大容量远距离无线数传模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无线数传模块，特别是一种大容量远距离无线数传模块，主要用于智能电表的数据抄读和管理。
【背景技术】
[0002]目前，在对电能表数据抄读和管理上，很多国家都在采用智能化的集中式抄表来取代原有的人工抄表。在现有的智能化集中抄表的方案中，多采用了诸如PLC、RS485、RF等本地通讯方式，其网络容量有限，通讯距离短，易受干扰，大都局限于一个变压器台区的覆盖范围和用户容量。现场用于数据采集的设备也会因此而变的数量庞大，增加了维护量和设备成本。为了解决现有集中式抄表方案中网络容量小、通讯距离短、易受干扰的问题，并提高对电力用户的大容量、大数据的管理能力，需要开发一款能传输距离远、网络容量大、抗干扰的远传无线模块。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是:针对上述存在的问题提供一种全球频段免费的大容量远距离无线数传模块，以解决现有技术中网络容量小、通讯距离短、易受干扰的问题。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:大容量远距离无线数传模块，其特征在于:它包括通讯接口、微控制器单元、无线通讯模块、双天线单元、存储单元和电源单元，其中，
[0005]通讯接口，分别与电表和微控制器单元相连，用于实现电表和微控制器单元的交互；
[0006]微控制器单元，分别与通讯接口、无线通讯模块和存储单元相连，一方面获取通讯接口传输过来的电表数据，解析后发送至无线通讯模块，另一方面接收无线通讯模块发送过来的数据，并经通讯接口传输至电表；同时，与存储单元交互进行数据的存储和读取；
[0007]无线通讯模块，分别与微控制器单元和双天线单元相连，一方面接收微控制器单元发送过来的数据，加密后发送至双天线单元，另一方面接收双天线单元发送过来的数据，解密后发送至微控制器单元；
[0008]双天线单元，内置两根天线，用于发送和接收信号，实现与网关或集中器的空中无线数据交互；
[0009]存储单元，与微控制器单元相连以供其存储和读取数据；
[0010]电源单元，分别与微控制器单元、无线通讯模块和存储单元相连，并为它们提供工作电压。
[0011]所述无线数传模块还包括与微控制器单元相连、用于通讯指示的指示灯单元，该指示灯单元同时与为其提供工作电压的电源单元相连。
[0012]所述电源单元的输入端与通讯接口相连，由通讯接口为电源单元提供输入电压。
[0013]所述无线通讯模块通过RF输入输出口与双天线单元相连。
[0014]所述无线通讯模块采用美国On-Ramp无线技术公司生产的型号为ULPU100的无线通讯模块。
[0015]本实用新型的有益效果是:1、本实用新型整合了存储单元和内置两个天线的双天线单元，不仅增强了网络容量，而且提高了传输距离。2、无线通讯模块采用美国On-Ramp无线技术公司生产的型号为ULPU100的无线通讯模块，遵循IEEE 802.15.4k协议，通过双天线单元，实现对电能表数据的集中式采集和管理，其所具有的高达172dB的链路预算，可以将传输距离提高到1km ;并且微控制器单元、无线通讯模块、存储单元增强了对大容量网络所需的资源，可以将网络容量扩大到5000个节点，从而使得集中抄表方案不在局限一个台区的范围和容量。同时，无线通讯模块具有DSSS扩频技术，具有非常强的抗干扰能力。从而可以解决网络容量小、通讯距离短、易受干扰问题等现有的技术屏障。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的原理框图。
[0017]图2是本实用新型中通讯接口的电路原理图。
[0018]图3是本实用新型中微控制器单元的电路原理图。
[0019]图4是本实用新型中无线通讯模块的电路原理图。
[0020]图5是本实用新型中双天线单元的电路原理图。
[0021]图6是本实用新型中存储单元的电路原理图。
[0022]图7是本实用新型中电源单元的电路原理图。
[0023]图8是本实用新型中指示灯单元的电路原理图。
【具体实施方式】
[0024]如图1所示，本实施例包括通讯接口 1、微控制器单元2、无线通讯模块3、双天线单元4、存储单元5、电源单元6和指示灯单元7。
[0025]如图2所示，所述通讯接口 I分别与电表和微控制器单元2相连，用于实现电表和微控制器单元2的交互。
[0026]如图3所示，所述微控制器单元2分别与通讯接口 1、无线通讯模块3、存储单元5和指示灯单元7相连，一方面获取通讯接口 I传输过来的电表数据，解析后发送至无线通讯模块3，另一方面接收无线通讯模块3发送过来的数据，并经通讯接口 I传输至电表；同时，与存储单元5交互进行数据的存储和读取，与指示灯单元7交互，实现通讯指示。本例中，所述微控制器单元2由单片机U5 (型号STM32R)51K8T6)及其外围电路组成。U7工作于CMOS模式，电源电压低于2.7V时复位。
[0027]如图4所示，所述无线通讯模块3分别与微控制器单元2和双天线单元4相连，一方面接收微控制器单元2发送过来的数据，加密后发送至双天线单元4，另一方面接收双天线单元4发送过来的数据，解密后发送至微控制器单元2 ;所述无线通讯模块3通过RF输入输出口与双天线单元4相连；本例中，所述无线通讯模块3 (U2)采用美国On-Ramp无线技术公司生产的型号为ULPU100的无线通讯模块，符合IEEE 802.15.4k协议，具有DSSS扩频技术，高接收灵敏度，完成数字、模拟信号的转换，用于实现远距离无线通讯。
