多频段通信网关及其电力监控系统

本实用新型涉及但不限于通信技术领域，尤其涉及一种多频段通信网关及其电力监控系统。

背景技术：

随着万物互联时代的到来，国家对电能数据监测、控制的实时性提出了更高的要求，智慧城市的规划与建设需要智能远程电能监测与控制技术，为此，电力监控系统需要通过网关接入核心网以实现远程的检测与控制，这也对网关的工作寿命和稳定性提出了更高的要求。然而，现有技术的网关工作寿命短、稳定性差，不能满足人们的需求。

技术实现要素：

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种多频段通信网关，能够在不同通信频段下工作，并基于消息队列遥测传输(messagequeuingtelemetrytransport,mqtt)协议连接至核心网，提高了通信的稳定性，此外，多频段通信网关中的电源管理模块采用线性稳压芯片进行多级降压，降低了线性压差，提高了供电的效率与稳定性，加长了产品的使用寿命。

根据本申请第一方面实施例的多频段通信网关，包括：

接口模块，用于与本地终端交换数据；

通信模块，能够在不同通信频段下工作，且所述通信模块基于mqtt协议连接至核心网；

控制模块，与所述接口模块和所述通信模块连接，能够根据不同频段的信号状态切换所述通信模块的工作频段；

电源管理模块，与所述接口模块、所述通信模块和所述控制模块连接，用于接入外部直流电源对所述接口模块、所述通信模块和所述控制模块进行供电，所述电源管理模块包括用于对外部直流电源进行多级降压的线性稳压芯片，所述线性稳压芯片与所述接口模块、所述通信模块和所述控制模块连接。

根据本申请第一方面实施例的多频段通信网关，至少具有如下有益效果：

本申请的多频段通信网关能够在不同的通信频段下工作，其可以根据不同频段下的信号强度选择合适的频段进行通讯以保证通信的稳定性，本申请的多频段通信网关基于mqtt协议连接至核心网，mqtt协议保证了在低带宽高延迟的网络下仍能够可靠地进行数据传输，因此进一步地提升了通信的稳定性。电源管理模块采用线性稳压芯片进行多级降压，降低了线性压差，提高了供电的效率与稳定性，进而加长了产品的使用寿命，满足了人们对于网关的稳定性需求。

可以理解的是，所述线性稳压芯片包括用于将外部直流电源降压到第一电压的第一线性稳压芯片和降压到第二电压的第二线性稳压芯片，所述第一线性稳压芯片与所述电源管理模块连接，所述第二线性稳压芯片与所述第一线性稳压芯片连接。分多级降压可以降低线性压差，提高转换效率，可以加长电源芯片的使用寿命，从而加长产品的使用寿命，减少维修成本的费用。

可以理解的是，所述线性稳压芯片还包括用于将外部直流电源降压到第三电压的第三线性稳压芯片，所述第三线性稳压芯片与所述第二线性稳压芯片连接。分多级降压可以降低线性压差，提高转换效率，可以加长电源芯片的使用寿命，从而加长产品的使用寿命，减少维修成本的费用。

可以理解的是，所述通信模块包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述控制模块连接，且所述无线通信模块能够单独在gsm频段、wcdma频段、lte频段和5g通信频段中的至少一个频段下工作。本申请的多频段通信网关能够在不同的通信频段下工作，其可以根据不同频段下的信号强度选择合适的频段进行通讯以保证通信的稳定性。

可以理解的是，所述通信模块包括有线通信模块，所述有线通信模块与所述控制模块连接。通过设置有线通信模块，本申请的多频段通信网关能够基于有线方式连接至核心网，通过有线方式连接至核心网能够保证通信的稳定性。

可以理解的是，本申请的多频段通信网关还包括电源管理模块，所述电源管理模块与所述接口模块、所述通信模块和所述控制模块连接，能够接入外部电源进行供电。

可以理解的是，所述电源管理模块包括电池组件，所述电池组件与所述接口模块、所述通信模块和所述控制模块连接。通过设置电池组件，本申请的多频段通信网关在外部电源被切断的情况下可以切换至电池组件进行供电，提高了工作的稳定性。

