庭异常能耗状态及时采取应对措施，也不能有效参与电力公司的需求响应控制等用电互动。

技术实现要素：

本申请提供了一种智能仪表信息采集设备及方法，以解决用户无法获取智能仪表记录的用户能源使用数据的问题。

第一方面，本申请提供了一种智能仪表信息采集设备，该设备包括：采集模块、第一控制模块和第二控制模块，其中，

所述采集模块与智能仪表通信连接，用于获取所述智能仪表记录的用户能源使用数据，将所述用户能源使用数据发送到所述第一控制模块；

所述第一控制模块设置有第一通信单元和单向发送单元，所述第一通信单元用于将所述用户能源使用数据发送到远程集抄后台，所述单向发送单元用于将所述用户能源使用数据发送到所述第二控制模块；

所述第二控制模块设置有单向接收单元和第二通信单元，所述单向接收单元用于接收所述用户能源使用数据，所述第二通信单元用于将所述用户能源使用数据发送到用户终端。

优选地，所述单向发送单元包括通用异步发送传输器。

优选地，所述单向接收单元包括通用异步接收传输器。

优选地，所述第二控制模块还包括存储单元，所述存储单元用于存储所述用户能源使用数据。

优选地，所述第二通信单元包括有线通信单元，所述有线通信单元与以太网服务器通信连接，所述以太网服务器与所述用户终端通信连接。

优选地，所述第二通信单元包括无线通信单元，所述无线通信单元与所述用户终端通信连接。

优选地，所述采集模块与所述第一控制模块可拆卸连接。

第二方面，本申请提供了一种智能仪表信息采集方法，该方法利用上述装置进行智能仪表的信息采集，包括：

采集模块采集智能仪表记录的用户能源使用数据，并将所述用户能源使用数据发送到第一控制模块；

所述第一控制模块接收所述用户能源使用数据，并将所述用户能源使用数据发送到远程集抄后台；

所述第一控制模块接收所述用户能源使用数据，并将所述用户能源使用数据发送到第二控制模块，其中，所述第一控制模块和第二控制模块的数据传输方向为单向传输；

所述第二控制模块接收所述用户能源使用数据，并将所述用户能源使用数据发送到用户终端。

本申请提供的智能仪表信息采集设备及方法的有益效果包括：

本申请提供的智能仪表信息采集设备，包括采集模块、第一控制模块和第二控制模块，采集模块与智能仪表通信连接，与第一控制模块连接；第一控制模块与远程集抄后台通信连接，与第二控制模块单向连接；第二控制模块与用户终端通信连接。利用本申请提供的智能仪表信息采集设备中的采集模块，可采集智能仪表记录的用户能源使用数据，将用户能源使用数据通过第一控制模块发送到远程集抄后台和第二控制模块，使用户终端可从第二控制模块内获取用户能源使用数据。由于第一控制模块是通过单向发送单元向第二控制模块的单向接收单元发送数据，因此用户终端不能够通过第二控制模块访问第一控制模块的数据，实现了第一控制模块数据和第二控制模块数据相隔离，第一控制模块发送到远程集抄后台的用户能源使用数据不会受到与第二控制模块通信连接的用户终端影响，实现了在保障集抄系统数据安全性的基础上，用户可获取自己的用户能源使用数据。本申请提供的智能仪表信息采集方法，可采集智能仪表记录的用户能源使用数据，并分别发送至远程集抄后台和用户终端，且发送到用户终端时为单向传输，安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种智能仪表信息采集设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种gprs模块电源关断电路示意图；

图3为本申请实施例提供的一种智能仪表信息采集系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种智能仪表信息采集系统的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种智能仪表信息采集方法的流程示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供的智能仪表信息采集设备，可以采集家庭用户的智能仪表的数据，其中，智能仪表包括智能电表、智能热水表、智能冷水表和智能气表，智能仪表的数据为智能仪表记录的用户能源使用数据，用户能源使用数据包含用户能源使用量数据以及能源使用过程中出现的故障数据等其他数据。智能仪表信息采集设备将上述智能电表、智能热水表、智能冷水表和智能气表的数据分别上传至各智能仪表对应的远程集抄后台，各远程集抄后台也将各自的命令数据通过智能仪表信息采集设备下发到对应的各智能仪表。智能仪表信息采集设备在实现上述采集多个智能仪表数据的采集器功能和连接远程集抄后台的集中器功能基础上，还具有将各智能仪表的数据发送到如智能手机、平板电脑、计算机等用户终端的功能。用户可以通过获取各智能仪表的数据，了解家庭能源使用总量以及能源使用过程中出现的问题，如过压、过流、功率越限等故障，并及时采取相应的应对措施。

参见图1，为本申请实施例提供的一种智能仪表信息采集设备的结构示意图，如图1所示，本申请实施例提供的智能仪表信息采集设备，包括采集模块、第一控制模块和第二控制模块。

