本发明属于电路领域，特别涉及基于宽带载波通讯的集中器。
背景技术
目前国网在用现场载波集中器下行载波通讯方式多采用窄带载波通讯方式，远程通讯采用3g通讯模式。窄带载波通讯方式抗干扰能力弱，采集成功率低。3g信号通讯不稳定，信号易受干扰。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了基于宽带载波通讯的集中器，借助借助4g远程通讯技术可以使集中器实时高效的与主站联系，信号强、通讯能力强、确保主站一次采集成功率。
为了达到上述技术目的，本发明提供了基于宽带载波通讯的集中器，所述集中器包括系统控制模块以及与系统控制模块连接、为系统控制模块供电的电源模块，其特征在于，所述系统控制模块，包括：
mcu主控模块和实时时钟模块，实时时钟模块通过iic总线与mcu主控模块连接，在mcu主控模块上还连接有4g远程上行通讯模块、宽带载波下行通讯模块以及存储模块；
其中，所述实时时钟模块包括：
时钟芯片电路以及时钟电源控制电路；
其中，时钟芯片电路包括rx8025t芯片，rx8025t芯片的inta、intb、scl以及sda引脚均经电阻r12与系统电源vdd33连接；
时钟电源控制电路包括电池bt1，电池bt1的负极连接3.6v锂电池，电池bt1的正极经mos管q1、稳压二极管d4与mcu主控模块v_rt引脚连接，mos管q1的栅极经电阻r17接地，稳压二极管d4的负极依次经二极管d3、d2、d1与系统电源vdd50连接，在v_rt引脚依次经并联的电容c8、c10接地。
可选的，所述集中器包括485通讯模块，所述485通选模块包括：
485通讯芯片，485通讯芯片的vcc端与v485端口相连，485通讯芯片的vcc端还经电容c5与dgnd连接，在485通讯芯片的gnd端与vcc端之间依次设有电阻r35、稳压二极管tvs1以及电阻r34，485通讯芯片的引脚1经并联的电容c20、电阻r32与光耦o6的第二控制端连接，485通讯芯片的引脚2、3同时与光耦o7的第二受控端相连，485通讯芯片的引脚4经电阻r33与光耦o7的第二受控端相连、同时接地，光耦o6的第一控制端经电阻r31与光耦o7的第一受控端相连；
光耦o6的第二受控端接地，光耦o6的第一受控端经电阻r28与系统电源vdd33连接、同时与mcu主控模块的485_rxd引脚连接，光耦o7的第一控制端经电阻r29与系统电源vdd33连接，光耦o7的第二控制端经电阻r30与mcu主控模块的485_txd引脚连接，在电阻r30两端并联有电容c19。
可选的，所述集中器包括红外调试模块，所述红外调试模块，包括：
红外发射电路和红外接收电路；
所述红外发射电路包括三极管q6，q6的发射极与系统电源vdd33连接，q6的基极经电阻与mcu主控模块的irda_txd引脚连接，q6的集电极经第一电阻r74、红外发射二极管ds1、r75与三极管q7的集电极连接，q6的基极与集电极之间设有电阻r66；
q7的基极经第二电阻连接至mcu主控模块的irda_38引脚连接，在q7的发射极与mcu主控模块的irda_38引脚之间设有电阻r67。
可选的，所述红外接收电路，包括：
红外接收二极管u14，u14的vcc端经电阻r72与系统电源vdd33连接，u14的out端与mcu主控模块的rda_rxd引脚连接、同时经电阻r73与系统电源vdd33连接，u14的gnd端接地。
可选的，所述电源模块包括降压回路，所述降压回路包括：
降压芯片，降压芯片的输入端与供电端连接，降压芯片的shdn引脚经电阻r110与供电端连接，降压芯片的cb引脚经电容c74、二极管d13接地，降压芯片的sw引脚经电感l6与系统电源vdd33连接，降压芯片的fb引脚经电阻r142、r143与系统电源vdd33连接，同时fb引脚还经电阻r138与降压芯片的gnd引脚接地。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
通过在下行通讯中采用宽带载波通讯技术采集宽带载波电能表电能信息，上行采用远程4g通讯技术实时将采集到的电能表信息返回电力主站分析采用。可以有效的规避电力线采集信号干扰，提高载波采集成功率。借助4g远程通讯技术可以使集中器实时高效的与主站联系，信号强、通讯能力强、确保主站一次采集成功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的基于宽带载波通讯的集中器的结构示意图；