[0028]如图5所示，所述双天线单元4内置两根天线(P2、P3，型号为1001013)，用于发送和接收信号，实现与网关或集中器的空中无线数据交互。
[0029]如图6所示，所述存储单元5(U10，型号为MX25L4006EM11-12G)与微控制器单元2相连以供其存储和读取数据；
[0030]如图7所示，所述电源单元6分别与微控制器单元2、无线通讯模块3、存储单元5和指示灯单元7相连，并为它们提供工作电压；本例中，所述电源单元6采用型号为AP2213D_3.3TRE1的直流电源稳压芯片，其输入端与通讯接口 I相连，由通讯接口 I为电源单元6提供输入电压。
[0031]如图8所示，所述指示灯单元7 (包括V1、V2、V3)分别与微控制器单元2和电源单元6相连，用于通讯指示。本例中，V2为本地灯，指示灯为红色；指示灯常亮表示模块与表计通信正常，熄灭表示通信异常。Vl为网络状态灯，指示灯为绿色；熄灭表示:System Manager not started(系统管理器未启动)；常亮表不:System Manager hasbeen started, Startup sequence complete.Waiting for network enter command (系统管理器已经启动，启动序列完成。等待网络输入命令)；2秒快闪一次表示:Scanning fornetwork(搜索网络)；200毫秒均勾闪烁一次表不:Network joined successfully(入网成功)。V3为数据灯:指示灯为红色；模块与集中器/网关之间有数据收发，快速闪烁一秒。
[0032]本实施例的工作原理为:
[0033]抄表时，微控制器单元2通过通讯接口 I获取电表数据，协议解析后发送给无线通讯模块3，无线通讯模块3通过数模转换和扩频技术将电表数据加密后发送到双天线单元4，并选择一个信号质量好的天线发送到网关或集中器端，从而获取电能表的用电量，实现集中式远距离无线抄表。
[0034]反之，网关或集中器向电表下发数据时，双天线单元4接收网关或集中器的信号后，传输给无线通讯模块3解密后发送给微控制器单元2，然后经通讯接口 I传输至电表。
【主权项】
1.一种大容量远距离无线数传模块，其特征在于:它包括通讯接口(I)、微控制器单元(2)、无线通讯模块(3)、双天线单元(4)、存储单元(5)和电源单元￠)，其中， 通讯接口(I)，分别与电表和微控制器单元(2)相连，用于实现电表和微控制器单元(2)的交互； 微控制器单元(2)，分别与通讯接口(I)、无线通讯模块(3)和存储单元(5)相连，一方面获取通讯接口(I)传输过来的电表数据，解析后发送至无线通讯模块(3)，另一方面接收无线通讯模块(3)发送过来的数据，并经通讯接口(I)传输至电表；同时，与存储单元(5)交互进行数据的存储和读取； 无线通讯模块(3)，分别与微控制器单元(2)和双天线单元(4)相连，一方面接收微控制器单元(2)发送过来的数据，加密后发送至双天线单元(4)，另一方面接收双天线单元(4)发送过来的数据，解密后发送至微控制器单元(2); 双天线单元(4)，内置两根天线，用于发送和接收信号，实现与网关或集中器的空中无线数据交互； 存储单元(5)，与微控制器单元(2)相连以供其存储和读取数据； 电源单元(6)，分别与微控制器单元(2)、无线通讯模块(3)和存储单元(5)相连，并为它们提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的大容量远距离无线数传模块，其特征在于:所述无线数传模块还包括与微控制器单元(2)相连、用于通讯指示的指示灯单元(7)，该指示灯单元同时与为其提供工作电压的电源单元(6)相连。
3.根据权利要求1或2所述的大容量远距离无线数传模块，其特征在于:所述电源单元(6)的输入端与通讯接口⑴相连，由通讯接口(I)为电源单元(6)提供输入电压。
4.根据权利要求1或2所述的大容量远距离无线数传模块，其特征在于:所述无线通讯模块(3)通过RF输入输出口与双天线单元(4)相连。
5.根据权利要求1或2所述的大容量远距离无线数传模块，其特征在于:所述无线通讯模块(3)采用美国On-Ramp无线技术公司生产的型号为ULPU100的无线通讯模块。
【专利摘要】本实用新型涉及大容量远距离无线数传模块。目的在于提供一种全球频段免费的大容量远距离无线数传模块，以解决现有技术中网络容量小、通讯距离短、易受干扰的问题。方案：大容量远距离无线数传模块，包括通讯接口、微控制器单元、无线通讯模块、双天线单元、存储单元和电源单元；通讯接口分别与电表和微控制器单元相连；微控制器单元分别与通讯接口、无线通讯模块和存储单元相连；无线通讯模块分别与微控制器单元和双天线单元相连；双天线单元，内置两根天线，用于发送和接收信号；存储单元，与微控制器单元相连以供其存储和读取数据；电源单元，分别与微控制器单元、无线通讯模块和存储单元相连。实用新型用于智能电表的数据抄读和管理。
【IPC分类】G08C17-02
【公开号】CN204537418
【申请号】CN201420866458
【发明人】周良璋, 张向程, 王刚, 侯培民, 赵小进, 杭华, 陈礼恭, 杨州宇, 程吉, 张建超, 刘光跃, 王智, 李化义, 许葛岚, 董茂, 戴韧
【申请人】杭州海兴电力科技股份有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2014年12月30日