CN100490346C - 远程抄表系统的通信方法及其使用的通信转换模块 - Google Patents
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Abstract
远程抄表系统的通信方法及其使用的通信转换模块，本发明在数据集中器与各数据采集器之间采用主从命令通信方式以及低压电力载波通信与总线通信混合的数据通信方式，在通信方式相互转换的节点处，设有通信转换模块，该模块设有总线接口和低压电力线接口，总线接口与单片机连接，单片机接有载波接收和发送电路，载波发送电路通过输出驱动电路、信号耦合电路与低压电力线接口连接，低压电力线接口通过信号耦合电路、滤波电路、混频放大电路与载波接收电路连接。本发明方法能使总线和低压电力线载波两种通信方式互补，减少通信线路铺设的难度，本发明通信转换模块对低压载波和总线通信数据包具有双向转发的功能，能实现不同通信方式的转换。
Description
技术领域
本发明属一种用于居民用户电能表远程抄表系统现场设备之间的数据通信方法及该方法使用的通信转换模块。
背景技术
数据通信是居民用户电能表远程集中抄表系统中的重要环节，目前远程抄表系统中各现场设备间的数据通信主要通过两种方式实现：一种是单一的总线通信方式(即常用的RS485总线)，一种是单一的低压电力载波通信方式。总线方式具有速度快、通信可靠的优点，但因为需要铺设专线，所以带来很多不便：如当某些小区不允许有架空线时，又如总线需要过马路时，遇到这类情况，就增加了线路铺设的难度；低压电力载波通信方式可直接利用低压电力线作为通信媒介，不需另铺专线，但缺点是成本高，通信速率慢，成功率低，而且在有的位置因受供电网干扰信号影响，无法实现通信。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述不足，提供一种既能充分利用总线通信速度快、通信可靠的优点，又能减少线路铺设难度的远程抄表系统现场设备的通信方法及该方法使用的通信转换模块。
解决上述问题的技术方案是：本发明方法远程抄表系统的现场设备包括数据集中器FMU和若干采集用户电能表数据的数据采集器MRU，其特征在于：所述的数据集中器与各数据采集器之间采用主从命令通信方式以及低压电力载波通信与总线通信混合的数据通信方式，在每一低压电力载波通信与总线通信方式相互转换的节点处，设有带总线接口和低压电力线接口的通信转换模块PL，该通信转换模块对通信数据包具有从低压电力载波到总线接口以及从总线接口到低压电力载波双向转发的功能。
本发明方法所采用的通信转换模块结构为：本模块设有总线接口和低压电力线接口，其特征在于：所述的总线接口电路与单片机连接，单片机接有载波接收电路和载波发送电路，载波发送电路的信号输出端通过输出驱动电路、信号耦合电路与低压电力线接口连接，低压电力线接口通过信号耦合电路接滤波电路，滤波电路输出端与载波接收电路设置的标准载波中心频率信号输出端一起接混频放大电路的混频输入端，混频放大电路输出端接载波接收电路接收信号输入端。
在实施远程抄表系统现场铺线工程时，本发明方法根据不同铺线场所的要求灵活选择总线通信方式或低压电力载波的通信方式，在不同通信方式转换的节点处，用对通信数据包具有双向转发功能的通信转换模块完成通信方式的转换，由于是采用主从方式抄表，所以抄表时先由数据集中器FMU发出含有数据采集器MRU地址的抄表命令，只有对应地址的数据采集器能返回数据，其它未接到命令地址的数据采集器不会返回数据，所以不会造成不同地址数据采集器传输数据的冲突。
本发明通信转换模块的工作原理是：将总线接口电路与通信总线连接，低压电力线接口与低压电网的低压电力线连接，则从低压电力载波到通信总线的通信数据转发工作过程是：来自低压电网的电力载波信号经信号耦合电路、滤波电路输入到混频放大电路，与来自载波接收电路的标准载波中心频率信号混合、运算、放大，选出含有该标准中心频率信息的信号输入到载波接收电路的信号输入端，载波接收电路对其进行运算、解调等处理后输入到单片机，单片机对接收到的载波数据包进行校验，将校验错误的数据包丢弃，将校验正确的数据包通过总线接口电路发送到通信总线，完成从低压电力线载波通信方式转换成总线通信方式所需的数据包转发；反之从通信总线到低压电力载波的通信数据转发工作过程是：来自通信总线的通信数据经通信总线接口电路输入到单片机，单片机对接收到的数据包进行校验，将校验错误的数据包丢弃，校验正确的数据包传送给电力载波发送电路，电力载波发送电路对来自单片机的数据进行扩频处理，然后通过输出驱动电路、信号耦合电路发送到低压电力线上，完成从通信总线通信方式转换成低压电力载波通信方式所需的数据包转发。
