一种电力专网无线通讯装置的制作方法

本实用新型属于配电网远程终端通讯技术领域，具体涉及一种电力专网无线通讯装置。

背景技术：

国家能源局发布《配电网建设改造计划（2015-2020年）》后，全国的配电网改造升级明显加速，各类终端接入需求不断增多，对通信的需求也明显提高。

城市中配电网终端（10kV以下电压的电力二次设备）随供电线路从变电站延伸扩散到小区、工厂。数万个配点网终端数量多、分布散、工作环境差。如何使得布置在供电局机房的电力控制系统能和这些毛细血管般密布的电力终端点进行通信，成为制约智能电网发展的一个难题。

依据《DL/T 814-2013 配电自动化系统技术规范》，通信方式主要包括光纤专网、配电线载波、无线公网和无线专网。

光纤专网铺设维护困难，无线成为必然选择。城市内施工困难，面临市政审批和居民的重重阻力，施工流程繁复，工期长。同时铺设有线的人力物力成本很高，后期维护困难。

电力线载波通信即利用电力线作为信息传输媒介进行数据传输。但是电力线载波通讯存在以下缺点：配电变压器对电力载波信号有阻隔作用；三相电力线见有很大的信号损失（10dB-30dB）；电力线存在本身固有的脉冲干扰等使得不适宜大规模使用。

短距离无线通信技术(2.4GHz)受环境影响大，无法大规模推广。短距离无线通信技术传输距离有限，空口安全性低，极易受蓝牙、无线路由器等民用设备干扰，仅适用于非安全业务在室内的应用，无法满足城区大范围内的高安全电力业务需求。

智能电网的发展对配用电通信产生了巨大需求，为此，国家电网公司普遍租用运营商GPRS/2G/3G公网进行通信，一定程度上满足了配用电通信的需求。但使用运营商网络，存在安全风险高、可控性低、故障处理缓慢等问题，且租费昂贵，导致运营成本居高不下。

伴随着通信技术的迅猛发展，第四代(4G)无线通信技术的出现为摆脱智能电网建设困境带来了契机。无线宽带专网既能摆脱有线通信受限于环境结构的困境，又能克服2/3G公网性能、资源无法满足业务需求的弊端，成为了智能配网的首选通信技术。

无线专网McwILL、TD-LTE230均为国内自主开发的专用网络，但均只有少数厂商做外围支持，产业链支撑能力有限。

为了解决上述问题，CN204229614U公开了一种电力专网无线通讯装置。这种通讯装置包括CPU处理器以及分别与CPU处理器连接的选择开关模块、电源模块、通信模块、ZigBee模块和DC-DC模块，以及电力规约处理模块；本实用新型提供的电力专网无线通信装置通过RS232/RS485串口与ZigBee模块即无线局域网络之间的互联互通，实现了无线局域网内数据采集传输与控制，在协议上采用ZigBee数据传输协议；具有网内数据采集、监控传输等功能。但是RS232/RS485串口虽是《DL/T 721-2013配电自动化远方终端》规定的必备功能，但传输速度慢，容易收到干扰；ZigBee技术属于短距离无线通信技术，传输距离有限，安全性低。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本实用新型提供了一种电力专网无线通讯装置。本实用新型电力专网无线通讯装置在满足《DL/T 814-2013 配电自动化系统技术规范》和《DL/T 721-2013配电自动化远方终端》的相关标准，数据处理速度快；无线/有线传输速度快；数据经过加密，安全性好。

一种电力专网无线通讯装置，包含微控制器、晶振模块、RS485接口模块、RS232接口模块、1.8G无线模块、电源模块、存储模块、CAN总线接口模块；所述微控制器用于RS485接口模块、RS232接口模块、1.8G无线模块和CAN总线接口模块的通信；所述晶振模块用于提供稳定地运行频率；所述电源模块用于向通讯装置提供电源；所述存储模块用于存储运行程序和信息。

优选地，还包括复位模块；所述复位模块用于在通讯装置出现故障时能够恢复初始状态。

优选地，所述微控制器为带有浮点运算单元并支持DSP指令的微控制器。

优选地，所述CAN总线接口模块为设置有光电隔离器的CAN总线接口模块。

优选的，还包括与1.8G无线模块相连的天线；所述天线上设置有避雷设施。

优选的，所述微控制器为STM32F4微控制器，基于ARM Cortex-M4F内核，功耗低；具有浮点运算单元，该单元支持所有ARM单精度数据处理器指令和数据类型，支持一套DSP指令，可实现高效的信号处理和复杂的算法执行；具有硬件加密单元，能实现AES 128、192、256、Triple DES、HASH（MD5, SHA-1）以及HMAC的硬件加速，性能出色， AES-256加密速度最高达到149.33Mbytes/s；内部具有两个bxCAN总线模块，比特率高达1Mb/s 。bxCAN是基本扩展CAN（Basic Extended CAN）的缩写，它支持CAN2.0A和CAN2.0B协议。利用STM32F4内嵌的bxCAN总线模块作为CAN的控制器，减少硬件电路的复杂性，从而提高通讯的可靠性。

