专利名称：电力线载波与无线通信转换装置和电力线载波抄表系统的制作方法
技术领域：
电力线载波与无线通信转换装置和电力线载波抄表系统本实用新型涉及电力线载波抄表技术，尤其是一种电力线载波与无线通信转换装 置和电力线载波抄表系统。电力线载波抄表系统由电子式载波电能表、载波集中器、主站组成。电力线载波抄 表方式具有系统施工简单、设备安装方便等特点，被广泛地应用在电力抄表领域。由于输 电线路的产权完全归属于供电管理部门，从管理角度上考虑，其使用，不牵扯到其他管理部 门，所以电力线抄表方式，被作为供电管理部门的首选方案，并在全国范围内广泛使用。如
图1所示，目前电力供电部门的电力线载波抄表系统中，抄表终端同电能表之间是通过电 力线载波方式进行通讯的。虽然电力线载波技术已被广泛使用，但由于我国电力输电线路污染严重，对于广 大农村地区、城乡结合部地区，其输电线路杂乱、无序，乱接现象严重，载波技术在上述地区 使用中，其抄表效果不理想，有些地区其载波抄表的成功率仅为50%左右，系统无法正常运 行。本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够在电子式载波电能表与载波集中 器之间实现无线通信的电力线载波与无线通信转换装置。本实用新型另一个要解决的技术问题是提供一种抄表成功率高的电力线载波抄 表系统。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种电力线载波与无线 通信转换装置，包括微处理器、电力线载波模块，无线接收电路和/或无线发射电路，所述 的电力线载波模块接微处理器，将电力线上的载波通信信号转换成数字通信信号输入微处 理器和/或将微处理器输出的数字通信信号转换成载波通信信号通过电力线输出；所述 的无线接收电路和/或无线发射电路接微处理器，与微处理器进行通信，发送和/或接收 470-510MHZ无线信号。以上所述的电力线载波与无线通信转换装置，所述的电力线载波模块包括耦合和 功率输出模块、调制解调模块和载波和路由控制模块，所述的耦合和功率输出模块接调制 解调模块，所述的调制解调模块接载波和路由控制模块，所述的载波和路由控制模块接微 处理器。以上所述的电力线载波与无线通信转换装置，所述的无线接收电路和无线发射电 路包括调制解调电路、功率放大电路和天线，所述的微处理器接调制解调电路，调制解调电 路接功率放大电路，功率放大电路接天线。以上所述的电力线载波与无线通信转换装置，包括红外通信端口，所述的红外通 信端口接微处理器。[0010]以上所述的电力线载波与无线通信转换装置，包括485通信端口，所述的485通信 端口接微处理器。以上所述的电力线载波与无线通信转换装置，包括存储实时状态数据的电可擦写 存储器和掉电检测电路，所述的掉电检测电路和电可擦写存储器分别接微处理器。一种电力线载波抄表系统的技术方案是，包括集中抄表终端、电力线、复数个电 能表，第一转换装置和第二转换装置，所述的第一转换装置和第二转换装置为前述的电 力线载波与无线通信转换装置，第一转换装置的电力线载波模块通过一段电力线与集中 抄表终端相连，进行电力线载波通信；第二转换装置的电力线载波模块通过另一段电力 线与电能表相连，进行电力线载波通信；所述的第一转换装置与第二转换装置之间通过 470-510MHZ的无线信道进行通信。以上所述的电力线载波抄表系统，所述的电力线载波模块包括耦合和功率输出模 块、调制解调模块和载波和路由控制模块，所述的耦合和功率输出模块接调制解调模块，所 述的调制解调模块接载波和路由控制模块，所述的载波和路由控制模块接微处理器。以上所述的电力线载波抄表系统，所述的无线接收电路和无线发射电路包括调制 解调电路、功率放大电路和天线，所述的微处理器接调制解调电路，调制解调电路接功率放 大电路，功率放大电路接天线。以上所述的电力线载波抄表系统，包括红外通信端口、485通信端口、存储实时状 态数据的电可擦写存储器和掉电检测电路，所述的红外通信端口和485通信端口分别接微 处理器；所述的掉电检测电路和电可擦写存储器分别接微处理器。本实用新型无需重新更换设备，可以在现有系统构成中，进行改造、升级，在较小 投入的情况下，提升抄表成功率，使系统能够正常运行。本实用新型将电能表电力线载波通 讯方式通过转换，转成无线数据通讯方式，采用无线自组网技术，有效地解决载波干扰大、 信号衰减大、通讯成功率低的问题，抄表成功率达到98%以上，不仅为国家避免了大量的损 失和浪费，并可以产生巨大的社会效益和经济效益。