可以理解的是，所述电源管理模块还包括电源切换组件，所述电源切换组件与所述电池组件连接，用于将电源输入切换至外部电源或所述电池组件。由于本申请的电源管理模块同时具有两个电源输入，一个是接入外部电源，一个是电池组件，为了避免两个电源同时对电路供电，同时避免了人员的直接操作，提升了自动化程度，进而提升了使用的便利性。

根据本申请第二方面实施例的电力监控系统，包括数据采集模块和如上述本申请第一方面实施例中所述的多频段通信网关，其中，所述数据采集模块与所述网关连接。

根据本申请第二方面实施例的电力监控系统，至少具有如下有益效果：

本申请的电力监控系统能够在不同的通信频段下工作，其可以根据不同频段下的信号强度选择合适的频段进行通讯以保证通信的稳定性，本申请的电力监控系统基于mqtt协议连接至核心网，mqtt协议保证了在低带宽高延迟的网络下仍能够可靠地进行数据传输，因此进一步地提升了通信的稳定性。电源管理模块采用线性稳压芯片进行多级降压，降低了线性压差，提高了供电的效率与稳定性，进而加长了产品的使用寿命，满足了人们对于网关的稳定性需求。

可以理解的是，所述数据采集模块与所述接口模块之间通过基于modbus485协议的总线连接。modbus485协议支持多种类型的电气接口，兼容性强，应用广泛，易于部署和维护。

可以理解的是，所述数据采集模块包括hmi终端。通过采用hmi终端能够将数据采集模块自身的工作状态、传输的数据等信息直观地显示在本地，同时能够便于工作人员在本地对网关输入控制指令，提升了使用的便利性。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1是本申请实施例提供的多频段通信网关的示意图；

图2为本申请实施例提供的电力监控系统的示意图。

附图标记：多频段通信网关100、接口模块110、控制模块120、通信模块130、无线通信模块131、有线通信模块132、电源管理模块140、电源切换组件141、第一线性稳压芯片142、电池组件143、第二线性稳压芯片144、第三线性稳压芯片145、电力监控系统200、数据采集模块210。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

本申请提供了一种多频段通信网关及其电力监控系统。其中，多频段通信网关包括接口模块、通信模块、控制模块、电源管理模块，接口模块用于与本地终端交换数据；通信模块能够在不同通信频段下工作，提升了通信的稳定性；通信模块基于mqtt协议连接至核心网,mqtt协议保证了在低带宽高延迟的网络下仍能够可靠地进行数据传输，因此进一步地提升了通信的稳定性，电源管理模块采用线性稳压芯片进行多级降压，降低了线性压差，提高了供电的效率与稳定性，进而加长了产品的使用寿命，满足了人们对于网关的稳定性需求。

下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

如图1所示，图1是本申请实施例提供的多频段通信网关100的示意图。

在图1的示例中，多频段通信网关100包括接口模块110、通信模块130、控制模块120、电源管理模块140，接口模块110用于与本地终端交换数据；通信模块130能够在不同通信频段下工作，提升了通信的稳定性；通信模块130基于mqtt协议连接至核心网,mqtt协议保证了在低带宽高延迟的网络下仍能够可靠地进行数据传输，因此进一步地提升了通信的稳定性，满足了人们对于网关通信的稳定性需求；控制模块120与接口模块110和通信模块130连接，用于控制接口模块110和通信模块130进行工作,其可以根据不同频段下的信号强度控制通信模块130选择合适的频段进行通讯以保证通信的稳定性。电源管理模块140与接口模块110、通信模块130和控制模块120连接，用于接入外部直流电源对接口模块110、通信模块130和控制模块120进行供电，电源管理模块140采用线性稳压芯片进行多级降压，降低了线性压差，提高了供电的效率与稳定性，进而加长了产品的使用寿命，满足了人们对于网关的稳定性需求。

需要说明的是，本申请实施例并不对通信模块130的工作频段作具体限定，如，通信模块130可以在全球移动通信系统(globalsystemformobilecommunications，gsm)频段下工作，又如，通信模块130可以在宽带码分多址(widebandcodedivisionmultipleaccess，wcdma)频段下工作，再如，通信模块130可以在长期演进(longtermevolution，lte)频段下工作。

