一種無線抄表系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無線抄表系統(tǒng)，包括智能電表和數(shù)據(jù)轉發(fā)設備，智能電表包括直流電源模塊、DC?DC轉換器、第一微處理器、計量模塊、存儲模塊以及第一射頻通信模塊，數(shù)據(jù)轉發(fā)設備包括第二微處理器、第二射頻通信模塊和GSM通信模塊，直流電源模塊的輸入端接交流電源，第一輸出端與DC?DC轉換器的輸入端連接，第二輸出端與計量模塊的輸入端連接，DC?DC轉換器的第一輸出端與第一微處理器的第一輸入端連接，第二輸出端與第一射頻通信模塊的輸入端連接，第二射頻通信模塊通過無線射頻網絡與第一射頻通信模塊連接。本實用新型成本較低、穩(wěn)定性好、穿透距離遠且功耗較低，適合在樓房密集處使用，可廣泛應用于電力行業(yè)中。
【專利說明】
一種無線抄表系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及電力系統(tǒng)領域，特別是一種無線抄表系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在當前社會，電力的應用已經極為廣泛，電力已經成為人們生活中不可或缺的部分。電表是電力網絡中重要的測量儀器，可以測量電力資源的消耗情況。傳統(tǒng)中采集電表數(shù)據(jù)的方式是人工采集，需要專門的工作人員逐個電表進行數(shù)據(jù)采集，效率低下且成本高。而隨著當代電子技術的不斷發(fā)展及普及，在無線通信技術的發(fā)展現(xiàn)狀下，已經可以實現(xiàn)無線抄表，用無線抄表代替人工抄表可以提高企業(yè)運營效率，大幅度降低運營成本，而它的最大特點就是不用布線，安裝方便，大大減少工程人員的勞動，保證工程順利進行?，F(xiàn)在無線抄表系統(tǒng)使用的無線通信方式大多都是GSM/GPRS、WIFI或ZigBee通信方式。GSM通信方式雖然通訊速度較快，無需重新組建網絡，但是GSM通訊需要費用，每個電表都用GSM通訊顯然通信費用昂貴。WIFI通信方式雖然越來越普及，但是它的功耗較大(發(fā)射功率在60mw左右)，電力系統(tǒng)所有電表加起來的總耗電量將極其龐大。ZigBee通信方式雖然功耗低，但是組網方面成本較高，穿透性不好導致穩(wěn)定性差?？偟膩碚f，目前的無線抄表技術在成本、穩(wěn)定性或者功耗上存在較大不足，不適合應用在小區(qū)的無線抄表中。
【實用新型內容】
[0003]為了解決上述的技術問題，本實用新型的目的是提供一種無線抄表系統(tǒng)。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]—種無線抄表系統(tǒng)，包括智能電表和數(shù)據(jù)轉發(fā)設備，所述智能電表包括直流電源模塊、DC-DC轉換器、第一微處理器、計量模塊、存儲模塊以及第一射頻通信模塊，所述數(shù)據(jù)轉發(fā)設備包括第二微處理器、第二射頻通信模塊和GSM通信模塊，所述第一微處理器分別與計量模塊、存儲模塊以及第一射頻通信模塊連接，所述直流電源模塊的輸入端接交流電源，第一輸出端與DC-DC轉換器的輸入端連接，第二輸出端與計量模塊的輸入端連接，所述DC-DC轉換器的第一輸出端與第一微處理器的第一輸入端連接，第二輸出端與第一射頻通信模塊的輸入端連接；
[0006]所述第二微處理器分別與第二射頻通信模塊和GSM通信模塊連接，所述第二射頻通信模塊通過無線射頻網絡與第一射頻通信模塊連接。
[0007]進一步，所述智能電表還包括撥碼開關，所述撥碼開關的輸出端與第一微處理器的第二輸入端連接。
[0008]進一步，所述智能電表還包括掉電檢測電路，所述掉電檢測電路的輸出端與第一微處理器的第三輸入端連接，所述掉電檢測電路與直流電源模塊連接。
[0009]進一步，所述掉電檢測電路包括電壓比較器、可控精密穩(wěn)壓源、光耦合器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻和第一電容，所述第一電阻的一端與直流電源模塊連接，另一端分別與第二電阻的一端以及電壓比較器的負極端連接，所述第二電阻的另一端與直流電源模塊共地，所述電壓比較器的正極端通過第三電阻接入第一直流供電電源，所述電壓比較器的正極端還與可控精密穩(wěn)壓源的第三引腳連接，所述可控精密穩(wěn)壓源的第二引腳接地，第一引腳分別與電壓比較器的正極端以及第一電容的一端連接，所述第一電容的另一端接地，所述電壓比較器的輸出端通過第四電阻與光耦合器的輸入端二極管的陰極連接，所述光耦合器的輸入端二極管的陽極與第一直流供電電源連接，所述光耦合器的輸出端三極管的集電極通過第五電阻接入第二直流供電電源，所述光耦合器的輸出端三極管的發(fā)射極接地。
