一种无线抄表系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种无线抄表系统，包括智能电表和数据转发设备，智能电表包括直流电源模块、DC?DC转换器、第一微处理器、计量模块、存储模块以及第一射频通信模块，数据转发设备包括第二微处理器、第二射频通信模块和GSM通信模块，直流电源模块的输入端接交流电源，第一输出端与DC?DC转换器的输入端连接，第二输出端与计量模块的输入端连接，DC?DC转换器的第一输出端与第一微处理器的第一输入端连接，第二输出端与第一射频通信模块的输入端连接，第二射频通信模块通过无线射频网络与第一射频通信模块连接。本实用新型成本较低、稳定性好、穿透距离远且功耗较低，适合在楼房密集处使用，可广泛应用于电力行业中。
【专利说明】
一种无线抄表系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力系统领域，特别是一种无线抄表系统。
【背景技术】
[0002]在当前社会，电力的应用已经极为广泛，电力已经成为人们生活中不可或缺的部分。电表是电力网络中重要的测量仪器，可以测量电力资源的消耗情况。传统中采集电表数据的方式是人工采集，需要专门的工作人员逐个电表进行数据采集，效率低下且成本高。而随着当代电子技术的不断发展及普及，在无线通信技术的发展现状下，已经可以实现无线抄表，用无线抄表代替人工抄表可以提高企业运营效率，大幅度降低运营成本，而它的最大特点就是不用布线，安装方便，大大减少工程人员的劳动，保证工程顺利进行。现在无线抄表系统使用的无线通信方式大多都是GSM/GPRS、WIFI或ZigBee通信方式。GSM通信方式虽然通讯速度较快，无需重新组建网络，但是GSM通讯需要费用，每个电表都用GSM通讯显然通信费用昂贵。WIFI通信方式虽然越来越普及，但是它的功耗较大(发射功率在60mw左右)，电力系统所有电表加起来的总耗电量将极其庞大。ZigBee通信方式虽然功耗低，但是组网方面成本较高，穿透性不好导致稳定性差。总的来说，目前的无线抄表技术在成本、稳定性或者功耗上存在较大不足，不适合应用在小区的无线抄表中。
【实用新型内容】
[0003]为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种无线抄表系统。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]—种无线抄表系统，包括智能电表和数据转发设备，所述智能电表包括直流电源模块、DC-DC转换器、第一微处理器、计量模块、存储模块以及第一射频通信模块，所述数据转发设备包括第二微处理器、第二射频通信模块和GSM通信模块，所述第一微处理器分别与计量模块、存储模块以及第一射频通信模块连接，所述直流电源模块的输入端接交流电源，第一输出端与DC-DC转换器的输入端连接，第二输出端与计量模块的输入端连接，所述DC-DC转换器的第一输出端与第一微处理器的第一输入端连接，第二输出端与第一射频通信模块的输入端连接；
[0006]所述第二微处理器分别与第二射频通信模块和GSM通信模块连接，所述第二射频通信模块通过无线射频网络与第一射频通信模块连接。
[0007]进一步，所述智能电表还包括拨码开关，所述拨码开关的输出端与第一微处理器的第二输入端连接。
[0008]进一步，所述智能电表还包括掉电检测电路，所述掉电检测电路的输出端与第一微处理器的第三输入端连接，所述掉电检测电路与直流电源模块连接。
[0009]进一步，所述掉电检测电路包括电压比较器、可控精密稳压源、光耦合器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一电容，所述第一电阻的一端与直流电源模块连接，另一端分别与第二电阻的一端以及电压比较器的负极端连接，所述第二电阻的另一端与直流电源模块共地，所述电压比较器的正极端通过第三电阻接入第一直流供电电源，所述电压比较器的正极端还与可控精密稳压源的第三引脚连接，所述可控精密稳压源的第二引脚接地，第一引脚分别与电压比较器的正极端以及第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端接地，所述电压比较器的输出端通过第四电阻与光耦合器的输入端二极管的阴极连接，所述光耦合器的输入端二极管的阳极与第一直流供电电源连接，所述光耦合器的输出端三极管的集电极通过第五电阻接入第二直流供电电源，所述光耦合器的输出端三极管的发射极接地。