需要说明的是，通信模块130可以单独在一种频端下工作，如，通信模块130可以单独在gsm频段下工作，又如，通信模块130可以单独在wcdma频段下工作，再如，通信模块130可以单独在lte频段下工作。此外，通信模块130还可以在多种频段下同时工作，如，通信模块130可以同时在gsm频段与wcdma频段下工作，又如，通信模块130可以同时在wcdma和lte频段下工作，本申请实施例并不对此做具体限定。

参照图1，可以理解的是通信模块130包括无线通信模块131，无线通信模块131与控制模块120连接，能够受控制模块120控制，基于不同频段下的信号强度选择合适的频段进行通信，以保证通信的稳定性。

具体地，无线通信模块131包括me909s-821模块，其能够在频分双工(frequencydivisionduplextimelongtermevolution，fdd-lte)频段、分时长期演进(timedivisionduplelongtermevolution，tdd-lte)频段、wcdma频段、时分同步码分多址(timedivisionsynchronouscodedivisionmultipleaccess，td-scdma)频段、gsm频段下工作。

具体地，无线通信模块131还可以包括srm815模块，其能够在第五代移动通信(5thgenerationwirelesssystems，5g)频段下工作。

参照图1，可以理解的是通信模块130还包括有线通信模块132，有线通信模块132与控制模块120连接，通过设置有线通信模块132，本申请的多频段通信网关100能够基于以太网协议连接至核心网，通过有线方式连接至核心网能够保证通信的稳定性。

需要说明的是，本申请的多频段通信网关100可以单独通过无线通信模块131与核心网连接，或单独通过有线通信模块132与核心网连接，又或同时通过有线通信模块132和无线通信模块131与核心网连接，本申请实施例不对此做具体限定。

具体地，有线通信模块132包括w5500模块。

可以理解的是，本申请的多频段通信网关100基于mqtt协议连接至核心网，mqtt协议保证了在低带宽高延迟的网络下仍能够可靠地进行数据传输，因此进一步地提升了通信的稳定性，满足了人们对于网关通信的稳定性需求。

参照图1，可以理解的是，本申请的多频段通信网关100包括电源管理模块140，电源管理模块140与接口模块110、通信模块130和控制模块120连接，用于接入外部直流电源对接口模块110、通信模块130和控制模块120进行供电，电源管理模块140采用线性稳压芯片进行多级降压，降低了线性压差，提高了供电的效率与稳定性，进而加长了产品的使用寿命，满足了人们对于网关的稳定性需求。

具体地，参照图1，线性稳压芯片包括用于将外部直流电源降压到第一电压的第一线性稳压芯片142和降压到第二电压的第二线性稳压芯片144，第一线性稳压芯片142与电源管理模块连接，第二线性稳压芯片144与第一线性稳压芯片142连接。第一稳压芯片能够将外部直流电源的电压降至5v，第二线性稳压芯片144能够进一步的将第一线性稳压芯片142输出的5v电压再次降压至3.8v与3.3v。

具体地，第一线性稳压芯片142采用lm2596芯片，在外部直流电源与lm2596芯片的电源输入端之间还设置有保险丝以起到对电源芯片的过压过流保护作用，延长芯片使用寿命。在lm2596的电源输入端前还设置有压敏电阻，当输入电压超过47v时导致压敏电阻导通，把高电压释放到地中，进而保护电路避免受到损坏。

具体地，第二线性稳压芯片144采用tps63020芯片，在tps63020芯片电源输出端后并联有不同容值的旁路电容，这些旁路电容一方面起到良好的滤波作用，另一方面可以加强需要大电流时的供给能力。

具体地，线性稳压芯片还包括用于将外部直流电源降压到第三电压的第三线性稳压芯片145，第三线性稳压芯片145与第二线性稳压芯片144连接，第三线性稳压芯片145能够将第二线性稳压芯片144输出的3.3v电压再次降压至1.8v。

具体地，第三线性稳压芯片145采用ams1117芯片。

可以理解的是，本申请的多频段通信网关100能够在不同的通信频段下工作，控制模块120可以根据不同频段下的信号强度控制通信模块130选择合适的频段进行通讯以保证通信的稳定性，本申请的多频段通信网关100基于mqtt协议连接至核心网，mqtt协议保证了在低带宽高延迟的网络下仍能够可靠地进行数据传输，因此进一步地提升了通信的稳定性，满足了人们对于网关通信的稳定性需求。