具体的，采集模块包括i型采集器模块，i型采集器模块设置有无线模块接口，无线模块接口可选为多个独立的rs-485接口。多个rs-485接口用于与用户的智能电表、智能热水表、智能冷水表和智能气表进行本地通讯。

本地通讯包括智能仪表信息采集设备采集各智能仪表的数据，以及智能仪表信息采集设备向各智能仪表发送来自于远程集抄后台的命令数据。当然，本地通讯方式还可选择微功率无线通信、高速无线通信、宽带载波通信、窄带载波通信等方式。利用本申请实施例提供的智能仪表信息采集设备，可周期性地采集32个用户的智能电表、智能热水表、智能冷水表和智能气表的用户能源使用数据，包括用电量、电压、电流、功率、水气用量以及告警信息等。

采集模块为可插拔结构，与第一控制模块可拆卸连接，更换方便。利用采集模块获取的用户能源使用数据可传输到第一控制模块。

第一控制模块包括智能仪表信息采集设备主芯片及相关电路，本实施例中，第一控制模块可采用spear310芯片作为智能仪表信息采集设备主芯片。主芯片用i/o口模拟的一个sd卡(securedigitalmemorycard，安全数码存储卡)接口，用于存储采集模块采集的用户能源使用数据。第一控制模块主要设置有第一通信单元和单向发送单元。其中，第一通信单元包括i型集中器模块，i型集中器模块设置有远程模块接口。远程模块接口为可插拔结构，与第一控制模块可拆卸连接，更换方便。第一控制模块将用户能源使用数据通过i型集中器模块内的gprs模块周期性地发送到远程集抄后台。参见图2，为本申请实施例提供的一种gprs模块电源关断电路示意图。如图2所示，主芯片可通过三极管q5、三极管q6关断gprs模块电源。当第一控制模块向远程集抄后台发送数据时，打开gprs模块电源，当数据发送完毕时，关断电源。利用gprs模块电源关断电路，有效降低了智能仪表信息采集设备的功耗。

单向发送单元包括通用异步发送传输器，即uart-txd接口，单向发送单元用于将用户能源使用数据发送到第二控制模块。

第二控制模块包括智能仪表信息采集设备副芯片及相关电路，本实施例中，第二控制模块可采用lpc1778芯片作为智能仪表信息采集设备副芯片。第二控制模块设置有单向接收单元、第二通信单元和存储单元。其中，单向接收单元包括通用异步接收传输器，即uart-rxd接口，单向接收单元用于接收来自于单向发送单元的用户能源使用数据。

需要说明的是，本实施例中，第一控制模块不仅设置有单向发送单元(uart-txd接口)，还设置有单向接收单元(uart-rxd接口)，同样，第二控制模块不仅设置有单向接收单元(uart-rxd接口)，还设置有单向发送单元(uart-txd接口)。第一控制模块的uart-txd接口与第二控制模块的uart-rxd接口连接，使第一控制模块的用户能源使用数据能够发送到第二控制模块；第一控制模块的uart-rxd接口与第二控制模块的uart-txd接口通过硬件切断，使第一控制模块不能收到来自第二控制模块的数据，保证了第一控制模块内的用户能源使用数据不被更改。但第一控制模块的uart-rxd接口与第二控制模块的uart-txd接口仍可通过跳线帽接通，便于实验室调试使用。

第二通信单元可为有线通信单元，有线通信单元包括以太网接口，有线通信单元与以太网服务器通信连接，以太网服务器与用户终端通信连接。第二控制模块的数据可设置为定时发送到以太网服务器，用户终端通过访问以太网服务器可获取用户能源使用数据。当然，第二通信单元也可为无线通信单元，无线通信单元包括蓝牙单元、wifi单元等，无线通信单元与用户终端通信连接，用户可通过用户终端上的蓝牙或wifi获取第二控制模块上的用户能源使用数据。第二模块上的用户能源使用数据存储于存储单元。本实施例中，存储单元包括lpc1778芯片内置的eeprom(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，电可擦可编程只读存储器)以及第二控制模块外接的存储器。

参见图3，为本申请实施例提供的一种智能仪表信息采集系统的结构示意图。如图3所示，本申请实施例提供的一种智能仪表信息采集系统，包括智能电表、智能热水表、智能冷水表、智能气表、智能仪表信息采集设备、远程集抄后台、以太网服务器和用户终端。智能仪表信息采集设备通过采集模块采集智能电表、智能热水表、智能冷水表、智能气表的用户能源使用数据，并发送到第一控制模块，第一控制模块利用第一通信单元将用户能源使用数据发送到远程集抄后台，利用单向发送单元将用户能源使用数据发送到第二控制模块，第二控制模块利用第二通信单元将用户能源使用数据发送到以太网服务器，用户终端通过以太网服务器获取来自于第二控制模块的用户能源使用数据。