[0010]进一步，所述第一微处理器采用STM32系列的ARM芯片。
[0011]进一步，所述第一射频通信模块和第二射频通信模块均采用型号为SI4432的射频收发芯片。
[0012]本实用新型的有益效果是:本实用新型的一种无线抄表系统，包括智能电表和数据转发设备，智能电表包括直流电源模块、DC-DC转换器、第一微处理器、计量模块、存储模块以及第一射频通信模块，数据转发设备包括第二微处理器、第二射频通信模块和GSM通信模块，第一微处理器分别与计量模块、存储模块以及第一射频通信模块连接，直流电源模块的输入端接交流电源，第一输出端与DC-DC转换器的输入端连接，第二输出端与计量模块的输入端连接，DC-DC转换器的第一输出端与第一微处理器的第一输入端连接，第二输出端与第一射频通信模块的输入端连接;第二微处理器分别与第二射频通信模块和GSM通信模块连接，第二射频通信模块通过无线射频网络与第一射频通信模块连接。本无线抄表系统成本较低、稳定性好、穿透距离远且功耗较低，适合在楼房密集处使用，特别适合应用在小区的抄表系统中。
【附图说明】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0014]图1是本实用新型的一种无线抄表系统的结构框图；
[0015]图2是本实用新型的一种无线抄表系统的掉电检测电路的模拟电路图。
【具体实施方式】
[0016]参照图1，本实用新型提供了一种无线抄表系统，包括智能电表和数据转发设备，所述智能电表包括直流电源模块、DC-DC转换器、第一微处理器、计量模块、存储模块以及第一射频通信模块，所述数据转发设备包括第二微处理器、第二射频通信模块和GSM通信模块，所述第一微处理器分别与计量模块、存储模块以及第一射频通信模块连接，所述直流电源模块的输入端接交流电源，第一输出端与DC-DC转换器的输入端连接，第二输出端与计量模块的输入端连接，所述DC-DC转换器的第一输出端与第一微处理器的第一输入端连接，第二输出端与第一射频通信模块的输入端连接；
[0017]所述第二微处理器分别与第二射频通信模块和GSM通信模块连接，所述第二射频通信模块通过无线射频网络与第一射频通信模块连接。
[0018]进一步作为优选的实施方式，所述智能电表还包括拨码开关，所述拨码开关的输出端与第一微处理器的第二输入端连接。
[0019]进一步作为优选的实施方式，所述智能电表还包括掉电检测电路，所述掉电检测电路的输出端与第一微处理器的第三输入端连接，所述掉电检测电路与直流电源模块连接。
[0020]进一步作为优选的实施方式，参照图2，所述掉电检测电路包括电压比较器LM393、可控精密稳压源Ul、光耦合器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第一电容Cl，所述第一电阻Rl的一端与直流电源模块连接，另一端分别与第二电阻R2的一端以及电压比较器LM393的负极端连接，所述第二电阻R2的另一端与直流电源模块共地，所述电压比较器LM393的正极端通过第三电阻R3接入第一直流供电电源，所述电压比较器LM393的正极端还与可控精密稳压源Ul的第三引脚连接，所述可控精密稳压源Ul的第二引脚接地，第一引脚分别与电压比较器LM393的正极端以及第一电容Cl的一端连接，所述第一电容Cl的另一端接地，所述电压比较器LM393的输出端通过第四电阻R4与光耦合器U2的输入端二极管的阴极连接，所述光耦合器U2的输入端二极管的阳极与第一直流供电电源连接，所述光耦合器U2的输出端三极管的集电极通过第五电阻R5接入第二直流供电电源，所述光耦合器U2的输出端三极管的发射极接地。