参照图1，电源管理模块140包括电池组件143，电池组件143与第一线性稳压芯片142连接，能够通过第一线性稳压电源输出的电压充电。通过设置电池组件143，本申请的多频段通信网关100在外部电源被切断的情况下可以切换至电池组件143进行供电，提高了工作的稳定性，能够适用于更多的使用场景，如工况恶劣、易于断电的野外工作环境。

具体地，电池组件143采用锂电池，锂电池与升压电路连接，升压电路包括fp6277芯片，fp6227芯片能够减少浪涌电流的产生，起到保护电路的作用。

可以理解的是，电源管理模块140还包括光伏发电组件，光伏发电模块与电池组件143连接，能够为电池组件143充电。通过设置与电池组件143连接的光伏发电组件，本申请的多频段通信网关100能够拥有更高的可靠性，在外部电源长时间切断或不具备连接外部电源条件的工作环境下仍能够长时间正常工作。

参照图1，电源管理模块140还包括电源切换组件141，电源切换组件141与第一线性稳压芯片142和电池组件143分别连接，用于将电源输入切换至外部电源或电池组件143。由于本申请的电源管理模块140同时具有两个电源输入，一个是接入外部电源，一个是电池组件143，为了避免两个电源同时对电路供电，同时避免了人员的直接操作，提升了自动化程度，进而提升了使用的便利性。

可以理解的是，本申请的多频段通信网关100还包括人机交互模块,人机交互模块与控制模块120连接。通过设置人机交互模块，网关能够将自身的工作状态、传输的数据等信息直观地显示在本地，同时能够便于工作人员在本地对网关输入控制指令，提升了使用的便利性。

具体地，人机交互模块包括触摸屏，触摸屏能够显示网关的工作状态、接收及发送的信息，此外，还能够通过触摸方式接收输入，并通过屏幕显示给出反馈，提升了安装及使用过程中的便利性。

本申请还提供了一种电力监控系统200，其包括有如上述实施例中的多频段通信网关100以及数据采集模块210，数据采集模块210与通信网关连接，用于采集数据并向网关发送其所采集的数据。本申请的电力监控系统200能够以不同的通信频段连接至核心网，其可以根据不同频段下的信号强度选择合适的频段进行通讯以保证通信的稳定性，本申请的电力监控系统200基于mqtt协议连接至核心网，mqtt协议保证了在低带宽高延迟的网络下仍能够可靠地进行数据传输，因此进一步地提升了通信的稳定性，满足了人们对于网关通信的稳定性需求。

可以理解的是，数据采集模块210与接口模块110之间通过基于modbus485协议的总线连接。modbus485协议支持多种类型的电气接口，兼容性强，应用广泛，易于部署和维护。

具体地，数据采集模块210与接口模块110之间可以采用rs232总线进行连接。

具体地，数据采集模块210与接口模块110之间可以采用rs485总线进行连接。

需要说明的是，本实用新型实施例并不对数据采集模块210与接口模块110之间的连接方式作具体限定，其可以是通过有线方式连接，如采用rs232总线进行连接或采用rs485总线进行连接，又或者可以通过无线方式连接，如采用蓝牙方式或wifi方式进行连接。

可以理解的是，数据采集模块210能够与电源管理模块140连接，通过电源管理模块140进行供电。

需要说明的是，数据采集模块210可以通过连接电源管理模块140进行供电，也可以单独连接外部电源进行供电，本申请对此不做具体限定。

可以理解的是，数据采集模块210包括人机界面(human-machineinterface，hmi)终端。通过采用hmi终端能够将数据采集模块210自身的工作状态、传输的数据等信息直观地显示在本地，同时能够便于工作人员在本地对网关输入控制指令，提升了使用的便利性。

由于本实施例中的电力监控系统200与上述实施例中的多频段通信网关100属于同一发明构思，因此本实施例中的电力监控系统200的其余具体实施方式，可以参照上述实施例中的多频段通信网关100的具体实施例，为避免冗余，本实施例的电力监控系统200的其余具体实施方式在此不再赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的组件可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

以上是对本实用新型的较佳实施方式进行的具体说明，但本实用新型并不局限于上述实施方式，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作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本实用新型权利要求所限定的范围内。