一种用于配电自动化设备的无线通信装置的制作方法

本实用新型涉及无线通信领域，具体涉及一种用于配电自动化设备的无线通信装置。

背景技术：

在电力配电自动化设备的数据通信中，传统做法依赖于设备本身提供的键盘、液晶屏、发光二极管等实现人机交互。由于安装环境、安全条件等原因，部分电力控制自动化设备不易实现人员近距或开箱维护，为实现对设备的有效巡检和维护，需要一种用于电力配电自动化设备的无线通信装置。

而现有的普通无线通信普遍采用单一的WiFi形式，其名称与密码难以周期变化，密码容易被破解，安全性低。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的用于配电自动化设备的无线通信装置解决了现有电力配电自动化设备数据通信效率低和安全性低的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种用于配电自动化设备的无线通信装置，其包括配电自动化设备的主控制器，还包括分别与主控制器相连接的近距耦合通信模块和无线通信模块，近距耦合通信模块包括依次连接的第一天线、匹配网络、近距耦合通信控制芯片和第一微控制器，第一微控制器通过串口连接线连接主控制器，近距耦合通信控制芯片还连接有无缘3225晶振；无线通信模块包括依次连接的第二天线、匹配电路、无线通信控制芯片和第二微控制器，第二微控制器通过串口连接线连接主控制器。

进一步地，近距耦合通信控制芯片为PN532，近距耦合通信控制芯片的引脚5和引脚8共同接入3.3V电源，引脚23单独接入3.3V电源，引脚37、引脚39和引脚40共同接入3.3V电源；引脚1、3、7、11、18和41均接地；近距耦合通信控制芯片的引脚15分别连接无缘3225晶振的引脚1和接地电容C₂₇，近距耦合通信控制芯片的引脚16分别连接无缘3225晶振的引脚3和接地电容C₂₉，近距耦合通信控制芯片的引脚14分别连接无缘3225晶振的引脚1和接地电容C₂₇；无缘3225晶振的引脚2与引脚4均接地。

进一步地，匹配网络包括电感L₃，电感L₃的一端连接近距耦合通信控制芯片的引脚4，另一端分别连接电容C₂₁和接地电容C₂₃，电容C₂₁的另一端分别连接第一天线的一端和接地电容C₁₉；

匹配网络还包括电感L₄，电感L₄的一端连接近距耦合通信控制芯片的引脚6，另一端分别连接电阻R₂₇、电容C₂₂和接地电容C₂₄，电容C₂₂的另一端分别连接第一天线的另一端和接地电容C₂₀，电阻R₂₇的另一端依次连接电容C₂₆和电阻R₂₈，电阻R₂₈的另一端连接近距耦合通信控制芯片的引脚9和接地电容C₂₅；电容C₂₆连接电阻R28的那一端还连接近距耦合通信控制芯片的引脚10。

进一步地，第一微控制器分别连接近距耦合通信控制芯片的引脚27至引脚30。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型通过近距耦合通信将无线通信模块的连接密码发送至上位机，不需要开箱操作即可实现与电力配电自动化设备的快速安全的数据通信。

2、本实用新型安装方便，只需将第一微控制器与第二微控制器与现有配电自动化设备的主控制器的串口连接即可，不需要更换配电自动化设备，有效降低使用成本。

3、本实用新型添加的第一微控制器和第二微控制器可以减缓本装置对配电自动化设备主控制器的功能占用，减小本装置对原有配电自动化设备的影响。

4、本实用新型的无线通信模块在未使用时处于禁止状态，防止黑客破解的同时，还能节约能源，有效提高安全性。

附图说明

图1为本装置的结构示意图；

图2为本装置的工作流程图；

图3为近距耦合通信模块的电路原理图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，该用于配电自动化设备的无线通信装置包括配电自动化设备的主控制器，还包括分别与主控制器相连接的近距耦合通信模块和无线通信模块，近距耦合通信模块包括依次连接的第一天线、匹配网络、近距耦合通信控制芯片和第一微控制器，第一微控制器通过串口连接线连接主控制器，近距耦合通信控制芯片还连接有无缘3225晶振；无线通信模块包括依次连接的第二天线、匹配电路、无线通信控制芯片和第二微控制器，第二微控制器通过串口连接线连接主控制器。第一天线通过匹配网络匹配阻抗后由近距耦合通信控制芯片驱动，发射或接收射频无线信号。近距耦合通信控制芯片需由第一微控制器进行设置，并通过第一微控制器控制数据的转发获取。第一微控制器将近距耦合通信控制芯片接收后的数据通过串口发送至其他设备，并接收主控制器发送的数据，通过近距耦合通信控制芯片发送至上位机；第二天线通过匹配电路匹配阻抗后由无线通信控制芯片驱动，发射或接收射频无线信号。无线通信控制芯片负责无线通信所需的信号调制、发送与接收事宜。第二微控制器控制通过运行TCP/IP协议栈以及802.11协议栈实现无线通信，并通过串口实现数据的转发。