[0021]进一步作为优选的实施方式，所述第一微处理器采用STM32系列的ARM芯片。
[0022]进一步作为优选的实施方式，所述第一射频通信模块和第二射频通信模块均采用型号为SI4432的射频收发芯片。
[0023]以下结合详细实施例对本发明作进一步说明。
[0024]参照图1，一种无线抄表系统，包括智能电表和数据转发设备，智能电表包括直流电源模块、DC-DC转换器、第一微处理器、计量模块、存储模块、拨码开关、掉电检测电路以及第一射频通信模块，数据转发设备包括第二微处理器、第二射频通信模块和GSM通信模块，第一微处理器分别与计量模块、存储模块以及第一射频通信模块连接，拨码开关的输出端与第一微处理器的第二输入端连接，掉电检测电路的输出端与第一微处理器的第三输入端连接，掉电检测电路与直流电源模块连接，直流电源模块的输入端接交流电源，第一输出端与DC-DC转换器的输入端连接，第二输出端与计量模块的输入端连接，DC-DC转换器的第一输出端与第一微处理器的第一输入端连接，第二输出端与第一射频通信模块的输入端连接；
[0025]第二微处理器分别与第二射频通信模块和GSM通信模块连接，第二射频通信模块通过无线射频网络与第一射频通信模块连接。
[0026]本实施例中，直流电源模块用于将接入的220V交流电源转换为5V的直流电源，这里采用0B2262的反激式开关电源;DC-DC转换器采用AMS1117系列的稳压器，用于将5V的直流电源转换为3.3V的直流电源;计量模块用于计量用户的用电量，采用型号为ATT7053BU的单相计量芯片；第一微处理器采用STM32系列的ARM芯片；存储模块采用24C02系列的EEPR0M。拨码开关可以通过手动拨码输入智能电表的ID号，进行标识。
[0027]第一射频通信模块和第二射频通信模块均采用型号为SI4432的射频收发芯片，该芯片具有低接收灵敏度、低待机功耗以及通信距离长等优点，接收灵敏度可低达-118dBm，待机功耗低达400nA，通信距离在理想情况下长达1000米，因为SI4432频段在免费的ISM中，无需增加通信费用，成本较低，所以我们用SI4432可以在成本，稳定性，距离，功耗方面都能兼顾到。虽然SI4432的功耗没有ZIGBEE和蓝牙低，但是其具有更远的传输距离，且信号穿透性强，适合在楼房密集处使用，特别适合应用在小区的抄表系统中。
[0028]本实用新型通过在智能电表上设置第一射频通信模块，并设置一个数据转发设备，数据转发设备可通过第二射频通信模块接收智能电表的抄表数据，并通过GSM通信模块和电力公司的数据服务器或主控中心进行数据交换，将智能电表的抄表数据转发到电力公司，从而实现智能抄表。
[0029]具体的，参照图2，掉电检测电路包括电压比较器LM393、可控精密稳压源U1、光耦合器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第一电容Cl，第一电阻Rl的一端与直流电源模块连接，另一端分别与第二电阻R2的一端以及电压比较器LM393的负极端连接，第二电阻R2的另一端与直流电源模块共地，电压比较器LM393的正极端通过第三电阻R3接入第一直流供电电源，电压比较器LM393的正极端还与可控精密稳压源Ul的第三引脚连接，可控精密稳压源Ul的第二引脚接地，第一引脚分别与电压比较器LM393的正极端以及第一电容Cl的一端连接，第一电容Cl的另一端接地，电压比较器LM393的输出端通过第四电阻R4与光耦合器U2的输入端二极管的阴极连接，光耦合器U2的输入端二极管的阳极与第一直流供电电源连接，光耦合器U2的输出端三极管的集电极通过第五电阻R5接入第二直流供电电源，光耦合器U2的输出端三极管的发射极接地。
