一种微功率无线本地通讯系统及集中抄表系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种微功率无线本地通讯系统及集中抄表系统，属于数据通讯技术领域。
【背景技术】
[0002]目前用在低压电力用户集中抄表的通讯系统大多是电力线窄带载波通讯系统，受电力线特性和电器特性的影响，需要通过组网技术进行克服，实时性差，且通讯波特率小于1.2KBPS。为了实现智能电网建设的“全采集、全覆盖、全费控”需求，在有些地方，如城乡结合部，电力线载波抄表会存在抄读不稳定现象，为解决此问题，可采用通讯速率较高的微功率无线系统来进行数据采集，保证数据实时采集通讯的成功率和可靠性。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种微功率无线本地通讯系统及集中抄表系统，以解决目前低压用电信息系统数据抄收不稳定、实时性差的实际问题。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题提供了一种微功率无线本地通讯系统，该通讯系统包括用于安装在各个智能电能表或采集器上的电能表/采集器微功率无线通讯模块和用于安装在集中器上的集中器微功率无线通讯模块，电能表/采集器微功率无线通讯模块用于与对应的电能表/采集器连接，集中器微功率无线通讯模块用于与集中器连接，集中器微功率无线通讯模块作为本地自组织网络的中心节点，电能表/采集器微功率无线通讯模块作为子节点与集中器微功率无线通讯模块之间无线通讯连接。
[0005]所述电能表/采集器微功率无线通讯模块和集中器微功率无线通讯模块均包括中央处理器、射频收发器、第一晶振芯片和第二晶振芯片，所述中央处理器通过异步通讯接口与电能表/采集器或集中器连接，中央处理器通过串行外设接口与射频收发器连接，第一晶振芯片与射频收发器连接，用于为射频收发器提供工作频率，第二晶振芯片与中央处理器连接，用于为中央处理器提供工作频率。
[0006]所述的射频收发器包括RF芯片、RF开关和天线，RF开关和天线连接，用于控制RF信号的接收和发射，所述RF芯片与中央处理器之间通过串行外设接口相连，所述RF芯片的输入端通过低噪放大器与RF开关相连，用于对所接收的RF信号做低噪声放大、滤波处理，所述RF芯片的输出端通过功率放大器与RF开关相连，用于放大所输出的RF信号。
[0007]所述的中央处理器采用意法半导体公司的STM32芯片，用于进行数据的存储和处理，所述射频收发器采用芯科公司的无线通信芯片SI4438。
[0008]所述电能表/采集器微功率无线通讯模块用于向智能电能表或采集器发起地址查询命令，通讯成功后，电能表/采集器微功率无线通讯模块将自身的地址更改为应答的通讯地址，该地址即为数据的目的地址。
[0009]本实用新型还提供了一种集中抄表系统，包括多个智能电能表或采集器和一个集中器，该抄表系统还包括安装在各个智能电能表或采集器上的电能表/采集器微功率无线通讯模块和安装在集中器上的集中器微功率无线通讯模块，集中器微功率无线通讯模块与集中器通过串行接口连接，电能表/采集器微功率无线通讯模块通过串行接口与对应的电能表/采集器连接，集中器微功率无线通讯模块作为本地自组织网络的中心节点，电能表/采集器微功率无线通讯模块作为子节点与集中器微功率无线通讯模块之间无线通讯连接。
[0010]所述的电能表/采集器微功率无线通讯模块和集中器微功率无线通讯模块均包括中央处理器、射频收发器、第一晶振芯片和第二晶振芯片，所述中央处理器通过异步通讯接口与电能表/采集器或集中器连接，中央处理器通过串行外设接口与射频收发器连接，第一晶振芯片与射频收发器连接，用于为射频收发器提供工作频率，第二晶振芯片与中央处理器连接，用于为中央处理器提供工作频率。
[0011]所述的射频收发器包括RF芯片、RF开关和天线，RF开关和天线连接，用于控制RF信号的接收和发射，所述RF芯片与中央处理器之间通过串行外设接口相连，所述RF芯片的输入端通过低噪放大器与RF开关相连，用于对所接收的RF信号做低噪声放大、滤波处理，所述RF芯片的输出端通过功率放大器与RF开关相连，用于放大所输出的RF信号。
[0012]所述的中央处理器采用意法半导体公司的STM32芯片，用于进行数据的存储和处理，所述射频收发器采用芯科公司的无线通信芯片SI4438。
[0013]所述电能表/采集器微功率无线通讯模块向智能电能表或采集器发起地址查询命令，通讯成功后，电能表/采集器微功率无线通讯模块将自身的地址更改为应答的通讯地址，该地址即为数据的目的地址。
[0014]本实用新型的有益效果是:本实用新型的通讯系统包括安装在各个智能电能表或采集器上的电能表/采集器微功率无线通讯模块和安装在集中器上的集中器微功率无线通讯模块，集中器微功率无线通讯模块作为本地自组织网络的中心节点，电能表/采集器微功率无线通讯模块作为子节点与集中器微功率无线通讯模块之间无线通讯连接。本实用新型解决了目前低压用电信息系统数据抄收不稳定、实时性差的实际问题，利用无线信道形成一种微功率本地通讯系统，从而提高了系统通信的实时性和可靠性，具有抗干扰能力强、通信速率高、使用方便等特点，可实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的本地通讯。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型集中式抄表系统的结构图；
