一种基于双数据采集电路的售电装置的制作方法

本实用新型属于电力通信技术领域，具体涉及一种基于双数据采集电路的售电装置。

背景技术：

电力供应是社会经济建设以及人们生产生活的基础保障，为社会经济发展提供原动力。尤其随着工业生产的加快，用电量增加，电力需求快速增长。目前随着智能电网的深入研发，旨在将先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术和控制技术与物理电网高度集成形成新型电网，使其能够满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性，实现安全可靠的电力供应。

目前在电力行业中，随着越来越多的测量传感器的投入使用，基于对这些传感器采集的数据进行检测分析确保售电装置的安全稳定。但是现有技术中这些传感器一旦出现问题或者在传感器上传数据的中间链路中出现问题，不方便维修更换，同时若电源出现故障则装置不能工作，势必会带来售电装置的不安全因素，进而可能造成不必要的损失。因此确保传感器采集电路的安全稳定具有很重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中的售电装置只提供一套数据采集模块以及当电源出现故障，没有备份电源的缺陷，提供一种基于双数据采集电路的售电装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于双数据采集电路的售电装置，其特征是，包括：用于连接前端数据采样传感器的第一RS485集线器和第二RS485集线器；用于选择第一RS485集线器或者第二RS485集线器投入工作的集线器切换控制模块；用于提供主电源的主电源模块、用于提供备用电源的备用电源模块、当主电源出现故障时切换到备用电源的电源切换模块；用于控制集线器切换以及处理采集模块上报数据的主控制器；用于为用户提供售电服务的售电模块；用于售电装置与后台服务器通信的 GPRS通信模块；

所述第一RS485集线器和第二RS485集线器均与主控制的输入端连接用于将采集到的数据传输到主控制器；所述集线器切换控制模块的控制输入端连接主控制器的一个输出端口；所述电源切换模块为售电装置中的其它模块提供电源，所述售电模块和GPRS模块都与主控制模块连接。

进一步地，所述集线器切换控制模块包括保险丝F1、三极管Q2、电阻R6、稳压二极管D1、二极管D2和继电器K1，三极管Q2的基极为切换控制电路的输入端，三极管Q2的发射极通过电阻R6接地，三极管Q2的集电极连接继电器K1的8号引脚、稳压二极管 TVS1的阳极和二极管D1的阳极，继电器K1的公共触点引脚连接稳压二极管D1的阴极和二极管D2的阴极并且通过保险丝连接到+24V 电源端，继电器K1的电源端通过保险丝连接到+24V电源端，继电器K1的常闭触点连接与第一集线器的电源输出端连接，继电器K1 的常闭触点连接与第集线器的电源端连接的电源输出端连接。

再进一步地，所述切换控制电路包括：光电耦合器U1、发光二极管D3、电阻R2、三极管Q3、电阻R8、电阻R1、电阻R5、PMOS 管Q1和电阻R7，三极管Q3的基极连接主控制器的输出端，三极管 Q3的发射极通过电阻R8连接GND，三极管Q3的集电极连接光电耦合器U1的输入端的负极，所述光电耦合器U1的输入端的正极通过电阻R2连接到发光二极管D3的阴极，所述发光二极管D3的阳极连接到+5V电源电压，所述光电耦合器U1输出端的正极通过电阻 R1连接到+5V电源电压，所述光电耦合器U1输出端的负极通过电阻R5连接到地GND，所述光电耦合器U1输出端的正极连接到PMOS 管Q1的S极，PMOS管Q1的G极通过电阻R7连接到地GND；

PMOS管Q1的D极通过电阻R3连接到三极管Q2的基极，所述三极管Q2的基极通过电阻R4连接到地GND；

所述PMOS管Q1的G极通过电阻R10连接到地GND且PMOS 管Q1的G极连接三极管Q4的发射极，三极管的Q4的集电极连接 +5V电源电压，且三极管的Q4的基极连接按键的一端，且按键的另一端通过R9连接到+5V电源电压。

进一步地，还包括与用于存储数据的存储模块、用于确定售电装置位置的定位模块和用于检测到异常实现报警的报警模块连接的从控制器，所述从控制器与主控制器连接实现通信。

进一步地，所述第一RS485集线器或者第二RS485集线器采用的是康耐德RS485集线器，型号是C2000-C2-SHK0401-BB1。

进一步地，所述主控制器和从控制器均采用型号为S3C4510B的 CPU芯片。

进一步地，所述电源切换模块采用继电器，主电源的节电器线圈连接继电器的常开触点，备用电源的接触器线圈连接继电器的常闭触点。

本实用新型所达到的有益效果：

1.本实用新型采用双RS-485集线器可连接多个连接数据采集模块接收RS-485信号，其具有静电防护和防雷设计，能够适应复杂电磁场环境使售电装置更具安全性和稳定性；本实用新型采用电源切换模块，保证主电源出现故障是及时更换备用电源，是装置更可靠。