图2(a)是本发明提供的时钟芯片电路的结构示意图；
图2(b)是本发明提供的时钟电源控制电路的结构示意图；
图3是本发明提供的485通讯模块的结构示意图；
图4是本发明提供的红外发射电路的结构示意图；
图5是本发明提供的红外接收电路的结构示意图；
图6是本发明提供的降压回路的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
本发明提供了基于宽带载波通讯的集中器，所述集中器包括系统控制模块以及与系统控制模块连接、为系统控制模块供电的电源模块，如图1所示，所述系统控制模块，包括：
mcu主控模块和实时时钟模块，实时时钟模块通过iic总线与mcu主控模块连接，在mcu主控模块上还连接有4g远程上行通讯模块、宽带载波下行通讯模块以及存储模块。
在实施中，系统控制模块包括mcu主控模块、实时时钟模块、485通讯模块、4g远程上行通讯模块、宽带载波下行通讯模块、usb通讯模块、以太网通讯模块、显示模块、存储模块、指示灯控制模块和红外调试模块；
mcu主控模块由cpu芯片lpc1778(u1)及外围晶振电路和掉电检测芯片组成。外围晶振y1采用12m晶振，掉电检测及看门狗芯片u2采用cat823可以在系统电压低于2.93v时复位mcu，增加系统可靠性。
mcu芯片通过iic总线和实时时钟模块连接；通过uart串口与485通讯电路连接；通过uart串口与宽带载波下行通讯模块连接；通过uart串口与宽带载波下行通讯模块连接；通过uart串口与计量通讯模块连接；通过以太网总线与以太网通讯模块连接；通过usb总线与usb控制通讯模块连接；通过spi总线与存储模块连接，通过控制io管脚输出控制指示灯控制电路、通过cpuio管脚与遥信控制电路连接。
本次集中器下行载波方案采用采用电力线宽带载波模块。电力线宽带通信采用ofdm技术，能有效的抵抗多径干扰，使受干扰的信号仍能可靠接收。即使是在配电网受到严重干扰的情况下，也可提供高带宽并且保证带宽传输效率，从而实现数据的高速可靠通信。ofdm技术的主要思想是在2-34mhz的频域内将给定信道分成几十乃至上千个独立不同的正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输数据。在传输过程中，电力线宽带载波设备将持续的检测每个子频道的干扰状况。如果发现有突发的干扰(如谐波)产生或者某些子频道内的电磁干扰非常严重，电力线宽带载波设备可以智能地做出调整，即转移到其它无干扰的子频道内传输，来避免电力线上具有干扰源的频率范围，
上行远程通讯模块采用4g通讯模式，通信速度更快、网络频谱更宽、通信更灵活、智能性能更高、兼容性能更平滑、频带使用效率更高、通信资费更优惠。
本发明下行通讯采用485通讯方式，宽带载波通讯方式，上行通讯采用4g远程通讯；上行通讯采用376.1主站协议、面向对象698通讯协议；下行通讯支持电能表645协议、面向对象698协议。
宽带载波下行通讯模块：宽带载波下行通讯模块采用bd-kdzb_012集中器宽带载波模块。该模块专门以电力线介质作为通信信道而设计的宽带ofdm电力线载波通信模块，该模块所用宽带载波处理芯片是一款高集成度soc芯片，采用65纳米制作工艺，将模拟前端、基带调制解调、数字信号处理、cpu内核及丰富的功能外设完美集于一体，提供物理层(phy)、介质访问控制层(mac)、适配层(adp)、网络层(net)、应用层(app)等完整的电力线通信解决方案。该宽带载波通讯芯片实现基于电力线通信网络的电子终端设备之间可靠的数据交换核心模块，具有帧中继转发策略、信号强度指示、相位检测、自动速率/功率调整、自适应报文分帧、完善的网络数据通信协议集等功能，并且具有通信速率快、通信可靠性高、低成本、低功耗、外围器件少等特点。
模块优点:高频点，远离电力线干扰；支持512路子载波，可自动切换子载波，自动规避干扰；载波干扰智能识别与消除；自适应脉冲干扰，主动抑制；具有抗噪声能力极强的同步检测引擎；算法架构整体性设计，极大提高整体系统性能；支持aes128加密，亦支持wapi加密传输协议，数据传输安全可靠.