[0010]進一步，所述第一微處理器采用STM32系列的ARM芯片。
[0011]進一步，所述第一射頻通信模塊和第二射頻通信模塊均采用型號為SI4432的射頻收發(fā)芯片。
[0012]本實用新型的有益效果是:本實用新型的一種無線抄表系統(tǒng)，包括智能電表和數(shù)據(jù)轉發(fā)設備，智能電表包括直流電源模塊、DC-DC轉換器、第一微處理器、計量模塊、存儲模塊以及第一射頻通信模塊，數(shù)據(jù)轉發(fā)設備包括第二微處理器、第二射頻通信模塊和GSM通信模塊，第一微處理器分別與計量模塊、存儲模塊以及第一射頻通信模塊連接，直流電源模塊的輸入端接交流電源，第一輸出端與DC-DC轉換器的輸入端連接，第二輸出端與計量模塊的輸入端連接，DC-DC轉換器的第一輸出端與第一微處理器的第一輸入端連接，第二輸出端與第一射頻通信模塊的輸入端連接;第二微處理器分別與第二射頻通信模塊和GSM通信模塊連接，第二射頻通信模塊通過無線射頻網絡與第一射頻通信模塊連接。本無線抄表系統(tǒng)成本較低、穩(wěn)定性好、穿透距離遠且功耗較低，適合在樓房密集處使用，特別適合應用在小區(qū)的抄表系統(tǒng)中。
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0014]圖1是本實用新型的一種無線抄表系統(tǒng)的結構框圖；
[0015]圖2是本實用新型的一種無線抄表系統(tǒng)的掉電檢測電路的模擬電路圖。
【具體實施方式】
[0016]參照圖1，本實用新型提供了一種無線抄表系統(tǒng)，包括智能電表和數(shù)據(jù)轉發(fā)設備，所述智能電表包括直流電源模塊、DC-DC轉換器、第一微處理器、計量模塊、存儲模塊以及第一射頻通信模塊，所述數(shù)據(jù)轉發(fā)設備包括第二微處理器、第二射頻通信模塊和GSM通信模塊，所述第一微處理器分別與計量模塊、存儲模塊以及第一射頻通信模塊連接，所述直流電源模塊的輸入端接交流電源，第一輸出端與DC-DC轉換器的輸入端連接，第二輸出端與計量模塊的輸入端連接，所述DC-DC轉換器的第一輸出端與第一微處理器的第一輸入端連接，第二輸出端與第一射頻通信模塊的輸入端連接；
[0017]所述第二微處理器分別與第二射頻通信模塊和GSM通信模塊連接，所述第二射頻通信模塊通過無線射頻網絡與第一射頻通信模塊連接。
[0018]進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述智能電表還包括撥碼開關，所述撥碼開關的輸出端與第一微處理器的第二輸入端連接。
[0019]進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述智能電表還包括掉電檢測電路，所述掉電檢測電路的輸出端與第一微處理器的第三輸入端連接，所述掉電檢測電路與直流電源模塊連接。
[0020]進一步作為優(yōu)選的實施方式，參照圖2，所述掉電檢測電路包括電壓比較器LM393、可控精密穩(wěn)壓源Ul、光耦合器U2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和第一電容Cl，所述第一電阻Rl的一端與直流電源模塊連接，另一端分別與第二電阻R2的一端以及電壓比較器LM393的負極端連接，所述第二電阻R2的另一端與直流電源模塊共地，所述電壓比較器LM393的正極端通過第三電阻R3接入第一直流供電電源，所述電壓比較器LM393的正極端還與可控精密穩(wěn)壓源Ul的第三引腳連接，所述可控精密穩(wěn)壓源Ul的第二引腳接地，第一引腳分別與電壓比較器LM393的正極端以及第一電容Cl的一端連接，所述第一電容Cl的另一端接地，所述電壓比較器LM393的輸出端通過第四電阻R4與光耦合器U2的輸入端二極管的陰極連接，所述光耦合器U2的輸入端二極管的陽極與第一直流供電電源連接，所述光耦合器U2的輸出端三極管的集電極通過第五電阻R5接入第二直流供電電源，所述光耦合器U2的輸出端三極管的發(fā)射極接地。
[0021]進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述第一微處理器采用STM32系列的ARM芯片。
