一种基于宽带电力线载波通讯技术的用电信息采集模块的制作方法

本发明涉及的是一种基于宽带电力线载波通讯技术的用电信息采集模块，属于用电信息采集领域。

背景技术：

目前，国内现有的电力用户抄表系统在从电表或采集终端到抄表集中器的本地通信方式上，大都采取的是485布线、窄带低频电力线载波或无线的通信方式，这些抄表系统或者是施工量太大，不方便大范围实施（如485布线）；或者是受电力线负载特性的影响较大，而造成通信信道的不稳定不可靠（如窄带低频电力线载波），它们的共同弱点都是带宽过窄、速率过低、实时性差、不能实现双向快速通信等，因此已建系统的实用化程度低，无法满足供电公司建设用电信息一体化采集平台的需求，更不能满足用电预付费、断复电和防窃电等更高层面上的管理需求，因此，供电公司要打造适合于各层面、各专业共享的用电信息一体化采集平台，能够满足线损的统计与计算、供电用户用电负荷曲线分析和异常用电情况查询，实现对电力用户的远程通断电控制和预付费管理等更高的管理需求，就必须升级智能电网用电信息采集系统的通信方式，以确保系统的数据通信是实时的、快速的、可靠的、稳定的；而如同其它工商业用户信息与控制网络一样，网络宽带化将是是智能电网用电信息采集系统发展的必然方向；低压电力线宽带通信技术指载波信号频率范围>1mhz的低压电力线载波通信，低压电力线宽带通信占用频带宽，数据传输速率高，数据容量大，双向传输，无需另外铺设通信线路，安装方便、可以方便地将电力通信网络延伸到低压用户侧，实现对用户电表的数据采集和控制，适应性好。

技术实现要素：

本发明提出的是一种基于宽带电力线载波通讯技术的用电信息采集模块，其目的是将宽带载波通讯技术应用在用电信息采集系统中，确保抄表数据的通信成功率和准确率。

本发明的技术解决方案：一种基于宽带电力线载波通讯技术的用电信息采集模块，其结构包括电源单元、宽带载波信号耦合单元、宽带载波信号接收单元、宽带载波信号处理单元、宽带载波信号放大单元、红外通讯单元、rs485通讯单元；其中，电源单元的电源输出端与宽带载波信号处理单元、宽带载波信号放大单元、红外通讯单元和rs485通讯单元的电源输入端相连；宽带载波信号耦合单元的信号输出端与宽带载波信号接收单元的信号输入端相连；宽带载波信号耦合单元的信号输入端与宽带载波信号放大单元的信号输出端相连；宽带载波信号接收单元的信号输入输出端与宽带载波信号处理单元的第一信号输入输出端相连；宽带载波信号放大单元的信号输入输出端与宽带载波信号处理单元的第二信号输入输出端端相连；红外通讯单元的信号输入输出端与宽带载波信号处理单元的第三信号输入输出端相连；rs485通讯单元的信号输入输出端与宽带载波信号处理单元的第四信号输入输出端相连。

本发明的优点：

1）基于宽带载波通讯技术较高频率的载波信号，可以有效避开电力线上的低频段干扰信号，实现通讯的可靠性和稳定性；

2）基于宽带载波通讯技术的通信速率高，毫秒级时间内即完成数据传输，保证用电信息采集系统的抄通率；

3）基于宽带载波通讯具备的自动路由选址和中继组网机制，可以更好的满足端到端的用电信息采集通信方案。

附图说明

附图1是基于宽带电力线载波通讯技术的用电信息采集模块结构框图。

附图2是宽带载波信号耦合单元与宽带载波信号接收单元和宽带载波信号放大单元信号连接图。

附图3是宽带载波信号处理单元与宽带载波信号接收单元和宽带载波信号放大单元信号连接图。

附图4是宽带载波信号处理单元与rs485通讯单元和红外通讯单元信号连接图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于宽带电力线载波通讯技术的用电信息采集模块，其结构包括电源单元、宽带载波信号耦合单元、宽带载波信号接收单元、宽带载波信号处理单元、宽带载波信号放大单元、红外通讯单元、rs485通讯单元；其中，电源单元的电源输出端与宽带载波信号处理单元、宽带载波信号放大单元、红外通讯单元和rs485通讯单元的电源输入端相连；宽带载波信号耦合单元的信号输出端与宽带载波信号接收单元的信号输入端相连；宽带载波信号耦合单元的信号输入端与宽带载波信号放大单元的信号输出端相连；宽带载波信号接收单元的信号输入输出端与宽带载波信号处理单元的第一信号输入输出端相连；宽带载波信号放大单元的信号输入输出端与宽带载波信号处理单元的第二信号输入输出端端相连；红外通讯单元的信号输入输出端与宽带载波信号处理单元的第三信号输入输出端相连；rs485通讯单元的信号输入输出端与宽带载波信号处理单元的第四信号输入输出端相连。