4g远程上行通讯模块：本发明集中器远程通讯采用4g通讯技术。模块型号l710-cn，是高度集成的4g无线通信模块，支持ltefdd/ltetdd/wcdma/td-scdma/gsm制式(5模8频)；供电电压3.3v～4.4v，工作温度：-40℃～+85°
本模块支持硬件复位和软件复位，支持sim卡在低温时按环境要求加热，可通过模块本身指示灯实时反馈运行情况。工作在宽温环境下，可以在全国安装使用，不受高寒高温影响。通信速度更快、网络频谱更宽、通信更灵活、智能性能更高、兼容性能更平滑、频带使用效率更高、通信资费更优惠等诸多优势。
以太网通讯模块：以太网芯片采用lan8720ai(u16)通过以太网总线与cpu通讯，采用25m插件晶振(y2)频率调制。作为集中器维护口，用于产品调试检测。同时可作为上行通信口，上行通讯支持面向对象698协议及376.1主站通讯协议。
usb控制模块:usb控制模块由电源模块提供5v电源输入；usb控制模块通过usb总线与cpu相连，j31为usba接口用于安装u盘。该模块可作为系统程序升级调试口，别于现场调试升级使用。
usb控制模块创新点：usb总线上加挂一颗esd保护芯片prtr5v0u2x(q17)，在数据传输或者插拔u盘时可以保护usb总线不受外部静电干扰，提高总线可靠性和数据完整性。
其中，实时时钟模块包括：
如图2(a)所示的时钟芯片电路以及如图2(b)所示的时钟电源控制电路；
其中，时钟芯片电路包括rx8025t芯片，rx8025t芯片的inta、intb、scl以及sda引脚均经电阻r12与系统电源vdd33连接；
时钟电源控制电路包括电池bt1，电池bt1的负极连接3.6v锂电池，电池bt1的正极经mos管q1、稳压二极管d4与mcu主控模块v_rt引脚连接，mos管q1的栅极经电阻r17接地，稳压二极管d4的负极依次经二极管d3、d2、d1与系统电源vdd50连接，在v_rt引脚依次经并联的电容c8、c10接地。
该实时时钟模块性能：计时单元的日计时误差≤±0.5s/d。转换器可接收集中器或本地手持设备的时钟召测和对时命令。
转换器供电电源中断后，数据和时钟至少可以保持两个月。电源恢复时，保存数据不丢失，内部时钟正常运行。
该电路优点：时钟精度高，日计时误差小，掉电时钟正常运行。220v供电的情况下时钟电源由系统5v(vdd50)电源经过3个2极管(d1、d2、d3)降压提供，停电的情况下由3.6v锂电池bt1提供，正常时钟运行年限不小于10年。
存储模块选用串行flash，选用芯片为mx25l51235e，该芯片有512m-bit存储容量，该芯片通过spi总线与cpu连接。
可选的，如图3所示，所述集中器包括485通讯模块，所述485通选模块包括：
485通讯芯片，485通讯芯片的vcc端与v485端口相连，485通讯芯片的vcc端还经电容c5与dgnd连接，在485通讯芯片的gnd端与vcc端之间依次设有电阻r35、稳压二极管tvs1以及电阻r34，485通讯芯片的引脚1经并联的电容c20、电阻r32与光耦o6的第二控制端连接，485通讯芯片的引脚2、3同时与光耦o7的第二受控端相连，485通讯芯片的引脚4经电阻r33与光耦o7的第二受控端相连、同时接地，光耦o6的第一控制端经电阻r31与光耦o7的第一受控端相连；
光耦o6的第二受控端接地，光耦o6的第一受控端经电阻r28与系统电源vdd33连接、同时与mcu主控模块的485_rxd引脚连接，光耦o7的第一控制端经电阻r29与系统电源vdd33连接，光耦o7的第二控制端经电阻r30与mcu主控模块的485_txd引脚连接，在电阻r30两端并联有电容c19。
485通讯模块采用485芯片isl3152，与cpu通过uart串口交换数据。
该485电路优点，波特率支持2400-115200，支持奇偶校验位配置，可根据不同的表型参数配置相应的奇偶校验位和波特率，能在-40度到+75度的宽温环境下采集数据，采集数据成功率不小于99.9％。485通讯接口属于下行通讯接口，支持电能表645协议、面向对象698电能表通讯协议。
