一种自适应抄表的多表集抄通信接口转换器的制作方法

本发明属于远程集中抄表系统领域，具体涉及一种自适应抄表的多表集抄通信接口转换器。

背景技术：

目前国内各地居民的水、热、气、电四表使用推行一户一表的政策，但四表分属不同行业部门管理，各自运营，绝大多数采用人工室内抄表方式，抄表耗时费力，且在能源贸易结算时产生各种处理方式，未形成公共事业基础设施的资源共享，带来重复投资、工作效率低等问题，也给居民生活带来诸多不便。若建成“水电气热”多表集抄系统，将打破水、热、气、电表间“语言不通，各自处理”的壁垒，四表用能数据统一上传至电网公司集中器，则原有的人工抄表升级为远程自动抄表，可减少公共事业基础设施重复投资，降低公共事业单位的综合运营成本。

近几年，国家电网公司大力推进用电信息采集系统的建设，基于现有用电信息采集系统平台，增加支持多种上行、下行通讯方式的多表集抄通信接口转换器将是搭建“水电气热”多表集抄系统的快速有效途径。多表集抄通信接口转换器是指采集水、热、气、电表数据，并对水、热、气表数据处理存储，同时可以和集中器或手持设备进行数据交换的设备。目前的多表集抄通信接口转换器大多只支持某一种通讯方式的水、热、气表数据抄读，使得多表集抄系统的表计数据抄读兼容性差、成功率低，不利于多表集抄系统的建设推广。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题是克服市面上的多表集抄通信接口转换器对不同类型的水、气、热表计数据抄读兼容性差、成功率低的不足。

本发明的一种自适应抄表的多表集抄通信接口转换器，其特征在于：

基于国家电网公司标准I型采集器TLY2310E设计，主要包括以下部分：

1)MCU采用ML610Q496A，主频最高4MHz；

2)上行通讯2路硬件Uart串口(用于上行红外通讯和电力线载波/微功率无线通讯)；

3)上行RS-485总线接口1路模拟串口(用于上行与集中器通信及自身维护)；

4)下行电表采集2路硬件Uart串口(用于下行抄读RS-485通讯方式智能电能表)

5)下行M-BUS总线接口1路模拟串口(用于下行抄读M-BUS通讯方式水表、燃气表、热量表)；

6)下行RS-485总线接口1路模拟串口(用于下行抄读RS-485通讯方式水表、燃气表、热量表)；

7)下行LoRa无线模块接口1路硬件串口(用于下行抄读LoRa无线通讯方式水表、燃气表、热量表)；

8)TIMER 1定时器(模拟串口采样时钟)；

9)TIMER 4定时器(系统运行时钟)；

10)其他I/O口(运行灯、上行、下行通讯灯，RS-485控制、M-BUS电源控制、LoRa无线模块控制)；

11)128K ROM资源；

12)8K RAM资源；

13)32K EEPROM资源；

14)8M Data Flash资源；

15)RTC时钟。

本发明上行通过RS-485、电力线载波、微功率无线通讯方式与集中器通信，采用将符合CJ/T 188-2004通讯规约格式的报文封装在符合DL/T 645-2007通讯规约格式的报文数据域、再嵌套进Q/GDW 1376.2-2013通信规约的方式接收及应答集中器对水表、燃气表、热量表的数据抄读命令。同时支持手持设备通过红外通信串口设置参数、抄读智能电能表数据。

本发明下行通过RS-485、M-BUS、LoRa无线通讯方式与相应类型的水表、燃气表、热量表通信，按CJ/T 188-2004通讯规约的格式进行数据抄读命令的转发及接收。

本发明可自动识别水表、燃气表、热量表、智能电能表的通讯方式，自动适应DL/T 645-2007、DL/T 645-1997、CJ/T 188-2004等标准通信规约，通过表号自动绑定自适应抄读成功的下行通道，后续抄读时优先采用绑定通道采集数据，以提高表计数据抄读的成功率和效率。同时设置了每日抄表失败次数上限应对多次抄表失败的情形，避免重复无效抄表对多表集抄通信接口转换器的损耗及整体抄表流程的阻塞。对水表、燃气表、热量表的自适应抄表包括以下步骤：

