一种基于DLT634.5-101标准的低功耗无线通讯系统的制作方法

本发明涉及智能电网技术领域，具体涉及一种基于dlt634.5-101标准的低功耗无线通讯系统。

背景技术：

提出升级改造配电网，推进智能电网建设，全面提升电力系统的智能化水平，提高电网接纳和优化配置多种能源的能力，满足多元用户供需互动，因此对远程监控的实时性、可靠性和功耗的要求也越来越严格。传统的馈线自动化终端ftu装置电源取自于高压线路上安装的pt装置。pt装置属于一次设备，它起的作用是把10千伏高压电源变成220伏低压电源给ftu供电。设备重量大，运输和安装都不太方便，尤其是pt装置经常发生谐振等一些原因造成装置损坏、爆炸等事故，这对电网造成了新的故障隐患。传统的ftu也只能通过此方式进行供电，因为传统ftu耗电比较大。馈线终端的功耗主要是由通信部分、采集部分、开关和指示灯部分、芯片的自身功耗组成。主站与ftu通信主要是通过主站的总召唤，子站检测到遥测信息异常或者遥信变位事件发生的主动上报，其余时间通信模块都处于待机浪费能源。一般的ftu终端整机功耗大约都在几十瓦，这一损耗无论从能源还是经济性角度来说都是难以接受的。而通过超低功耗技术将设备功耗由几十瓦降低到2w，大大降耗节能。可以减小电流电压互感器pt/ct的运行负荷，延长相关设备使用寿命，并可促进传统配电开关以及pt/ct等一次设备的升级换代，降低维护费用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提出一种基于dlt634.5-101标准的低功耗无线通讯系统。所述基于dlt634.5-101标准的低功耗无线通讯系统具有设计新颖、造价低廉和实用性强的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于dlt634.5-101标准的低功耗无线通讯系统，包括无线通信层、主机系统层、数据采集层和电源模块；所述无线通信层与所述主机系统层连接，所述主机系统层与所述数据采集层连接，所述主机系统层包括事件处理层、硬件接口层和任务调度层，所述主机系统层通过任务调度层将无线通信层，数据采集层，硬件接口层，事件处理层联系起来，所述主机系统层通过任务调度层进行查询需要执行的任务，通过事件处理层进行处理，通过硬件接口层实现根据当前事件处理层是否有任务需要执行，来决定进入或退出硬件低功耗模式，所述电源模块包括供电系统单元、稳压处理单元和电压检测单元，所述电源模块与所述无线通信层、主机系统层和数据采集层连接，并提供电能。

进一步地，所述供电系统单元采用直流电压互感器供电或者通过太阳能板供电，然后通过二极管隔离，一部分用来给备用电池充电，备用电池输出24v后进入24v转5v开关电源，再进行降压稳压处理然后经过5v转3.3v稳压电路后输出3.3v给系统供电；另一部分直接接到24v转5v开关电源，再进行降压稳压处理然后经过5v转3.3v稳压电路后输出3.3v给系统供电。

进一步地，所述无线通信层具有主机系统控制其进入休眠的睡眠机制、主动唤醒主机系统机制、主机系统主动唤醒无线通信单元机制。

进一步地，所述睡眠机制是主站会发出总召帧、链路状态帧、心跳帧等，无线通信单元可以实现睡眠降低功耗，并缓存主站下发的数据，并根据状态判定来是否发送给主机系统。

进一步地，所述主动唤醒主机制是当通信单元判定成功可以给主机系统发送主站的数据帧时，可以主动唤醒主机系统并发送数据。

进一步地，所述主机系统主动唤醒无线通信单元机制是当主机系统通过数据采集层采集到遥信变位、带时标的事件记录、遥测值超过死区范围时，会主动发送数据帧给主站，主机系统会唤醒无线通信单元以便发送数据帧给主站进行上报；当通信链路存在异常时，为降低功耗，如果是终端异常，则主站发送的心跳包，终端不会做出响应；如果是主站异常，无线模块会定时发送链接请求主站，并通过无线通信层告知事件处理层，直到恢复链路通信正常之前，不主动发送数据给无线通信模块，并通知硬件处理层关闭相应的串口外设进入硬件低功耗模式。