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。图1是现有技术电力线载波抄表系统拓扑图。图2是本实用新型实施例电力线载波抄表系统拓扑图。图3是本实用新型实施例电力线载波与无线通信转换装置原理框图。在图2、图3所示的本实用新型实施例的电力线载波抄表系统中，包括集中抄表终 端、电力线、复数个电能表和一对电力线载波与无线通信转换装置。一对电力线载波与无 线通信转换装置包括无线转电力线载波装置和电力线载波转无线装置，无线转电力线载波 装置的电力线载波模块通过一段电力线与集中抄表终端相连，进行电力线载波通信；电力 线载波转无线装置的电力线载波模块通过另一段电力线与电能表相连，进行电力线载波通 信，电力线载波转无线装置与无线转电力线载波装置之间通过470-510MHZ的无线信道进 行通信。[0022]电力线载波与无线通信转换装置具备双向的无线数据收发及电力线载波数据收 发功能，由电力线载波传输的数据，通过载波模块，调制、解调后，转换成TTL电平信号，给 微处理器，微处理器对数据进行处理后，通过无线数传芯片，调制成470-10MHZ的无线信 号，转发到上一级，同样上一级发下的无线信号数据，通过无线数传芯片解调后，传给微处 理器，微处理器进行处理后，通过电力线载波模块，调制成载波信号，再通过电力线传给下 一级单元，以达到数据通讯，几种载体相互转换的一个过程。一对电力线载波与无线通信转 换装置之间可以在1公里的范围内进行无线通信，取代了这一对电力线载波与无线通信转 换装置之间的电力线载波通信，在电力输电线路污染严重的地区可以有效地提高载波抄表 的成功率。电力线载波与无线通信转换装置包括微处理器、电力线载波模块，无线接收电路 和无线发射电路，电力线载波模块接微处理器，将电力线上的载波通信信号转换成数字 通信信号输入微处理器和将微处理器输出的数字通信信号转换成载波通信信号通过电 力线输出；无线接收电路和无线发射电路接微处理器，与微处理器进行通信，发送和接收 470-510MHZ无线信号。电力线载波模块包括耦合和功率输出模块、调制解调模块和载波和路由控制模 块，耦合和功率输出模块接调制解调模块，调制解调模块接载波和路由控制模块，载波和路 由控制模块接微处理器。耦合和功率输出模块从电力线上将中心频率在270KHZ的载波通 讯信号，耦合到装置的内部，或者反向将功率放大的携有数据信息的载波输出到电力线上。 耦合和功率输出模块输出的信号进入调制解调模块(芯片AFE 3361)前端，进行鉴频。去 除载波后，得到数字基带信号进入PLCI38M-III载波和路由模块控制芯片，该芯片完成载 波节点的之间的组网、传输和路由等应用层工作。的应用层接口是一个标准的全双工TTL 电平的异步串行通讯接口(UART)。通过该接口，电力线载波模块与微处理器(STM8S207K) 进行通信。微处理器(STM8S207K)是整个装置的控制芯片。负责与电力线载波模块的通讯， 同时负担整个无线自主网络协议的实现。该协议主要完成以下三点1、网络的建立，节点的 加入和摘除。2、数据的发送和转发。3、路由路径的管理算法和优化。另外该控制器还与外 设模块之间相互通讯，用于处理本地参数设置、存储及装置工作状态的指示。无线接收电路和无线发射电路包括调制解调电路、功率放大电路和天线，微处理 器接调制解调电路，调制解调电路接功率放大电路，功率放大电路接天线。调制解调电路包括ADF7020无线微功率调制解调芯片，该芯片为ADI公司一款高 增益(可编程输出功率最高达+13dBm)、高灵敏度、低功耗。本装置中ADF7020以GFSK调制 解调方式工作在470M-510M无线ISM频段范围。结合后级功率放大和天线部件，综合技术 参数和电磁环境兼容性(EMC)符合无线电管理关于在开放的免申请频段的相关规定，达到 了很好的发射功率、接收距离以及接收灵敏度(误码率)之间的平衡。最后是功率放大和天线收发部件，无线发射信号的功率放大部分的核心采用一 颗高增益、低噪声、宽频带功率放大三级管BFP196W。该晶体管工作于纯甲类功率放大状态， 使得输出信号失真最小。功率单元模块的输出能力最终实现为_13dBm-50dBm编程可调。无 线模块的空中接口是天线，本装置采用工作于470M-510M单级无源收发一体天线，输入输 出阻抗50欧姆。[0029]红外通信端口接微处理器，在用电集抄设备安装的现场，使用便携式红外控制器， 可以和本装值进行通讯，完成安装调试和设备地址等信息的录入工作。485通信端口接微处理器，也可以完成红外通信端口的全部工作，同时可以为将有 线的485数据传输方式转换成无线数据传输方式提供了可用的通道。 掉电检测电路和电可擦写存储器分别接微处理器，电可擦写存储器EEPOM用于保 存装置的掉电工作参数，如装置的设备地址、无线网络的标识、无线网络工作的频点和无线 模块与载波模块之间串口通讯的波特率及校验方式。 本实施例还设有输入按键，电源状态指示灯，收发指示灯和装置模式指示灯。使用 红外控制器对装置进行参数设置时，使用按键将装置从数据转换工作模式切换到装置参数 设置模式。