[0022]進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述第一射頻通信模塊和第二射頻通信模塊均采用型號為SI4432的射頻收發(fā)芯片。
[0023]以下結合詳細實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0024]參照圖1，一種無線抄表系統(tǒng)，包括智能電表和數(shù)據(jù)轉發(fā)設備，智能電表包括直流電源模塊、DC-DC轉換器、第一微處理器、計量模塊、存儲模塊、撥碼開關、掉電檢測電路以及第一射頻通信模塊，數(shù)據(jù)轉發(fā)設備包括第二微處理器、第二射頻通信模塊和GSM通信模塊，第一微處理器分別與計量模塊、存儲模塊以及第一射頻通信模塊連接，撥碼開關的輸出端與第一微處理器的第二輸入端連接，掉電檢測電路的輸出端與第一微處理器的第三輸入端連接，掉電檢測電路與直流電源模塊連接，直流電源模塊的輸入端接交流電源，第一輸出端與DC-DC轉換器的輸入端連接，第二輸出端與計量模塊的輸入端連接，DC-DC轉換器的第一輸出端與第一微處理器的第一輸入端連接，第二輸出端與第一射頻通信模塊的輸入端連接；
[0025]第二微處理器分別與第二射頻通信模塊和GSM通信模塊連接，第二射頻通信模塊通過無線射頻網絡與第一射頻通信模塊連接。
[0026]本實施例中，直流電源模塊用于將接入的220V交流電源轉換為5V的直流電源，這里采用0B2262的反激式開關電源;DC-DC轉換器采用AMS1117系列的穩(wěn)壓器，用于將5V的直流電源轉換為3.3V的直流電源;計量模塊用于計量用戶的用電量，采用型號為ATT7053BU的單相計量芯片；第一微處理器采用STM32系列的ARM芯片；存儲模塊采用24C02系列的EEPR0M。撥碼開關可以通過手動撥碼輸入智能電表的ID號，進行標識。
[0027]第一射頻通信模塊和第二射頻通信模塊均采用型號為SI4432的射頻收發(fā)芯片，該芯片具有低接收靈敏度、低待機功耗以及通信距離長等優(yōu)點，接收靈敏度可低達-118dBm，待機功耗低達400nA，通信距離在理想情況下長達1000米，因為SI4432頻段在免費的ISM中，無需增加通信費用，成本較低，所以我們用SI4432可以在成本，穩(wěn)定性，距離，功耗方面都能兼顧到。雖然SI4432的功耗沒有ZIGBEE和藍牙低，但是其具有更遠的傳輸距離，且信號穿透性強，適合在樓房密集處使用，特別適合應用在小區(qū)的抄表系統(tǒng)中。
[0028]本實用新型通過在智能電表上設置第一射頻通信模塊，并設置一個數(shù)據(jù)轉發(fā)設備，數(shù)據(jù)轉發(fā)設備可通過第二射頻通信模塊接收智能電表的抄表數(shù)據(jù)，并通過GSM通信模塊和電力公司的數(shù)據(jù)服務器或主控中心進行數(shù)據(jù)交換，將智能電表的抄表數(shù)據(jù)轉發(fā)到電力公司，從而實現(xiàn)智能抄表。
[0029]具體的，參照圖2，掉電檢測電路包括電壓比較器LM393、可控精密穩(wěn)壓源U1、光耦合器U2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和第一電容Cl，第一電阻Rl的一端與直流電源模塊連接，另一端分別與第二電阻R2的一端以及電壓比較器LM393的負極端連接，第二電阻R2的另一端與直流電源模塊共地，電壓比較器LM393的正極端通過第三電阻R3接入第一直流供電電源，電壓比較器LM393的正極端還與可控精密穩(wěn)壓源Ul的第三引腳連接，可控精密穩(wěn)壓源Ul的第二引腳接地，第一引腳分別與電壓比較器LM393的正極端以及第一電容Cl的一端連接，第一電容Cl的另一端接地，電壓比較器LM393的輸出端通過第四電阻R4與光耦合器U2的輸入端二極管的陰極連接，光耦合器U2的輸入端二極管的陽極與第一直流供電電源連接，光耦合器U2的輸出端三極管的集電極通過第五電阻R5接入第二直流供電電源，光耦合器U2的輸出端三極管的發(fā)射極接地。