2.双RS-485集线器采用集线器切换电路，可以保证其中一个集线器出现问题或者与其中一个集线器连接的数据传感器出现故障，方便采用集线器切换控制模块，通过主控制器输出控制信号控制至集线器切换控制电路，使另一套相同的集线器及与其连接的数据采集模块投入使用，进一步提高了装置的安全性和稳定性；

3.本实用新型采用的集线器切换模块中包括了手动切换控制开关，使可选择的切换方式更加灵活可靠；

4.本实用新型采用控制器冗余设计，将数据存储、定位以及报警模块通过从控制器实现，是装置更加安全且主控制器的处理效率更高；

5.本实用新型的电源切换模块采用继电器实现，使切换效率高更加及时，稳定可靠。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例集线器切换电路原理图；

图3是本实用新型实施例电源切换模块电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例：如图1所示，一种基于双数据采集电路的售电装置，包括：用于连接前端数据采样传感器的第一RS485集线器和第二RS485 集线器；用于选择第一RS485集线器或者第二RS485集线器投入工作的集线器切换控制模块；用于提供主电源的主电源模块、用于提供备用电源的备用电源模块、当主电源出现故障时切换到备用电源的电源切换模块；用于控制集线器切换以及处理采集模块上报数据的主控制器；用于为用户提供售电服务的售电模块；用于售电装置与后台服务器通信的GPRS通信模块；

所述第一RS485集线器和第二RS485集线器均与主控制的输入端连接用于将采集到的数据传输到主控制器；所述集线器切换控制模块的控制输入端连接主控制器的一个输出端口；所述电源切换模块为售电装置中的其它模块提供电源，所述售电模块和GPRS模块都与主控制模块连接。

还包括与用于存储数据的存储模块、用于确定售电装置位置的定位模块和用于检测到异常实现报警的报警模块连接的从控制器，所述从控制器与主控制器连接实现通信；所述主控制器连接显示屏；所述主控制器连接按键。

用户通过售电模块按需购电以及向售电模块付款。装置通过主控制器驱动显示屏，优选地，用户可通过显示屏实时查看剩余可用电量。从控制器通过定位模块(优选地采用GPS定位模块)上传的位置信息对售电装置进行位置管理和存储，并可根据主控制发送的位置查询信号返回该售电装置的位置，以及可以提供指定售电装置的位置信息。所述主控制器通过GPRS模块与后台服务器中心进行信息交互。主控制器检查到异常情况将异常信息发送给从控制器，从控制器控制报警模块发出警报。主控制模块可通过RS-485集线器传感器的数据包括：当月和上月月度累计用电量、各费率累计电能量示值和总累计电能量示值、温湿度、电压、电流、装置异常情况以及故障装置的地理位置等信息，由GPRS模块将这些信息上传给后台中心服务器，并接收后台做出的响应。

在图1中给出连接RS-485集线器的传感器只是举例说明，在实际应用中可根据需要连接。

本实用新型采用了双RS-485集线器的设计，优选地采用康耐德 C2000-C2-SHK0401-BB1。C2000-C2-SHK0401-BB1是一款专为解决复杂电磁场环境下RS-485大系统要求而设计的RS-485总线分割集中器(HUB)。为了保证数据通讯的安全可靠，RS-485接口端采用隔离技术，防止雷击浪涌引入转换板及设备，内置的600W浪涌保护电路，可以有效地抑制闪电(Lighting)和ESD，同时可以有效的防止雷击和共地干扰；电源宽电压设计，安全可靠。非常适合户外工程应用。具有485流向控制功能。RS-485工作模式采用的判别电路能够自动感知数据流方向，并且自动的切换使能控制电路，轻松解决RS-485收发转换时延问题。RS-485接口传输距离可达1200米、性能稳定。广泛用于高速公路收费系统，道路监控系统及电力采集系统中，是一款性能卓越的数据接口转换产品。C2000-C2-SHK0401-BB1提供星型 RS-485总线连接。各端口都具有短路、开路保护。使用C2000-C2-SHK0401-BB1，用户可以轻松改善RS-485总线结构，分割网段，提高通信可靠性。当雷击或者设备故障产生时，出现问题的网段不会影响到其它网段，有效保证485总结系统的安全性和可靠性。合理地利用C2000-C2-SHK0401-BB1可以助您设计出独特、高效和高可用性的RS-485系统。性能参数见表1：

表1 C2000-C2-SHK0401-BB1性能参数表

当其中一个集线器出现故障或者连接集线器的传感器出现故障，则由主控制器输出控制信号控制集线器切换控制模块切换到另一个集线器，使安装同样配置的备用集线器及与其连接的数据传感器投入使用，是本实用新型装置更加可靠安全。