[0016]图2是本实用新型所采用的微功率无线通讯模块的结构图；
[0017]图3是本实用新型微功率无线本地通讯系统通讯的工作流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做进一步的说明。
[0019]本实用新型的一种微功率无线本地通讯系统的实施例
[0020]本实用新型的微功率无线本地通讯系统包括用于安装在各个智能电能表或采集器上的电能表/采集器微功率无线通讯模块和用于安装在集中器上的集中器微功率无线通讯模块，这里的智能电能表包括单相电能表和三相电能表，电能表/采集器微功率无线通讯模块用于与对应的电能表/采集器连接，集中器微功率无线通讯模块用于与集中器连接，集中器微功率无线通讯模块作为本地自组织网络的中心节点，电能表/采集器微功率无线通讯模块作为子节点与集中器微功率无线通讯模块之间无线通讯连接。
[0021]电能表/采集器微功率无线通讯模块和集中器微功率无线通讯模块结构相同，各无线通讯模块的通信频率为470MHZ-51MHz，调制方式为GFSK，接收灵敏度为_124dBm，发射功率为50mW，通讯速率可为1200bps、2400bps、4800bps、9600bps，自适应，单相表/采集器默认通讯速率为2400bps，集中器默认通讯速率为9600bps，支持DL/T645-1997和DL/T645-2007《多功能电能表通信协议》，无线信道通讯速率为10kbps。下面以集中器微功率无线通讯模块进行说明，如图2所示，该通讯模块均包括中央处理器、电源单元、射频收发器、第一晶振芯片和第二晶振芯片，电源单元为中央处理器和射频收发器提供工作电压，中央处理器通过异步通讯接口与电能表/采集器或集中器连接，中央处理器通过串行外设接口与射频收发器连接，第一晶振芯片与射频收发器连接，用于为射频收发器提供工作频率，第二晶振芯片与中央处理器连接，用于为中央处理器提供工作频率。射频收发器包括射频RF芯片、射频RF开关和天线，RF开关和天线连接，用于控制RF信号的接收和发射，RF芯片与中央处理器之间通过串行外设接口相连，RF芯片的输入端通过低噪放大器与RF开关相连，用于对所接收的RF信号做低噪声放大、滤波处理，所述RF芯片的输出端通过功率放大器与RF开关相连，用于放大所输出的RF信号。
[0022]本实施例中中央处理器采用意法半导体公司的STM32芯片，用于进行数据的存储和处理，该芯片具有运行速度高、处理能力强、价格低廉等特点；射频收发器采用芯科实验室(Silicon LSbs)公司的无线通信芯片SI4438，该芯片具有外围电路简单、功耗低、价格低廉等优点；第一晶振和第二晶振均采用32MHz无源晶振，分别为射频收发器和中央处理器提供稳定的时钟信号。
[0023]下面以具体描述微功率无线通信模块的数据通讯的一个实施工作为例，来详细说明本实用新型微功率无线本地通讯系统的数据通讯实现过程，流程如图3所示，具体过程如下:
[0024]1.单相表/采集器微功率无线通讯模块、三相表微功率无线通讯模块、集中器微功率无线通讯模块上电。上电后，通过串行数据接口，单相表/采集器微功率无线通讯模块、三相表微功率无线通讯模块向单相表/采集器、三相表发起地址查询命令，通讯成功后模块将自身的地址更改为应答的通讯地址，该地址即为数据的目的地址。然后处于工作等待状态，集中器微功率无线通讯模块作为一个中心节点建立一个新网络，其他模块作为子节点参与微功率无线通信系统网络的组建、数据的采集及中继传输等。
[0025]2.微功率无线通讯模块等待设定的时间间隔(3分钟)到达后，通讯模块里的中央处理器发送数据，发送包含自身节点路由信息的存在消息。此时微功率无线通信模块都还没有接收过友好模块的路由信息，所以这时微功率无线通信模块能够发送的只有自身节点的路由信息。在信息发送过程中，首先控制RF开关打开，然后经过功率放大器将RF信号放大并发送。
[0026]3.微功率无线通信模块收到其他模块发送的无线数据，利用中央处理器判断是否存在消息，如果存在，则进入步骤4 ;如果不存在，则回到步骤2，继续等待重新接收，在信息接收过程中，控制RF开关处于接收状态，将信号通过低噪放大器对天线所接收的RF信号做低噪声放大、滤波处理，过滤频率不同的波，然后将相同波段的信号接收并处理。
[0027]4.微功率无线通信模块里的中央处理器解析出MAC层源地址，建立邻居表，并得到邻居表信息。微功率无线通信模块根据监听接收到的存在消息中邻居模块节点的信息，来建立邻居表并得到相应信息，可以更好地掌握自身节点周围范围内的邻居模块节点的情况，其中邻居表包括:邻居模块节点地址、接收到的邻居模块节点发送信息的信号强度、与邻居模块节点的链路质量、与邻居模块节点的链路可靠度。