用于电力能效监测系统的长距离红外通讯模块的制作方法

本发明涉及的是用于电力能效监测系统的长距离红外通讯模块，属于电力能效监测领域。

背景技术：

目前电力能效监测系统中能效集中器对电表的电量采集大都采用有线rs485的通信方式，这种有线方式在现场施工时极为不方便，普通红外通讯一般在3~5米的通讯距离。本发明所涉及的长距离红外通讯模块可克服以上缺点，在25米距离里可有效通讯，在现场大多数配电房内可不受室内距离的限制，实现与电表有效的红外通讯。

技术实现要素：

本发明提出的是一种用于电力能效监测系统的长距离红外通讯模块，其目的旨在克服有线通讯和普通红外通讯距离近的缺点，在25米距离里可有效通讯，在现场大多数配电房内可不受室内距离的限制，实现与电表有效的红外通讯。

本发明的技术解决方案：用于电力能效监测系统的长距离红外通讯模块，包括红外发射单元、红外接收单元、光学传输单元；其中，红外发射单元的发射端与光学传输单元相对放置，光学传输单元与红外接收单元的接收端相对放置。

本发明的优点:与普通红外通讯模块相比，接收灵敏度更高，发送功率更强，通讯距离更远，有效通讯距离可达25米，可在各种配电房中灵活使用，不局限于距离的影响。

附图说明

附图1是长距离红外通讯模块的原理框图。

附图2是增强型红外发射单元的结构示意图。

附图3是增强型红外接收单元中红外接收子单元的分布图。

附图4是红外接收子单元的结构示意图。

附图5是光学传输单元的结构示意图。

具体实施方式

对照附图1，用于电力能效监测系统的长距离红外通讯模块，其结构包括红外发射单元、红外接收单元、光学传输单元；其中，红外发射单元的发射端与光学传输单元相对放置，光学传输单元与红外接收单元的接收端相对放置。

所述光学传输单元包括红外滤镜和菲涅尔透镜；红外滤镜紧贴菲涅尔透镜；外层为红外滤镜，内层是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜面向红外发射单元和红外接收单元；红外滤镜、菲涅尔透镜为二合一的结构整体，红外滤镜、菲涅尔透镜之间无缝隙，光线通过红外滤镜后直接进入菲涅尔透镜；红外滤镜能再阻挡过滤可见光通过的同时允许红外线通过，使用它便能够在可见光与红外线混合的光线环境中将红外效果分离出来，从而减少红外以外其他光谱的干扰；菲涅尔透镜能使发散的红外光线向中间集中，聚集红外能量，从而增强长距离红外通讯模块的接收灵敏度；菲涅尔透镜作为红外线的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多，克服了普通的凸透镜边角变暗、模糊的缺点。

所述的红外发射单元包括若干组的红外发射管使之输出较高的发射功率，优选5组红外发射管，每组优选为2个红外发射管，所述红外发射管发射波长940nm，每只红外发射管最大发射电流if=100ma，总发射电流为2×5×100ma=1000ma；而且可根据不同输出功率的要求，增加或减少红外发射管的数量，如增加到10组，每组为2个红外发射管，使之输出更高的发射功率。

所述的红外接收单元，包括若干个红外接收子单元，若干个红外接收子单元分布在长距离红外通讯模块内部的不同位置，能接收到不同方位角度的红外信号，使接收范围更广；红外接收子单元采用并联的方式，任意一个红外接收子单元接收到红外信号，红外通讯模块就能有效的工作；优选8个红外接收子单元。

所述红外接收子单元（如图4），包括红外光电二极管、自动增益调节电路、带通滤波器、控制电路、信号解调电路；其中，红外光电二极管与自动增益调节电路的第一信号输入端相连，自动增益调节电路的第一信号输出端与带通滤波器的信号输入端相连,带通滤波器的第一信号输出端与信号调解电路的第一信号输入端相连，带通滤波器的第二信号输出端与控制电路的信号输入端相连，控制电路的第一信号输出端与自动增益调节电路的第二信号输入端相连，控制电路的第二信号输出端与信号解调电路的第二信号输入端相连；红外接收子单元工作时，给红外光电二极管加反向偏压，从获得高的灵敏度，把红外光信号转换为电信号；电信号再传输到自动增益调节电路（agc），得到较大的输入信号，其中自动增益调节电路的增益可根据输入信号的幅度大小自动调节增益，输出合适的信号幅度；输出的信号再经过带通滤波器滤波，最后经过信号解调电路解调输出数字信号。

所述红外发射单元把主机传送过来的电信号转为红外信号发射出去，红外接收单元把接收到的红外信号号转为电信号，光学传输单元使通过的发散红外信号聚焦，使红外信号的强度增强；长距离的红外通讯模块可与一个远距离处的外部红外设备进行无线通讯，红外发射单元的强功率红外信号经过透镜后在有效区域内功率再次增强，经过长距离空间传输，被外部红外设备有效接收；外部红外设备的发射回来的红外信号，经过长距离的空间传输信号衰减较大，但进入透镜后信号将聚焦增强，能够有效被红外接收单元所接收并识别。

在电力能效监测系统中，许多电表或终端都带有红外通讯口，通常的查询手段是用手持设备近距离地查询电表或终端地电量等数据，但通讯距离一般不会超过5米，如要查询配电房里多个设备，这种方式将会不便。

如果采用本发明的长距离红外通讯模块，可在远距离地位置（25米内），只要调整红外通讯的方向，便可方便地获取电量等数据；如配合其他无线通讯设备上报主台，在电表的远处的柜子或墙壁上安装长距离红外通讯模块，便可在主台实时查询电量等信息。

技术特征：

技术总结
本发明是用于电力能效监测系统的长距离红外通讯模块，其结构包括红外发射单元、红外接收单元、光学传输单元；其中，红外发射单元的发射端与光学传输单元相对放置，光学传输单元与红外接收单元的接收端相对放置。优点：与普通红外通讯模块相比，接收灵敏度更高，发送功率更强，通讯距离更远，有效通讯距离可达25米，可在各种配电房中灵活使用，不局限于距离的影响。

技术研发人员：杨飞;卜文斌
受保护的技术使用者：南京新联电能云服务有限公司
技术研发日：2017.07.24
技术公布日：2017.09.29