所述的电源单元包括电源acdc转换电路、保护电路、滤波电路。

所述宽带载波信号耦合单元包括电力线高通滤波器及其保护电路；如图2所示，宽带载波信号耦合单元的信号输出端包括rx1+端口和rx1-端口，宽带载波信号耦合单元的信号输入端包括tx1+端口和tx1-端口；宽带载波信号耦合单元的tx1+端口和tx1-端口与宽带载波信号放大单元的信号输出端相连；宽带载波信号耦合单元的rx1+端口和rx1-端口与宽带载波信号接收单元的信号输入端相连。

所述的宽带载波信号接收单元包括带通滤波器及其外围电路；宽带载波信号接收单元的信号输入端包括rx1+端口和rx1-端口，宽带载波信号接收单元的信号输出端包括rx+端口和rx-端口；宽带载波信号接收单元的rx1+端口和rx1-端口与宽带载波信号耦合单元的rx1+端口和rx1-端口对应相连；宽带载波信号接收单元的rx+端口和rx-端口与宽带载波信号处理单元的rx+端口和rx-端口对应相连。

所述的宽带载波信号处理单元包括主控mcu以及外围电路，主控mcu集成了arm系列高性能处理器和调制解调部分，数字和模拟共用一个处理器，外围主要包括norflash存储器，主要存储系统软件和路由信息等参数；宽带载波信号处理单元包括信号输入端的rx+端口、rx-端口、rxd1端口、rxd2端口；信号输出端tx+端口、tx-端口、txd1端口、txd2端口、rst1端口；宽带载波信号处理单元的信号输入端rx+端口和rx-端口与宽带载波信号接收单元的的信号输出端rx+端口和rx-端口对应相连；宽带载波信号处理单元的信号输入端rxd1端口与rs485通讯单元的信号输出端相连；宽带载波信号处理单元的信号输入端rxd2端口与红外通讯单元的信号输出端相连；宽带载波信号处理单元的信号输出端tx+端口和tx-端口与宽带载波信号放大单元的信号输入端tx+端口和tx-端口相连；宽带载波信号处理单元的信号输出端txd1端口和rst1端口与rs485通讯单元的信号输入端相连；宽带载波信号处理单元的信号输出端txd2端口与红外通讯单元的信号输入端相连；宽带载波信号处理单元的信号输入端rxd2端口与红外通讯单元的信号输出端相连；宽带载波信号处理单元的信号输入端rxd1端口与rs485通讯单元的信号输出端相连。

所述主控mcu优选型号为hi3911tv；所述arm系列高性能处理器的优选型号为hi3911v100；所述norflash存储器的优选型号为w25q80dvssig。

所述的宽带载波信号放大单元采用的是intersil的高性能vsdl多通道差分放大器，优选型号为isl1539irz；所述的红外通讯单元包括远红外接收部分和远红外发送部分；红外通讯单元作为电力线宽带载波通讯ii型采集器的一种上行通讯方式，支持ii型采集器与手持通讯设设备进行参数设置和数据查询。

所述的rs485通讯单元采用高性能rs485收发器，最大通讯速度达到10mbps；所述高性能rs485收发器的优选型号为sn65hvd11dr。

基于宽带电力线载波通讯技术的用电信息采集模块，利用宽带载波的高速通讯技术，在毫秒级即可完成电能表数据的采集，然后将采集的数据发送给上行宽带通讯设备，一个台区轮抄时间在10分钟以内，保证了用电信息采集系统的抄通率。

基于电力线宽带载波通讯的ii型采集器采用的通讯频段为2m-12mhz，较高频率的载波信号，可以有效避开电力线上的低频断干扰信号，实现通讯的可靠性和稳定性，同时离散的信号采样，也可以有效避开高频段的干扰信号。

基于电力线宽带载波通讯的ii型采集器，最大可以支持15级中继，相对与窄带载波通讯，可以通过自动路由选址和中继组网机制，大大提高载波通讯的距离，优化整个载波网络拓扑。