多模通信模塊及相應的電力載波抄表系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種多模通信模塊，同時也公開了采用該多模通信模塊的電力載波抄表系統。該多模通信模塊包括載波通信單元、主控單元和無線通信單元；其中，載波通信單元和無線通信單元分別連接主控單元，主控單元與電力載波抄表系統中的采集器或集中器進行數據交互。利用該多模通信模塊，可以實現無線通信和載波通信的雙模通信方式，一方面大幅度提高了電能表的抄收成功率，另一方面也使電力載波抄表系統的覆蓋范圍最大化，同時保證了在電力載波出現“孤島”問題的情況下也能夠采集到電能計量數據。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種多模通信模塊，同時也涉及采用該多模通信模塊的電力載波抄表系統，屬于智能電網

技術介紹
電力載波通信技術經過多年發展，初步達到了可用的程度，但在通信穩定性和實時性上還有很大的提升空間。由于供電網絡結構的復雜性、線路高頻信號衰減嚴重，特別是電網各種干擾的隨機性和無規律性，加上電力網絡的分布電容、分布電感、負載性質、負載阻抗值、噪聲等都是動態的而不是恒定的，電力載波通信技術存在一定的局限性，例如經常出現的“孤島”問題就是比較突出的。所謂“孤島”是指特定區域內的載波線路存在一定的干擾，導致載波通信無法正常進行。近年來，隨著無線通信技術的發展，采用無線組網通信方式，其優勢是非常明顯的。無線通信網絡與用電環境無關，網絡相對穩定可靠，網絡內單一節點出現故障不會影響其他節點的正常通信。因此，如果將無線通信技術與電力載波通信技術相互結合，彼此作為對方備用的通信信道，則在出現“孤島”問題時可以借助其它通信信道，采用電力載波通信與無線通信無縫切換的方式繼續進行通信，那么現有電力載波通信技術中出現的“孤島”問題將得到有效解決。例如，在申請號為201210339732.4的中國專利申請中，公開了一種電力線載波和無線雙信道網絡通信模塊，能夠同時通過電力線信道和無線信道收發經過調制解調的電壓信號，顯著提高了通信可靠性和實時性。在專利號為ZL201220336407.8的中國技術專利中，公開了一種基于電力載波系統的載波無線雙模模塊，克服了電力線路上載波信號的傳輸噪聲頻譜復雜導致通信穩定性和實時性較差的缺陷，使整個網絡的靈活性和可靠性得到提升。但是，現有技術在故障切換等方面仍然存在一些缺陷，不能完全滿足電力載波抄表系統實用化的要求。
技術實現思路
本技術所要解決的首要技術問題在于提供一種多模通信模塊。本技術所要解決的另一技術問題在于提供一種采用上述多模通信模塊的電力載波抄表系統。為實現上述目的，本技術采用下述的技術方案：一種多模通信模塊，包括載波通信單元、主控單元和無線通信單元；其中，所述載波通信單元和所述無線通信單元分別連接所述主控單元，所述主控單元與外部的采集器或集中器進行數據交互。其中較優地，所述載波通信單元包括第一單片機、載波通信芯片、載波發送放大電路、載波接收濾波電路和載波耦合電路；其中，所述第一單片機一方面與所述載波通信芯片連接，另一方面分別與所述載波發送放大電路、所述載波接收濾波電路連接，所述載波發送放大電路、所述載波接收濾波電路分別與所述載波耦合電路連接。其中較優地，所述載波通信芯片為TCC082C芯片。其中較優地，所述無線通信單元包括無線通信芯片、第二單片機及外圍電路；其中，所述第二單片機一方面連接所述無線通信芯片，另一方面連接所述外圍電路。其中較優地，所述無線通信芯片為nRF903芯片。一種電力載波抄表系統，包括主站、采集器、集中器和電能表，還包括上述的多模通信模塊，所述多模通信模塊與所述采集器或所述集中器進行數據交互。其中較優地，在每個臺式變壓器旁邊安裝一臺集中器，每個居民計量表箱內安裝一臺采集器，所述采集器通過串行通信總線采集各電能表的電能計量數據，通過所述多模通信模塊將數據傳送給所述集中器，所述集中器通過遠程通道將各電能表的電能計量數據傳送到所述主站。其中較優地，所述集中器與所述采集器之間采用無線通信和載波通信的雙模通信方式。利用本技術所提供的多模通信模塊，可以實現無線通信和載波通信的雙模通信方式。雙模通信方式將兩種通信信道封裝在一個模塊中，只需一次安裝即可實現雙模通信，在兩種通信方式相結合的情況下大幅度提高了電能表的抄收成功率。兩種通信方式相結合也使得電力載波抄表系統的覆蓋范圍最大化，同時保證了在電力載波出現“孤島”問題的情況下也能夠采集到電能計量數據。本技術的技術方案還具有施工簡單、維護方便、即插即用等優點。附圖說明圖1為本技術所提供的多模通信模塊的整體結構示意圖；圖2為集中器與采集器之間4種通信方式的示意圖；圖3為本電力載波抄表系統中，載波無線混合組網模型的示意圖；圖4為實現上述載波無線混合組網模型的實施例示意圖；圖5為解決“孤島”問題的集中器與采集器的組網示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本技術的