权利要求一种电力线载波与无线通信转换装置，其特征在于，包括微处理器、电力线载波模块，无线接收电路和/或无线发射电路，所述的电力线载波模块接微处理器，将电力线上的载波通信信号转换成数字通信信号输入微处理器和/或将微处理器输出的数字通信信号转换成载波通信信号通过电力线输出；所述的无线接收电路和/或无线发射电路接微处理器，与微处理器进行通信，发送和/或接收470 510MHZ无线信号。
2.根据权利要求1所述的电力线载波与无线通信转换装置，其特征在于，所述的电力 线载波模块包括耦合和功率输出模块、调制解调模块和载波和路由控制模块，所述的耦合 和功率输出模块接调制解调模块，所述的调制解调模块接载波和路由控制模块，所述的载 波和路由控制模块接微处理器。
3.根据权利要求1所述的电力线载波与无线通信转换装置，其特征在于，所述的无线 接收电路和无线发射电路包括调制解调电路、功率放大电路和天线，所述的微处理器接调 制解调电路，调制解调电路接功率放大电路，功率放大电路接天线。
4.根据权利要求1所述的电力线载波与无线通信转换装置，其特征在于，包括红外通 信端口，所述的红外通信端口接微处理器。
5.根据权利要求1所述的电力线载波与无线通信转换装置，其特征在于，包括485通信 端口，所述的485通信端口接微处理器。
6.根据权利要求1所述的电力线载波与无线通信转换装置，其特征在于，包括存储实 时状态数据的电可擦写存储器和掉电检测电路，所述的掉电检测电路和电可擦写存储器分 别接微处理器。
7.一种电力线载波抄表系统，包括集中抄表终端、电力线和复数个电能表，其特征在 于，包括第一转换装置和第二转换装置，所述的第一转换装置和第二转换装置为权利要求1 所述的电力线载波与无线通信转换装置，第一转换装置的电力线载波模块通过一段电力线 与集中抄表终端相连，进行电力线载波通信；第二转换装置的电力线载波模块通过另一段 电力线与电能表相连，进行电力线载波通信；所述的第一转换装置与第二转换装置之间通 过470-510MHZ的无线信道进行通信。
8.根据权利要求7所述的电力线载波抄表系统，其特征在于，所述的电力线载波模块 包括耦合和功率输出模块、调制解调模块和载波和路由控制模块，所述的耦合和功率输出 模块接调制解调模块，所述的调制解调模块接载波和路由控制模块，所述的载波和路由控 制模块接微处理器。
9.根据权利要求7所述的电力线载波抄表系统，其特征在于，所述的无线接收电路和 无线发射电路包括调制解调电路、功率放大电路和天线，所述的微处理器接调制解调电路， 调制解调电路接功率放大电路，功率放大电路接天线。
10.根据权利要求7所述的电力线载波抄表系统，其特征在于，包括红外通信端口、485 通信端口、存储实时状态数据的电可擦写存储器和掉电检测电路，所述的红外通信端口和 485通信端口分别接微处理器；所述的掉电检测电路和电可擦写存储器分别接微处理器。
专利摘要本实用新型公开了一种电力线载波与无线通信转换装置和电力线载波抄表系统。电力线载波与无线通信转换装置，包括微处理器、电力线载波模块，无线接收电路和/或无线发射电路，所述的电力线载波模块接微处理器，将电力线上的载波通信信号转换成数字通信信号输入微处理器和/或将微处理器输出的数字通信信号转换成载波通信信号通过电力线输出；所述的无线接收电路和/或无线发射电路接微处理器，与微处理器进行通信，发送和/或接收470-510MHz无线信号。本实用新型有效地解决载波干扰大、信号衰减大、通讯成功率低的问题，抄表成功率达到98％以上，不仅为国家避免了大量的损失和浪费，并可以产生巨大的社会效益和经济效益。
文档编号H04B1/38GK201674496SQ20102017980
公开日2010年12月15日 申请日期2010年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者芦兴元 申请人:深圳市先行电气技术有限公司