优选的，所述CAN总线接口模块包含CAN总线收发器TJA1051T芯片和光电隔离器6N137芯片。

可替代的，所述CAN总线接口模块包含CAN总线收发器TJA1051T/E芯片和光电隔离器6N137芯片。

优选的，所述1.8G无线模块为SIM7600CE模块；所述SIM7600CE模块，支持 LTE-TDD/LTE-FDD/HSPA+/TD-SCDMA/EVDO和GSM/GPRS/EDGE等频段, 支持LTE CAT4（下行速度为150Mbps）。

与现有技术相比，本实用新型电力专网无线通讯装置有如下有益效果：

1、本实用新型电力专网无线通讯装置采用STM32F4微控制器，具有浮点运算单元，该单元支持所有ARM单精度数据处理器指令和数据类型，支持一套DSP指令，可实现高效的信号处理和复杂的算法执行。

2、本实用新型电力专网无线通讯装置采用SIM7600CE模块进行1.8G无线传输，无线传输速度快。

3、本实用新型电力专网无线通讯装置采用STM32F4微控制器内部具有两个bxCAN总线模块，比特率高达1Mb/s;高速ATJ1050T芯片为CAN总线收发器，有线传输速度快。

4、本实用新型电力专网无线通讯装置采用STM32F4微控制器具有硬件加密单元，能实现AES 128、192、256、Triple DES、HASH（MD5, SHA-1）以及HMAC的硬件加速，数据经过加密，安全性好。

附图说明

图1为本实用新型电力专网无线通讯装置的系统硬件结构框图；

图2为本实用新型电力专网无线通讯装置实施例一的CAN接口模块电路图；

图3为本实用新型电力专网无线通讯装置实施例二的CAN接口模块电路图；

图4位CAN总线收发器ATJ1501芯片结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

实施例一：

如图1所示，一种电力专网无线通讯装置，包含微控制器、晶振模块、RS485接口模块、RS232接口模块、1.8G无线模块、电源模块、存储模块、CAN总线接口模块；微控制器用于RS485接口模块、RS232接口模块、1.8G无线模块和CAN总线接口模块的通信；晶振模块用于提供稳定的运行频率；电源模块用于向通讯装置提供电源；存储模块用于存储运行程序和信息。

还包括复位模块；复位模块用于在通讯装置出现故障时能够恢复初始状态。

微控制器为带有浮点运算单元并支持DSP指令的微控制器。

CAN总线接口模块为设置有光电隔离器的CAN总线接口模块。

还包括与1.8G无线模块相连的天线；天线上设置有避雷设施。

使用时，微控制器STM32F4通过串口与配电自动化终端的处理器相连，接收配电自动化终端处理器发送的信息，将接收的信息存储在存储装置中并通过1.8G无线模块发送到配电主站；当工作人员巡检时，微控制器STM32F4通过内置的bxCAN模块发送信息，信息先后经过光电隔离器6N137、CAN总线收发器TJA1051T芯片和CAN总线接口被发送到工作人员的设备中。

图2为实施例一的CAN接口模块电路图。其中CAN总线收发器TJA1051T芯片的8号引脚S与微控制器STM32F4芯片的PA1引脚相连，用于选择工作模式。引脚S低电平选择正常模式；高电平选择静音模式，此时发送器被禁用。5号引脚n.c悬空。D3、D4为TVS二极管（瞬态抑制二极管），用于保护ATJ1051T芯片不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击；C6、C7、C8为滤波电容，用于去除线路中的高频扰动。

实施例一采用微控制器STM32F4和CAN总线收发器TJA1051T芯片实现。

与现有技术相比，本实用新型电力专网无线通讯装置的有益效果满足《DL/T 814-2013 配电自动化系统技术规范》和《DL/T 721-2013配电自动化远方终端》的相关标准，数据处理速度快；无线/有线传输速度快；数据经过加密，安全性好。

实施例二

图3位实施例二的CAN接口模块电路图。实施例二和实施例一的区别在CAN总线收发器芯片换为TJA1051T/E。TJA1051T/E芯片比TJA1051T芯片增加了一个关闭模式。

TJA1051T/E的8号引脚S与微控制器STM32F4芯片的PA1引脚相连，5号引脚EN与微控制器STM32F4的PA4引脚相连。引脚S低电平且引脚EN高电平时选择正常模式；引脚S高电平且引脚EN高电平时选择静音模式；当引脚EN低电平时选择关闭模式，此时整个收发器被禁用。

使用TJA1051T/E能够在微控制器不需要CAN通信时节省功率，降低功耗。

实施例二采用微控制器STM32F4和CAN总线收发器TJA1051T/E芯片实现。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。