[0030]圖2中，GNDP表示電源地即交流地，GND表示微處理器接地端即直流地，PB8表示與第一微處理器的連接端，VDD表示第一直流供電電源，其供電電壓為3.3V，VSS表示第二直流供電電源，其供電電壓為5V，電壓比較器LM393的電源端即引腳8也與第一直流供電電源連接，第一電阻Rl的與直流電源模塊連接的一端的標號AC是表示與直流電源模塊中的交流電源連接，通過合適選擇第一電阻Rl和第二電阻R2的阻值后，可以將接入的交流電源分壓后分成3V的電壓輸入到電壓比較器LM393的負極端，可控精密穩(wěn)壓源Ul采用型號為TL431的芯片，TL431可將電壓比較器LM393的正極端電壓維持在2.5V，因此，正常供電情況下，電壓比較器LM393的輸出端即引腳I將輸出低電平，光親合器U2的輸入端二極管發(fā)光，使得光親合器U2的輸出端三極管導通，從而PB8處輸入低電平。當供電網絡發(fā)生故障時，TL431在輔助繞組的供電下能在一段時間保持2.5V，而因電網故障使得電壓比較器LM393的負極端電壓低于正極端的電壓，LM393的輸出端輸出高電平，光耦合器U2的輸入端二極管不導通，使光耦合器U2的輸出端三極管不導通，第一微處理器1 口拉高，這時第一微處理器會產生中斷，觸發(fā)讀取ATT7053BU的數(shù)據(jù)并保存，實現(xiàn)掉電保護。因此，本實施例增加掉電檢測電路后，在掉電時能有足夠能量讓智能電表主動保存數(shù)據(jù)，實現(xiàn)掉電保護。
[0031]以上是對本實用新型的較佳實施進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。
【主權項】
1.一種無線抄表系統(tǒng)，其特征在于，包括智能電表和數(shù)據(jù)轉發(fā)設備，所述智能電表包括直流電源模塊、DC-DC轉換器、第一微處理器、計量模塊、存儲模塊以及第一射頻通信模塊，所述數(shù)據(jù)轉發(fā)設備包括第二微處理器、第二射頻通信模塊和GSM通信模塊，所述第一微處理器分別與計量模塊、存儲模塊以及第一射頻通信模塊連接，所述直流電源模塊的輸入端接交流電源，第一輸出端與DC-DC轉換器的輸入端連接，第二輸出端與計量模塊的輸入端連接，所述DC-DC轉換器的第一輸出端與第一微處理器的第一輸入端連接，第二輸出端與第一射頻通信模塊的輸入端連接； 所述第二微處理器分別與第二射頻通信模塊和GSM通信模塊連接，所述第二射頻通信模塊通過無線射頻網絡與第一射頻通信模塊連接。2.根據(jù)權利要求1所述的一種無線抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述智能電表還包括撥碼開關，所述撥碼開關的輸出端與第一微處理器的第二輸入端連接。3.根據(jù)權利要求1所述的一種無線抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述智能電表還包括掉電檢測電路，所述掉電檢測電路的輸出端與第一微處理器的第三輸入端連接，所述掉電檢測電路與直流電源模塊連接。4.根據(jù)權利要求3所述的一種無線抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述掉電檢測電路包括電壓比較器、可控精密穩(wěn)壓源、光耦合器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻和第一電容，所述第一電阻的一端與直流電源模塊連接，另一端分別與第二電阻的一端以及電壓比較器的負極端連接，所述第二電阻的另一端與直流電源模塊共地，所述電壓比較器的正極端通過第三電阻接入第一直流供電電源，所述電壓比較器的正極端還與可控精密穩(wěn)壓源的第三引腳連接，所述可控精密穩(wěn)壓源的第二引腳接地，第一引腳分別與電壓比較器的正極端以及第一電容的一端連接，所述第一電容的另一端接地，所述電壓比較器的輸出端通過第四電阻與光耦合器的輸入端二極管的陰極連接，所述光耦合器的輸入端二極管的陽極與第一直流供電電源連接，所述光耦合器的輸出端三極管的集電極通過第五電阻接入第二直流供電電源，所述光耦合器的輸出端三極管的發(fā)射極接地。5.根據(jù)權利要求1所述的一種無線抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述第一微處理器采用STM32系列的ARM芯片。6.根據(jù)權利要求1所述的一種無線抄表系統(tǒng)，其特征在于，所述第一射頻通信模塊和第二射頻通信模塊均采用型號為SI4432的射頻收發(fā)芯片。
【文檔編號】G08C17/02GK205541384SQ201620170266
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月4日
【發(fā)明人】唐佳林, 莫淳棟, 尹小龍, 丘健威, 趙慧元
【申請人】北京理工大學珠海學院