优选地，在一个具体实施例中，主控制器和从控制器都采用 S3C4510B型号的CPU芯片。S3C4510B CPU芯片是samsung公司 arm7TDMI系列中的一个型号，其工作频率为50MHZ,片内集成了丰富的通用模块，含有支持10M/100M自适应的以太网控制器，可以直接通过PHY芯片引出以太网接口。硬件方面内含一个由ARM公司设计的16/32位ARM7TDMIRISC处理器核，ARM7TDMI为低功耗、高性能的16/32核，最适合用于对价格及功耗敏感的应用场合。 S3C4510B通过在ARM7TDMI核内容基础上扩展一系列完整地通用外围器件。

需要说明的是，本实用新型中的售电模块采用的是现有技术，包括实现支付等功能均为现有技术，在此不做赘述。

在以上实施例的基础上，电源切换模块的实现原理见图3，图3 示出了电源切换模块采用继电器，继电器的接触器线圈连接主电源，且主电源连接继电器的常开触点，备用电源连接继电器的常闭触点。主电源有电的时候，继电器吸合，常开触点闭合，主电源导通。常闭触点断开，备用电源不工作。当主电源断电的时候，继电器也断电。常开触点恢复初始断开状态，主线路断开。备用电源的接触器通过继电器的常闭触点开始工作。

实施例2：在以上实施例的基础上，图2示出了实用新型实施例集线器切换电路原理图；所述集线器切换控制模块包括保险丝F1、三极管Q2、电阻R6、稳压二极管D1、二极管D2和继电器K1，三极管Q2的基极为切换控制电路的输入端，三极管Q2的发射极通过电阻R6接地，三极管Q2的集电极连接继电器K1的8号引脚、稳压二极管TVS1的阳极和二极管D1的阳极，继电器K1的公共触点引脚连接稳压二极管D1的阴极和二极管D2的阴极并且通过保险丝连接到+24V电源端，继电器K1的电源端通过保险丝连接到+24V电源端，继电器K1的常闭触点连接与第一集线器的电源输出端连接，继电器K1的常闭触点连接与第二集线器的电源输出端连接。

进一步地，所述切换控制电路包括：光电耦合器U1、发光二极管D3、电阻R2、三极管Q3、电阻R8、电阻R1、电阻R5、PMOS 管Q1和电阻R7，三极管Q3的基极连接主控制器的输出端，三极管 Q3的发射极通过电阻R8连接GND，三极管Q3的集电极连接光电耦合器U1的输入端的负极，所述光电耦合器U1的输入端的正极通过电阻R2连接到发光二极管D3的阴极，所述发光二极管D3的阳极连接到+5V电源电压，所述光电耦合器U1输出端的正极通过电阻 R1连接到+5V电源电压，所述光电耦合器U1输出端的负极通过电阻R5连接到地GND，所述光电耦合器U1输出端的正极连接到PMOS 管Q1的S极，PMOS管Q1的G极通过电阻R7连接到地GND；

PMOS管Q1的D极通过电阻R3连接到三极管Q2的基极，所述三极管Q2的基极通过电阻R4连接到地GND；

所述PMOS管Q1的G极通过电阻R10连接到地GND且PMOS 管Q1的G极连接三极管Q4的发射极，三极管的Q4的集电极连接 +5V电源电压，且三极管的Q4的基极连接按键S1的一端，且按键的另一端通过R9连接到+5V电源电压。这里的按键S1相当于手动切换开关，为了使集线器切换模块更加可靠便捷，本实用新型提供了手动的切换功能。

图2中主控制器输出控制信号到Q3的基极，低电平有效；

其工作原理如下：正常状态下，主控制器输出的控制信号是低电平，三极管Q3不导通，光电耦合器U1不导通，则PMOS管Q1的G极为高电平，PMOS管Q1的s极为低电平，则PMOS导通；PMOS 导通时三极管Q2的基极为高电平，三极管Q2导通，三极管Q2集电极为低电平，使得继电器K1吸合，第一集线器电源接通使第一集线器工作。

当主控制器输出低电平时，若按下手动切换开关S1，则三极管 Q4导通，使PMOS的G极为高电平，此时PMOS管Q1截止，则三极管Q2的基极变为低，电平三极管Q3截止，继电器K1断电，即第一集线器电源断开，切换到备用第二集线器电源接通使第二集线器投入工作。

当控制器输出高电平时，三极管Q3导通，光电耦合器U1导通，则PMOS管的G极是低电平，导致PMOS管截止，则三极管Q2的基极变为低，电平三极管Q3截止，继电器K1断电，即第一集线器电源断开，切换到备用第二集线器电源接通使第二集线器投入工作。

需要说明的是主控制器的控制程序采用现有技术即可实现，其控制流程为本领域技术人员的惯用技术手段，在此不做详细介绍。电路中的元件取值可参考其说明书中电气参数表以及元器件原理设计，其是本领域的公知常识，在此不做赘述。

由此可看出，当两个集线器其中一个出现故障，或者与集线器连接的传感器出现故障后，通过主控制器的输出信号或者手动切换开关控制两个集线器的切换工作，提高售电装置的安全性和可靠性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。