步骤(1)，从上行通道接收到来自集中器的水表、燃气表、热量表数据抄读命令后，查询表号是否存在于多表集抄通信接口转换器的配置档案中；

步骤(2)，若表号已存在，按配置档案中已绑定的下行通道转发抄读命令；若表号不存在，将表号存储在多表集抄通信接口转换器的配置档案中，并在该次抄读时在M-BUS、RS-485、LoRa无线通道中同时转发抄读命令；

步骤(3)，待某路通道对抄读命令回复应答报文后，多表集抄通信接口转换器根据接收的抄读报文自动识别下行通道，并存储于多表集抄通信接口转换器的配置档案中，实现表号与该种下行通道的绑定；

步骤(4)，多表集抄通信接口转换器根据下行通道的不同，将应答报文按照相应通信规约，以与表计通讯方式匹配的波特率、奇偶校验、停止位从上行通道回复给集中器，结束本次抄读。若未接收到来自下行通道的应答报文，则回到步骤(2)重新尝试，当天最多转发抄读命令设定为N次，第N次未接收到应答报文后不再响应对该表号表计的抄读命令，即每日抄表失败次数上限为N，如可设定N为3。次日零点后抄读失败次数清零，并返回步骤(2)。

本发明的有益效果是：

提高“水电气热”多表集抄系统对不同类型表计数据抄读的兼容性、成功率及效率。本发明可配合集中器采集水表、燃气表、热量表、智能电能表相应数据，统一上传至电网公司集中器，将原有的人工抄表升级为远程自动抄表，有助于“水电气热”多表集抄的建设推广。

附图说明

图1是本发明的系统框架图。

图2是本发明的上行通信处理流程图。

图3是本发明的下行通信处理流程图。

图4是本发明的自适应抄表流程图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明是国家电网公司多表集抄方案中配合集中器抄读水表、燃气表、热量表和/或智能电能表数据的采集设备。本发明主要在国网标准I型采集器TLY2310E的基础上，增加对LoRa无线、M-BUS、RS-485通讯方式的水表、燃气表、热量表数据抄读功能。本发明主要包括了以下部分：

1)MCU采用ML610Q496，主频最高4MHz；2)上行通讯2路硬件Uart串口(用于上行红外通讯和电力线载波/微功率无线通讯)；3)上行RS-485总线接口1路模拟串口(用于上行与集中器通信及自身维护)；4)下行电表采集2路硬件Uart串口(用于下行抄读RS-485通讯方式智能电能表)；5)下行M-BUS总线接口1路模拟串口(用于下行抄读M-BUS通讯方式水表、燃气表、热量表)；6)下行RS-485总线接口1路模拟串口(用于下行抄读RS-485通讯方式水表、燃气表、热量表)；7)下行LoRa无线模块接口1路硬件串口(用于下行抄读LoRa无线通讯方式水表、燃气表、热量表)；8)TIMER 1定时器(模拟串口采样时钟)；9)TIMER 4定时器(系统运行时钟)；10)其他I/O口(运行灯、上行、下行通讯灯，RS-485控制、M-BUS电源控制、LoRa无线模块控制)；11)128K ROM资源；12)8K RAM资源；13)32K EEPROM资源；14)8M Data Flash资源；15)RTC时钟。

如图1所示，本发明上行通过RS-485、电力线载波、微功率无线通讯方式与集中器通信，采用将符合CJ/T 188-2004通讯规约格式的报文封装在符合DL/T 645-2007通讯规约格式的报文数据域、再嵌套进Q/GDW 1376.2-2013通信规约的方式接收及应答集中器对水表、燃气表、热量表的数据抄读命令。同时支持手持设备通过红外通信串口设置参数、抄读智能电能表数据。本发明下行通过RS-485、M-BUS、LoRa无线通讯方式与相应类型的水表、燃气表、热量表通信，按CJ/T 188-2004通讯规约的格式进行数据抄读命令的转发及接收。