[0030]图2中，GNDP表示电源地即交流地，GND表示微处理器接地端即直流地，PB8表示与第一微处理器的连接端，VDD表示第一直流供电电源，其供电电压为3.3V，VSS表示第二直流供电电源，其供电电压为5V，电压比较器LM393的电源端即引脚8也与第一直流供电电源连接，第一电阻Rl的与直流电源模块连接的一端的标号AC是表示与直流电源模块中的交流电源连接，通过合适选择第一电阻Rl和第二电阻R2的阻值后，可以将接入的交流电源分压后分成3V的电压输入到电压比较器LM393的负极端，可控精密稳压源Ul采用型号为TL431的芯片，TL431可将电压比较器LM393的正极端电压维持在2.5V，因此，正常供电情况下，电压比较器LM393的输出端即引脚I将输出低电平，光親合器U2的输入端二极管发光，使得光親合器U2的输出端三极管导通，从而PB8处输入低电平。当供电网络发生故障时，TL431在辅助绕组的供电下能在一段时间保持2.5V，而因电网故障使得电压比较器LM393的负极端电压低于正极端的电压，LM393的输出端输出高电平，光耦合器U2的输入端二极管不导通，使光耦合器U2的输出端三极管不导通，第一微处理器1 口拉高，这时第一微处理器会产生中断，触发读取ATT7053BU的数据并保存，实现掉电保护。因此，本实施例增加掉电检测电路后，在掉电时能有足够能量让智能电表主动保存数据，实现掉电保护。
[0031]以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种无线抄表系统，其特征在于，包括智能电表和数据转发设备，所述智能电表包括直流电源模块、DC-DC转换器、第一微处理器、计量模块、存储模块以及第一射频通信模块，所述数据转发设备包括第二微处理器、第二射频通信模块和GSM通信模块，所述第一微处理器分别与计量模块、存储模块以及第一射频通信模块连接，所述直流电源模块的输入端接交流电源，第一输出端与DC-DC转换器的输入端连接，第二输出端与计量模块的输入端连接，所述DC-DC转换器的第一输出端与第一微处理器的第一输入端连接，第二输出端与第一射频通信模块的输入端连接； 所述第二微处理器分别与第二射频通信模块和GSM通信模块连接，所述第二射频通信模块通过无线射频网络与第一射频通信模块连接。2.根据权利要求1所述的一种无线抄表系统，其特征在于，所述智能电表还包括拨码开关，所述拨码开关的输出端与第一微处理器的第二输入端连接。3.根据权利要求1所述的一种无线抄表系统，其特征在于，所述智能电表还包括掉电检测电路，所述掉电检测电路的输出端与第一微处理器的第三输入端连接，所述掉电检测电路与直流电源模块连接。4.根据权利要求3所述的一种无线抄表系统，其特征在于，所述掉电检测电路包括电压比较器、可控精密稳压源、光耦合器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一电容，所述第一电阻的一端与直流电源模块连接，另一端分别与第二电阻的一端以及电压比较器的负极端连接，所述第二电阻的另一端与直流电源模块共地，所述电压比较器的正极端通过第三电阻接入第一直流供电电源，所述电压比较器的正极端还与可控精密稳压源的第三引脚连接，所述可控精密稳压源的第二引脚接地，第一引脚分别与电压比较器的正极端以及第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端接地，所述电压比较器的输出端通过第四电阻与光耦合器的输入端二极管的阴极连接，所述光耦合器的输入端二极管的阳极与第一直流供电电源连接，所述光耦合器的输出端三极管的集电极通过第五电阻接入第二直流供电电源，所述光耦合器的输出端三极管的发射极接地。5.根据权利要求1所述的一种无线抄表系统，其特征在于，所述第一微处理器采用STM32系列的ARM芯片。6.根据权利要求1所述的一种无线抄表系统，其特征在于，所述第一射频通信模块和第二射频通信模块均采用型号为SI4432的射频收发芯片。
【文档编号】G08C17/02GK205541384SQ201620170266
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】唐佳林, 莫淳栋, 尹小龙, 丘健威, 赵慧元
【申请人】北京理工大学珠海学院