符合南方电网电能表通信协议的LoRa无线数据采集器的制作方法

本实用新型属于电能表数据采集及无线通信领域，具体涉及一种符合中国南方电网电能表通信协议的LoRa无线数据采集器。

背景技术：

中国南方电网公司采用的费控电能表，目前通过下列几种方式采集电能表数据。第一种方式为电能表通过电力线连到集中器，集中器通过4G网络把数据上传到计量自动化系统中。另一种方式为电能表通过485总线连接到采集器，采集器通过电力线连接到集中器，集中器通过4G网络把数据上传到计量自动化系统中。这两种采集方式都存在施工成本高，后期维护难，无法有效覆盖偏远农村和老旧小区等问题。

LoRa(Long Range，简称LoRa)属于低功率广域网技术，是基于线性扩频调制的远距离无线通信技术。相较于传统小无线技术，LoRa无线网络明显地增加了通信距离，提升数据传输的抗干扰性及信号绕障能力，为用户提供了一种能实现远距离、低成本、高容量、低功耗、抗干扰能力强的无线通信手段。

LoRaWAN集抄系统采用维护简单扩展性好的星形网络架构，从逻辑架构来看主要包括节点层、基站层、服务层、应用层；现场数据经采集器完成采集，通过采集器上的LoRa模块发送至LoRa网关，LoRa网关接收数据并利用电力专网或4G公网上传至LoRa集抄系统完成数据协议解析，并将数据转发至计量自动化系统。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种符合南方电网电能表通信协议、传输距离远、抗干扰能力强、安装方便的LoRa无线数据采集器。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

符合南方电网电能表通信协议的LoRa无线数据采集器，所述采集器连接LoRa网关，所述采集器包括核心处理器、LoRa射频模块、485通信模块和电源模块，所述电源模块连接有电容模块，所述核心处理器集成南方电网多功能电能表通信协议，可读取符合南网电网标准的电能表数据并通过LoRa射频模块把数据发送至服务器，所述LoRa射频模块为基于SX1278 芯片的射频单元，所述485通信模块为485转串口数据总线模块，所述485转串口数据总线模块与核心处理器通过USART接口双向通信，所述LoRa射频模块与核心处理器通过SPI接口双向通信，所述485通信模块与电能表直接通信。

优选的，所述采集器还包括红外模块，所述红外模块与核心处理器通过USART接口双向通信。

优选的，所述核心处理器读取串口数据总线上的电能表数据后，按照南方电网电能表通信协议进行数据解析，解析后按LoRaWAN协议组帧，将有效数据传送给LoRa射频模块，所述 LoRa射频模块将数据传送至网关。

优选的，所述采集器还包括指示信号灯，所述指示信号灯通过GPIO端口连接核心处理器。

优选的，所述核心处理器连接两个LoRa射频模块，一个为接收模块，另一个为发送模块。

优选的，所述电容模块大小为1.5F，所述电源模块通电时，所述电容模块蓄电，电源模块断电时，所述电容模块放电。

优选的，所述核心处理器连接有实时时钟模块，所述核心处理器采集所述实时时钟模块数据。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型是完全满足中国南方电网电能表表通信协议的LoRa电能表无线采集器，与传统无线通讯技术相比具有低成本、远距离、灵敏度高、易维护以及大容量的特点；

2、本实用新型采集器增加红外模块，实现采集器的运行维护功能；

3、本实用新型采集器设置两块射频模块，一个为接收模块，另一个为发送模块，提高传输效率；

4、本实用新型采集器使用1.5F大电容模块，当外部电源通电时，电容模块处于储能状态，由外部电源给整个采集器供电，电容模块在外部电源断开时，可持续一段时间供电给采集器，供采集器发送停电告警信号。

附图说明

图1是LoRa无线数据采集器硬件示意图。

具体实现方式

下面结合附图对本实用新型的工作过程作进一步说明。

如图1：符合南方电网电能表通信协议的LoRa无线数据采集器，主要用于电能表抄表，包括核心处理器、LoRa射频模块、485通信模块和电源模块，电源模块连接有电容模块。核心处理器集成南方电网多功能电能表通信协议，可读取符合南网电网标准的电能表数据并通过LoRa射频模块把数据发送至服务器。

LoRa射频模块为基于SX1278芯片的射频单元，485通信模块为485转串口数据总线模块，485通信模块与核心处理器通过USART接口双向连通，LoRa射频模块与核心处理器通过SPI 接口双向连通，485通信模块与电能表直接通讯。核心处理器通过485通信模块读取电能表数据后，按LoRaWAN协议组帧，将数据传送给LoRa射频模块，LoRa射频模块连接网关，并将数据传送至网关。

其中，核心处理器上可以连接两个LoRa射频模块，一个为接收模块，另一个为发送模块，在实际信号传输中效率更快、稳定性更好。电源模块连接有电容模块，电容模块大小为1.5F，电源模块通电时，电容模块蓄电，电源模块断电时，电容模块放电。核心处理器连接有实时时钟模块，核心处理器采集所述实时时钟模块数据。

该采集器还包括红外模块和LED指示灯，红外模块与核心处理器通过USART接口双向连通。LED指示灯通过GPIO端口连接核心处理器。

运行流程如下：

该采集器接收网关的数据，对数据进行解密，将读到数据进行协议判断以及协议封装，组成符合中国南方电网多功能电能表通信协议标准的规约报文，通过485通信模块传送到电能表。

该采集器通过485通信模块与电能表通讯，当读到485总线上的数据后，按照电能表通信协议进行数据解析，将抄读到的数据按LoRaWAN协议组帧，核心处理器将LoRa数据通过 SPI传送给LoRa射频模块，LoRa射频模块将数据发送给网关。

以上所述工作例仅表达了本实用新型的一种工作方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。