集中器发送的命令是符合Q/GDW 1376.2-2013通信规约格式的报文，其中嵌套的符合DL/T 645-2007通讯规约格式的报文如下表所示：

其中：

A0-A5长度各1个字节，用于存放水表、燃气表、热量表的表号；

C是控制码，长度为1个字节，用1F表示下行报文。

L表示数据域长度，长度为1个字节，是从SW开始到CS之前的数据域内容字节总和。

SW是特殊标示字，用7E表示对水表、燃气表、热量表的数据抄读命令，用7C表示自维护命令；

TC是通信控制字，长度为1个字节，默认配置为波特率1200、偶校验、8位数据位、一位停止位，格式见下表：

OT是等待超时时间，长度为1个字节，时间单位为10毫秒，0表示使用默认值。

6字节的多表集抄通信接口转换器地址和封装的CJ/T 188-2004通讯规约格式的报文是数据域的具体内容。

本发明对数据抄读命令的应答同样是符合Q/GDW 1376.2-2013通信规约格式的报文，其中嵌套的符合DL/T 645-2007通讯规约格式的报文如下表所示：

其中去掉了通信控制字TC和超时时间OT，控制码C为81，SW为7E。

如图2所示，本发明的上行通信处理流程如下：

当上行通道接收到来自某一串口的报文，首先判断其是否嵌套了符合DL/T 645-2007或DL/T 645-1997通信规约格式的报文，如果不是则重新读取，如果是(图2中简称645报文)则按规约进行嵌套部分报文的解析；根据解析结果判断是否为自维护命令，若为自维护命令则回复应答报文，准备自维护；若不是自维护命令，则判断下行通道是否空闲，若不空闲则等待至下行通道空闲，若空闲则将报文直接转发至相应下行通道。

如图3所示，本发明的下行通信处理流程如下：

当下行通道接收到转发的数据抄读命令后，先判断下行通道是否空闲，若不空闲则等待至下行通道空闲，若空闲则按水表、燃气表或热量表的表号(又称表地址)向对应表计发送数据抄读命令；之后等待应答报文返回，若未超过规定的响应时间则一直等待，若响应超时则直接结束本次数据抄读；当接收到应答报文后，将其封装、准备从上行通道回复给集中器。

本发明可自动识别水表、燃气表、热量表、智能电能表的通讯方式(RS-485有线、M-BUS有线、LoRa无线)，自动适应DL/T 645-2007、DL/T 645-1997、CJ/T 188-2004等标准通信规约，通过表号自动绑定自适应抄读成功的下行通道，后续抄读时优先采用绑定通道采集数据，以提高表计数据抄读的成功率和效率。

如图4所示，对水表、燃气表、热量表的自适应抄表包括以下步骤：

步骤(1)，从上行通道接收到来自集中器的水表、燃气表、热量表数据抄读命令后，查询表号是否存在于多表集抄通信接口转换器的配置档案中；

步骤(2)，若表号已存在，按配置档案中已绑定的下行通道转发抄读命令；若表号不存在，将表号存储在多表集抄通信接口转换器的配置档案中，并在该次抄读时在M-BUS、RS-485、LoRa无线通道中同时转发抄读命令；

步骤(3)，待某路通道对抄读命令回复应答报文后，多表集抄通信接口转换器根据接收的抄读报文自动识别下行通道，并存储于多表集抄通信接口转换器的配置档案中，实现表号与该种下行通道的绑定；

步骤(4)，多表集抄通信接口转换器根据下行通道的不同，将应答报文按照相应通信规约，以与表计通讯方式匹配的波特率、奇偶校验、停止位从上行通道回复给集中器，结束本次抄读。若未接收到来自下行通道的应答报文，则回到步骤(2)重新尝试，当天最多转发抄读命令3次，第3次未接收到应答报文后不再响应对该表号表计的抄读命令。次日零点后抄读失败次数清零，并返回步骤(2)。

本发明可实现对不同通讯方式水表、燃气表、热量表的自适应数据抄读，支持转发抄读智能电能表数据。设置了每日抄表失败次数上限应对多次抄表失败的情形，避免重复无效抄表对多表集抄通信接口转换器的损耗及整体抄表流程的阻塞，提高了“水电气热”多表集抄系统对不同类型表计数据抄读的兼容性、成功率及效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。