技術實現思路
展開詳細的說明。如圖1所示，本技術所提供的多模通信模塊包括載波通信單元、主控單元和無線通信單元；其中，載波通信單元和無線通信單元分別連接主控單元，該主控單元由微處理器或單片機實現，可以與外部的采集器(或集中器)進行數據交互。載波通信單元包括第一單片機、載波通信芯片、載波發送放大電路、載波接收濾波電路和載波耦合電路。其中，第一單片機一方面與載波通信芯片連接，另一方面分別與載波發送放大電路、載波接收濾波電路連接，載波發送放大電路、載波接收濾波電路分別與載波耦合電路連接。在本技術的一個實施例中，該載波通信芯片可以采用TCC082C芯片，第一單片機可以采用8051指令兼容的高速微處理器如PL3105、PL2101等。其它電路的具體設計是本領域技術人員的常規技術手段，例如鐘穎儀在論文《電力線載波通信的外圍電路設計》(刊載于《電子科技》2012年第11期)中，詳細介紹了電力線載波通信的外圍專用電路,包括發送驅動電路、耦合接收電路等，在此就不具體說明了。無線通信單元包括無線通信芯片、第二單片機及外圍電路。其中，第二單片機一方面連接該無線通信芯片，另一方面連接外圍電路。在本技術的一個實施例中，第二單片機也可以采用8051指令兼容的高速微處理器如PL3105、PL2101等，無線通信芯片可以采用nRF903芯片等，外圍電路主要包括無線收發天線等。在本技術中，主控單元分別通過第一單片機和第二單片機，控制載波通信芯片和無線通信芯片實現通信信道的切換。當外部的采集器通過電阻分壓網絡和分流元件分別對電壓信號和電流信號采樣后，送到電能計量芯片，在電能計量芯片內對采集到的信號進行處理后，還原為數字信號，傳入本多模通信模塊的主控單元。主控單元首先將數字信號由載波通信單元的第一單片機傳送給載波通信芯片。若載波通信單元的工作正常，則通過載波通信芯片將數字信號調制為載波應答信號，并引入相應的擴頻碼，即進行擴頻處理后通過第一單片機發送到載波發送放大電路、載波耦合電路，并饋入電力線通道，完成電能表信息的采集和發送；若載波通信單元工作異常，則主控單元將數字信號通過無線通信單元的第二單片機傳入無線通信芯片，無線通信芯片將數字信號轉換為無線通信信號，通過與第二單片機連接的外圍電路(即無線收發天線)將無線通信信號經由無線通信網絡上報到主站，完成電能表信息的采集和發送。利用上述的多模通信模塊，本技術進一步提供了一種電力載波抄表系統。該電力載波抄表系統以臺式變壓器為中心，在每個臺式變壓器旁邊安裝一臺集中器，每個居民計量表箱內安裝一臺采集器。采集器通過RS-485串行通信總線采集電能表的電能計量數據，通過本技術所提供的多模通信模塊(載波通信和無線通信同時工作)將數據傳送給集中器，然后集中器通過GPRS、3G/4G等遠程通道將各電能表的電能計量數據傳送到主站。在本技術的一個實施例中，多模通信模塊可以安裝在集中器下行通信模塊的位置，負責進行無線通信本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多模通信模塊，其特征在于包括載波通信單元、主控單元和無線通信單元；其中，所述載波通信單元和所述無線通信單元分別連接所述主控單元，所述主控單元與外部的采集器或集中器進行數據交互；所述主控單元分別控制所述載波通信單元和所述無線通信單元，在所述載波通信單元工作正常時采用載波通信方式，所述載波通信單元工作異常時切換為無線通信方式。

【技術特征摘要】
1.一種多模通信模塊，其特征在于包括載波通信單元、主控單元和無線通信單元；其中，所述載波通信單元和所述無線通信單元分別連接所述主控單元，所述主控單元與外部的采集器或集中器進行數據交互；所述主控單元分別控制所述載波通信單元和所述無線通信單元，在所述載波通信單元工作正常時采用載波通信方式，所述載波通信單元工作異常時切換為無線通信方式。2.如權利要求1所述的多模通信模塊，其特征在于：所述載波通信單元包括第一單片機、載波通信芯片、載波發送放大電路、載波接收濾波電路和載波耦合電路；其中，所述第一單片機一方面與所述載波通信芯片連接，另一方面分別與所述載波發送放大電路、所述載波接收濾波電路連接，所述載波發送放大電路、所述載波接收濾波電路分別與所述載波耦合電路連接。3.如權利要求2所述的多模通信模塊，其特征在于：所述載波通信芯片為TCC082C芯片。4.如權利要求1所述的多模通信模塊，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：錢奇，尚爾博，陳光，張磊，
申請(專利權)人：北京科東電力控制系統有限責任公司，國網北京市電力公司，
類型：新型
國別省市：北京;11