指示灯控制电路：指示灯控制电路包括485通讯灯，告警指示灯，运行灯、有功指示灯、无功指示灯。cpu通过控制io输出高低电平来点亮或者熄灭指示灯。
当cpu_led_run引脚输出高电平是运行灯熄灭，当引脚输出低电平时运行灯点亮；
当cpu_led_gaojing引脚输出高电平是告警灯熄灭，当引脚输出低电平时告警灯点亮；
当cpu_485i_txd_led引脚输出高电平是485发送指示灯熄灭，当引脚输出低电平时485发送指示灯点亮；
当cpu_485i_rxd_led引脚输出高电平是485接收指示灯熄灭，当引脚输出低电平时485接收指示灯点亮；
cf1有功指示灯与cf2无功指示灯为计量芯片输出，不受cpu控制，当cf1点亮时有有功脉冲输出，当cf2点亮时有无功脉冲输出；
该电路优点：可以实时的反馈集中器当前运行情况，根据指示灯可以判断异常故障。便于现场应用调试分析。
可选的，所述集中器包括红外调试模块，所述红外调试模块，包括：
红外发射电路和红外接收电路；
如图4所示，所述红外发射电路包括三极管q6，q6的发射极与系统电源vdd33连接，q6的基极经第一电阻与mcu主控模块的irda_txd引脚连接，q6的集电极经电阻r74、红外发射二极管ds1、r75与三极管q7的集电极连接，q6的基极与集电极之间设有电阻r66；
q7的基极经第二电阻连接至mcu主控模块的irda_38引脚连接，在q7的发射极与mcu主控模块的irda_38引脚之间设有电阻r67。
如图6所示，所述红外接收电路，包括：
红外接收二极管u14，u14的vcc端经电阻r72与系统电源vdd33连接，u14的out端与mcu主控模块的rda_rxd引脚连接、同时经电阻r73与系统电源vdd33连接，u14的gnd端接地。
红外调试电路支持掌机对转换器进行数据抄读。可以实时的抄读电能表数据。作为对主站抄读数据的补充，便于现场安装调试，可以灵活的测试安装效果及抄读成功率。
电源模块为系统控制模块提供电源。电源模块由220v交流输入供电通过变压器输出2组隔离的独立电源。回路一电源输出17v电压，回路二输出17v电压。
如图6所示，所述电源模块包括降压回路，所述降压回路包括：
降压芯片，降压芯片的输入端与供电端连接，降压芯片的shdn引脚经电阻r110与供电端连接，降压芯片的cb引脚经电容c74、二极管d13接地，降压芯片的sw引脚经电感l6与系统电源vdd33连接，降压芯片的fb引脚经电阻r142、r143与系统电源vdd33连接，同时fb引脚还经电阻r138与降压芯片的gnd引脚接地。
降压回路电源经过ldo电压转换，通过降压芯片aoz1282ci芯片降压输出12v电源提供宽带载波下行通讯模块电源；通过aoz1282ci芯片降压输出5v提供usb控制模块电源；通过aoz1282ci芯片降压输出4v提供4g远程通讯模块电源；通过aoz1282ci芯片降压输出3.3v提供mcu主控模块、指示灯模块、存储模块、实时时钟模块、esma模块、以太网模块、计量采集模块电源。
本发明提供了基于宽带载波通讯的集中器，包括系统控制模块和电源模块，系统控制模块包括mcu主控模块和实时时钟模块，实时时钟模块通过iic总线与mcu主控模块连接，在mcu主控模块上还连接有4g远程上行通讯模块、宽带载波下行通讯模块以及存储模块。通过在下行通讯中采用宽带载波通讯技术采集宽带载波电能表电能信息，上行采用远程4g通讯技术实时将采集到的电能表信息返回电力主站分析采用。可以有效的规避电力线采集信号干扰，提高载波采集成功率。借助4g远程通讯技术可以使集中器实时高效的与主站联系，信号强、通讯能力强、确保主站一次采集成功率。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。