进一步地，所述主机系统层的硬件电路采用低功耗设计，核心mcu芯片采用stm32l系列，ldo采用高效ic芯片且满足功率输出需求。

进一步地，所述数据采集层可以采集遥测数据或者遥信数据，所述遥测数据是电压电流数据，所述遥信是指远动通信数据的开入量，各种二值信号的变化。

进一步地，所述供电系统单元设有电源芯片，所述电源检测单元设有电压监测芯片，保证系统电源部分高效稳定工作。

参见图3，图3介绍了通过任务调度层进行查询需要执行的任务，通过事件处理层进行处理，通过硬件接口层实现根据当前事件处理层是否有任务需要执行，来决定进入或退出硬件低功耗模式；系统开始时，任务调度层一直处于任务查询状态，通过任务调度层进行查询需要执行的任务，事件处理函数发送任务，若无任务，则空闲，关闭相应的串口外设进入硬件低功耗模式，若有任务，无空闲，硬件接口层开启串口外设，退出硬件低功耗模式。

参见图4，图4介绍了通过两种方式供电，通过直流电压互感器供电或者通过太阳能板供电，然后通过二极管隔离。一部分用来给电池充电，备用电池输出24v后进入24v转5v开关电源；另一部分直接接到开关电源上进行降压稳压处理。然后经过5v转3.3v稳压电路后输出3.3v给系统供电。

参见图5，图5介绍了电压检测单元中设有电压检测芯片，电压检测芯片用来监测3.3v直流输入是否稳定，当电压低于2.63v时，电压监测芯片会输出复位信号，系统会复位；防止系统故障，一旦系统故障要重启；当系统控制信号输入在1.6秒内给如电压监测芯片有效信号，系统就不会发生复位，否则超时就会发生复位。

参见图6，图6介绍了主机系统层可以通过电源使能，打开或关闭电源，以降低功耗；主机系统层可以发送复位命令，复位芯片，如果一直连接主站失败；主机系统层可以打开或者关闭4g无线芯片，以降低功耗；通过3.3v与1.8v的逻辑电平转换，以实现系统控制层与4g芯片的正常通信。

参见图7，图7介绍了数据采集层可以采集遥测数据和遥信数据；所谓遥测数据就是，电压电流数据。遥信是指远动通信数据的开入量，各种二值信号的变化；遥测数据是交流量，需要通过运算放大器进行电压抬升1.5v，然后进入ad采集芯片进行ad计算，通过spi接口，主机系统层可以读出ad采集的数据，进行数据处理和逻辑判断；遥信数据采集有效变化后，通过光耦会输出高低电平，主机系统层收到遥信变化，进行逻辑判断。

本发明与现有技术相比具有以下优点：传统的ftu采用电压互感器和后备电源配合的方式供电并没有考虑降低功耗等因素，配套市场上现有gprs无线模块，通信模块一直处于运行状态，功耗稳定在2w以上；并没有模块化处理各功能单元，也没有基于dlt634.5-101协议标准实现的无线模块睡眠唤醒机制，导致传统的ftu的个功能部分不管有没有任务需要执行都出来全速运行状态，大大浪费了能源。本发明采用太阳能供电，为降低功耗，延长电池使用寿命，专门设计对应的电源模块，将无线通信层，数据采集层，模块化处理，并由主机系统层控制是否为无线模块供电。采用基于dlt634.5-101标准的通信协议而实现的睡眠唤醒机制，可以将无线通信层的功耗降低到0.7w，从而延长供电设备的使用寿命，降低维护费用。

附图说明

图1为本发明的整体结构的示意图；

图2为本发明的电源模块的结构示意图；

图3为本发明的流程的执行示意图；

图4为本发明的供电系统单元和稳压处理单元的结构示意图；

图5为本发明的电压监测单元的结构示意图；

图6为本发明的无线通信层的结构示意图；

图7为本发明的数据采集层的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

一种基于dlt634.5-101标准的低功耗无线通讯系统，包括无线通信层、主机系统层、数据采集层和电源模块；所述无线通信层与所述主机系统层连接，所述主机系统层与所述数据采集层连接，所述主机系统层包括事件处理层、硬件接口层和任务调度层，所述主机系统层通过任务调度层将无线通信层，数据采集层，硬件接口层，事件处理层联系起来，所述主机系统层通过任务调度层进行查询需要执行的任务，通过事件处理层进行处理，通过硬件接口层实现根据当前事件处理层是否有任务需要执行，来决定进入或退出硬件低功耗模式，所述电源模块包括供电系统单元、稳压处理单元和电压检测单元，所述电源模块与所述无线通信层、主机系统层和数据采集层连接，并提供电能。

具体而言，所述供电系统单元采用直流电压互感器供电或者通过太阳能板供电，然后通过二极管隔离，一部分用来给备用电池充电，备用电池输出24v后进入24v转5v开关电源，再进行降压稳压处理然后经过5v转3.3v稳压电路后输出3.3v给系统供电；另一部分直接接到24v转5v开关电源，再进行降压稳压处理然后经过5v转3.3v稳压电路后输出3.3v给系统供电。