如图3所示，近距耦合通信控制芯片的型号为PN532，近距耦合通信控制芯片的引脚5和引脚8共同接入3.3V电源，引脚23单独接入3.3V电源，引脚37、引脚39和引脚40共同接入3.3V电源；引脚1、3、7、11、18和41均接地；近距耦合通信控制芯片的引脚15分别连接无缘3225晶振的引脚1和接地电容C₂₇，近距耦合通信控制芯片的引脚16分别连接无缘3225晶振的引脚3和接地电容C₂₉，近距耦合通信控制芯片的引脚14分别连接无缘3225晶振的引脚1和接地电容C₂₇；无缘3225晶振的引脚2与引脚4均接地。

匹配网络包括电感L₃，电感L₃的一端连接近距耦合通信控制芯片的引脚4，另一端分别连接电容C₂₁和接地电容C₂₃，电容C₂₁的另一端分别连接第一天线的一端和接地电容C₁₉；

匹配网络还包括电感L₄，电感L₄的一端连接近距耦合通信控制芯片的引脚6，另一端分别连接电阻R₂₇、电容C₂₂和接地电容C₂₄，电容C₂₂的另一端分别连接第一天线的另一端和接地电容C₂₀，电阻R₂₇的另一端依次连接电容C₂₆和电阻R₂₈，电阻R₂₈的另一端连接近距耦合通信控制芯片的引脚9和接地电容C₂₅；电容C₂₆连接电阻R28的那一端还连接近距耦合通信控制芯片的引脚10。

第一微控制器分别连接近距耦合通信控制芯片的引脚27至引脚30。

如图2所示，当本实用新型未工作时，无线通信模块处于禁止工作状态，电力配电自动化设备的主控制器运用随机方法动态改变无线通信的名称和密码，其中名称和密码的长度也可以动态更换；当上位机尝试与近距耦合通信模块进行通信时，上位机首先需要验证预设的公钥内容与长度，若公钥验证的失败次数大于预设的安全次数，则需要间隔一段时间才能进行公钥验证，其中间隔时间与公钥验证的安全次数均可事先预定；若在安全次数内验证成功，近距耦合通信模块则向主控制器获取无线通信的名称与密码，并将名称与密码发送至上位机；同时，近距耦合通信模块向主控制器发送唤醒无线通信模块的信号，主控制器对无线通信模块进行名称与密码的配置；获取无线通信模块名称与密码的上位机此时可以连接无线通信模块，并通过无线通信模块与配电自动化设备进行数据通信。

本实用新型利用配电自动化设备内部的主控制器通过处理串口收发的数据实现无线通信和近距耦合通信，无线通信模块、近距耦合通信模块内部的微控制器实现对通信业务的管理，减少了对配电自动化设备内部的主控制器的功能占用。在发射流程中，配电自动化设备内部的主控制器向无线通信模块和/或近距耦合通信模块发送所需的数据，无线通信模块和近距耦合通信模块各自的微控制器接收数据并进行必要的数据封装以符合无线通信控制芯片或近距耦合通信控制芯片所需数据形式，再由无线通信控制芯片或近距耦合通信控制芯片驱动各自天线将数据发送出去。在接收流程中，射频无线信号经无线通信控制芯片和/或近距耦合通信控制芯片各自的天线拾取后，由无线通信控制芯片或近距耦合通信控制芯片完成各自的数据获取的流程，并交由各自的微控制器解析数据净荷，并通过串口传递至配电自动化设备内部的主控制器。

综上所述，本实用新型具备无线通信功能且相比传统无线通信方法更安全、可靠。另外，本实用新型解决了电力自动化设备因安装环境与条件不便人为直接操作、进行数据通信的难题，并可根据实际环境灵活部署。