本发明方法在远程抄表系统的现场设备之间采用低压电力载波与总线混合的通信方式，可使两种通信方式互补，既充分利用了总线通信速度快、可靠的优点，又可在必要地段采用低压电力线通信方式以减少通信线路铺设的难度，所采用的主从式通信方式可防止出现不同地址数据采集器传输数据发生冲突的现象。本发明通信转换模块对低压载波和总线通信数据包具有双向转发的功能，并能滤除低压电力载波通信产生的干扰信号，使本发明方法运用中不同通信方式的转换能得以实现。
附图说明：
图1、本发明方法实施例示意图
图2、本发明通信转换模块方框原理图
图3、本发明通信转换模块实施例电路图
具体实施方式
本发明方法实施例(图1)
本例设有数据集中器FMU，其总线接口与RS485通信总线连接，通信总线一路直接与数据采集器MRU连接，另一路与对通信数据包具有双向转发功能的通信转换模块PL485的总线接口连接，模块PL485低压电力线接口与低压电网的低压电力线近端连接，低压电力线远端与数台通信转换模块PL485的低压电力线接口连接，每台通信转换模块的总线接口通过RS485总线与数台数据采集器总线接口连接，各数据采集器分别与数台用户电能表连接。
本例在铺线有困难的地段采用低压电力线通信方式，其它部分采用总线通信方式，例如在同一栋居民楼设置几台数据采集器，由于同一栋楼内容易布线，故数台数据采集器的总线接口可接在一起，然后通过一台通信转换模块经低压电力线与数据集中器建立通信，也就是每一台通信转换模块通过总线与多台数据采集器连接，这种末端混合的通信方式可节省使用通信转换模块的数量，降低成本，同时采用主从式通信方式，即由数据集中器FMU发出含有数据采集器地址的抄表命令，只有相应地址的数据采集器能返回数据，所以不会造成数据通信的冲突。
本发明通信转换模块实施例(图3)
本例的载波接收电路和载波发送电路合起来采用一块型号为PL2000A的专用电力载波收发芯片，单片机采用MCS51系列的AT89C52，混频放大电路采用集成电路MC3361，RS485总线接口电路采用65LBC184芯片。
本例通信转换模块的电路结构为：RS485通信接口电路1、4、3脚分别接单片机10、11、28脚，单片机AT89C52的14、15、13、17、16、12脚分别接电力载波收发芯片PL2000A的5、6、9、8、7、4脚；电力载波收发芯片输出脚15通过由三极管T2-T5及二极管D1、D2，稳压管Z1、Z2组成的推挽式输出驱动电路和由电容C7、变压器TR1组成的耦合电路接低压电力线接口电路，耦合电路通过由电阻R3、电感12、二极管D3、D4、电容C5、C8组成的滤波电路接混频放大电路，混频放大电路是由集成电路MC3361与陶瓷滤波器CR1以及三极管T1及外围阻容元件组成，混频放大电路输出端三极管T1集电极接电力载波收发芯片PL2000A的输入端24脚，电力载波收发芯片19脚为标准载波中心频率信号输出端，接混频放大电路集成块MC3361的1脚，该中心频率与低压载波发送电路中的载波信号中心频率相同，与输入信号在混频放大电路中混合、运算、放大，选出含有该中心频率信息的信号输入到载波接收电路进行运算、解调，再输入到单片机进行运算、校验，将校验错误的数据包丢弃，将校验正确的数据包通过总线接口电路发送到通信总线。
Claims (3)
1、远程抄表系统的通信方法，远程抄表系统的现场设备包括数据集中器FMU和若干采集用户电能表数据的数据采集器MRU，其特征在于：所述的数据集中器与各数据采集器之间采用主从命令通信方式以及低压电力载波通信与总线通信混合的数据通信方式，该主从命令通信方式即由数据集中器FMU发出含有数据采集器地址的抄表命令，只有相应地址的数据采集器能返回数据，所以不会造成数据通信的冲突；在每一低压电力载波通信与总线通信方式相互转换的节点处，设有带总线接口和低压电力线接口的通信转换模块PL，该通信转换模块对通信数据包具有从低压电力载波到总线接口以及从总线接口到低压电力载波双向转发的功能。
2、根据权利要求1所述的远程抄表系统的通信方法，其特征在于：采用末端混合的通信方法，即将数台数据采集器的总线接口接在一起，然后通过一台通信转换模块经低压电力线与数据集中器建立通信。
3、用于远程抄表系统的通信转换模块，设有总线接口和低压电力线接口，其特征在于：通信转换模块中设置有单片机、载波发送电路、输出驱动电路、信号耦合电路、滤波电路、混频放大电路、载波接收电路，所述的总线接口电路与单片机连接，单片机接有载波接收电路和载波发送电路，载波发送电路的信号输出端通过输出驱动电路、信号耦合电路与低压电力线接口连接，低压电力线接口通过信号耦合电路接滤波电路，滤波电路输出端与载波接收电路设置的标准载波中心频率信号输出端一起接混频放大电路的混频输入端，混频放大电路输出端接载波接收电路接收信号输入端。
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