具体而言，所述无线通信层具有主机系统控制其进入休眠的睡眠机制、主动唤醒主机系统机制、主机系统主动唤醒无线通信单元机制。

具体而言，所述睡眠机制是主站会发出总召帧、链路状态帧、心跳帧等，无线通信单元可以实现睡眠降低功耗，并缓存主站下发的数据，并根据状态判定来是否发送给主机系统。

具体而言，所述主动唤醒主机制是当通信单元判定成功可以给主机系统发送主站的数据帧时，可以主动唤醒主机系统并发送数据。

具体而言，所述主机系统主动唤醒无线通信单元机制是当主机系统通过数据采集层采集到遥信变位、带时标的事件记录、遥测值超过死区范围时，会主动发送数据帧给主站，主机系统会唤醒无线通信单元以便发送数据帧给主站进行上报；当通信链路存在异常时，为降低功耗，如果是终端异常，则主站发送的心跳包，终端不会做出响应；如果是主站异常，无线模块会定时发送链接请求主站，并通过无线通信层告知事件处理层，直到恢复链路通信正常之前，不主动发送数据给无线通信模块，并通知硬件处理层关闭相应的串口外设进入硬件低功耗模式。

具体而言，所述主机系统层的硬件电路采用低功耗设计，核心mcu芯片采用stm32l系列，ldo采用高效ic芯片且满足功率输出需求。

具体而言，所述数据采集层可以采集遥测数据或者遥信数据，所述遥测数据是电压电流数据，所述遥信是指远动通信数据的开入量，各种二值信号的变化。

具体而言，所述供电系统单元设有电源芯片，所述电源检测单元设有电压监测芯片，保证系统电源部分高效稳定工作。

参见图3，图3介绍了通过任务调度层进行查询需要执行的任务，通过事件处理层进行处理，通过硬件接口层实现根据当前事件处理层是否有任务需要执行，来决定进入或退出硬件低功耗模式；系统开始时，任务调度层一直处于任务查询状态，通过任务调度层进行查询需要执行的任务，事件处理函数发送任务，若无任务，则空闲，关闭相应的串口外设进入硬件低功耗模式，若有任务，无空闲，硬件接口层开启串口外设，退出硬件低功耗模式。

参见图4，图4介绍了通过两种方式供电，通过直流电压互感器供电或者通过太阳能板供电，然后通过二极管隔离。一部分用来给电池充电，备用电池输出24v后进入24v转5v开关电源；另一部分直接接到开关电源上进行降压稳压处理。然后经过5v转3.3v稳压电路后输出3.3v给系统供电。

参见图5，图5介绍了电压检测单元中设有电压检测芯片，电压检测芯片用来监测3.3v直流输入是否稳定，当电压低于2.63v时，电压监测芯片会输出复位信号，系统会复位；防止系统故障，一旦系统故障要重启；当系统控制信号输入在1.6秒内给如电压监测芯片有效信号，系统就不会发生复位，否则超时就会发生复位。

参见图6，图6介绍了主机系统层可以通过电源使能，打开或关闭电源，以降低功耗；主机系统层可以发送复位命令，复位芯片，如果一直连接主站失败；主机系统层可以打开或者关闭4g无线芯片，以降低功耗；通过3.3v与1.8v的逻辑电平转换，以实现系统控制层与4g芯片的正常通信。

参见图7，图7介绍了数据采集层可以采集遥测数据和遥信数据；所谓遥测数据就是，电压电流数据。遥信是指远动通信数据的开入量，各种二值信号的变化；遥测数据是交流量，需要通过运算放大器进行电压抬升1.5v，然后进入ad采集芯片进行ad计算，通过spi接口，主机系统层可以读出ad采集的数据，进行数据处理和逻辑判断；遥信数据采集有效变化后，通过光耦会输出高低电平，主机系统层收到遥信变化，进行逻辑判断。

发明原理：采用模块化设计思路，由电源模块，数据采集模块，无线通信模块，主机系统几个部分构成；由主机系统层通过任务调度层进行查询需要执行的任务，通过事件处理层进行处理，通过硬件接口层实现根据当前事件处理层是否有任务需要执行，来决定进入或退出硬件低功耗模式；主机系统层的硬件电路采用低功耗设计，核心mcu芯片采用stm32l系列，电源模块部分采用高效ldo芯片且满足功率输出要求，并实现电压监测功能；无线通信层基于基于dlt634.5-101标准，实现由主机系统控制其进入休眠的睡眠机制、主动唤醒主机系统机制、主机系统主动唤醒无线通信单元机制。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。