进一步的，用户终端也可以直接与智能仪表信息采集设备建立无线/有线连接，或者通过连接家庭能源管理终端获取用户能源使用数据。参见图4，为本申请实施例提供的另一种智能仪表信息采集系统的结构示意图。如图4所示，智能仪表信息采集设备的主芯片将采集的智能仪表的用户能源使用数据通过第一以太网口(即第一通信单元)发送到远程集抄后台，并将远程集抄后台的命令数据反馈至智能仪表；智能仪表信息采集设备的主芯片将采集的智能仪表的用户能源使用数据通过uart_txd发送到副芯片，副芯片通过第二以太网口发送到家庭能源管理终端，用户通过家庭能源管理终端可获得自己的用户能源使用数据。

本申请实施例中，主芯片和副芯片之间的数据传输方向为单向传输，主芯片的uart_txd和副芯片的uart_rxd之间还设置有光耦之间还设置有光耦，进一步防止副芯片对主芯片的数据访问，提高主芯片数据安全性；副芯片到第二以太网口，第二以太网口到家庭能源管理终端到用户终端，或第二以太网口到用户终端均优选为单向传输的数据传输方式，使用户终端接收来自副芯片的推送消息，而不能逐级访问到副芯片，保障了副芯片数据的安全性，进一步避免了主芯片数据被访问甚至篡改的可能性，保障了电力系统内网数据与外网数据的隔离效果，使用户既能够获取到自己的用户能源数据，又不会对电力系统内网的安全性造成威胁。副芯片持续以广播方式向家庭能源管理终端或用户终端发布实时用户能源使用数据，满足用户随时查看实时用户能源使用数据的需求，不接受用户终端或家庭能源管理终端的任何控制指令。第一以太网口和第二以太网口为完全物理隔离的以太网通信端口，分别由主芯片和副芯片独立控制。

根据上述实施例提供的智能仪表信息采集设备，本申请还提供了一种智能仪表信息采集方法。参见图5，为本申请实施例提供的一种智能仪表信息采集方法的流程示意图，具体包括以下步骤：

步骤s110：采集模块采集智能仪表记录的用户能源使用数据，并将用户能源使用数据发送到第一控制模块。

具体的，智能仪表信息采集设备的采集模块通过rs485线采集仪表记录的用户能源使用数据，并将全部用户能源使用数据传送至第一控制模块。

步骤s120：第一控制模块接收用户能源使用数据，并将用户能源使用数据发送到远程集抄后台。

具体的，第一控制模块接收用户能源使用数据，并将全部用户能源使用数据通过第一以太网口发送至远程集抄后台。

步骤s130：第一控制模块接收用户能源使用数据，并将用户能源使用数据发送到第二控制模块，其中，第一控制模块和第二控制模块的数据传输方向为单向传输。

具体的，第一控制模块接收用户能源使用数据后，还将用户能源使用数据通过单向传输接口uare_txd发送到第二控制模块。

步骤s140：第二控制模块接收用户能源使用数据，并将用户能源使用数据发送到用户终端。

具体的，第二控制模块接收用户能源使用数据后，通过第二以太网口将用户能源使用数据发送到用户终端，或将用户能源使用数据发送到以太网服务器，用户可利用用户终端从以太网服务器中获取用户能源使用数据，或将用户能源使用数据发送到家庭能源管理终端，用户可利用用户终端从家庭能源管理终端中获取用户能源使用数据。

由上述实施例可见，本申请提供的智能仪表信息采集设备，包括采集模块、第一控制模块和第二控制模块，采集模块与智能仪表通信连接，与第一控制模块连接；第一控制模块与远程集抄后台通信连接，与第二控制模块单向连接；第二控制模块与用户终端(或以太网服务器)通信连接。利用本申请提供的智能仪表信息采集设备中的采集模块，可采集智能仪表记录的用户能源使用数据，将用户能源使用数据通过第一控制模块发送到远程集抄后台和第二控制模块，使用户终端可从第二控制模块内获取用户能源使用数据。由于第一控制模块是通过单向发送单元向第二控制模块的单向接收单元发送数据，因此用户终端不能够通过第二控制模块访问第一控制模块的数据，实现了第一控制模块数据和第二控制模块数据相隔离，第一控制模块发送到远程集抄后台的用户能源使用数据不会受到与第二控制模块通信连接的用户终端影响，实现了在保障集抄系统数据安全性的基础上，用户可获取自己的用户能源使用数据。

智能仪表信息采集设备具有两个独立的上行网口，分别连接远程集抄后台和用户终端(或以太网服务器)。相互独立隔离的双芯片既满足了集抄系统的集抄需求，又能够让用户实时获取智能仪表的数据，符合集抄网络与其他网络安全隔离的需求。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。