CN206773423U - 一种基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，包括分别设置在每个用户中的智能转换器、现场控制终端，以及设置在楼宇或小区供电总线上的集中抄表器，还有管理系统和远程控制终端，智能转换器通过多种接口与各计量表连接，通过电力线载波通讯接口与集中抄表器连接，通过家庭网关模块与智能家居组网；管理系统通过以太网与集中抄表器连接，远程控制终端通过GPRS或WIFI与管理系统关联，监控用户的计量表及各种智能家居。本实用新型，兼容多种通讯接口的计量表，利用既有电力线进行数据通讯，上报计量数据，下达命令，既经济又方便；并且，还能够实现对智能家居的远程监控。

Description

一种基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统

技术领域

本实用新型涉及智能表集中抄表技术领域，具体涉及一种基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统。

背景技术

鉴于水表、电表、燃气表以及热表等计量表的人工抄表效率低且需要耗费大量的人工成本，随着科技以及以太网技术的发展，以上四表的网络远程自动集采(抄)越来越受到广泛关注和重视。

但是，现有的四表远程集采(抄)系统大多采用GSM无线通讯方式，制造成本以及使用成本较高，推广难度大。为此，中国发明专利CN104318736A公开了一种基于3G网络的四表合一的远程智能抄表系统，包括带电力载波接口的水表、带电力载波接口的电表、带电力载波接口的热表、带电力载波接口的气表、数据采集器、数据集中器以及远程监控终端，所述水表、电表、热表和气表通过低压电力线载波通讯局域网与数据采集器相连，数据采集器通过ZigBee无线网络与数据集中器通讯，数据集中器通过3G网络与远程监控终端通讯。该方案无需另建通讯线路，投资成本少，抄表系统建设周期短；采用Zigbee技术进行数据的集中采集与处理，功耗低，可提高系统的可靠性，降低系统的成本；采用3G技术进行数据的远程传输，能极大地增加系统容量、提高通讯质量和数据传输速率。

但是，该方案中四种计量表均需要配置统一的电力载波接口，不能兼容目前大量已经具备其他接口的计量表，因此，系统部署成本高，推广具有一定的局限性。

并且，现有的四表合一远程智能抄表系统功能单一，不能实现智能家居的远程监控，无法满足人们对智能家庭的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有的四表合一远程智能抄表系统成本高、推广难度大，且功能单一，不能实现智能家居的远程监控的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，包括：

智能转换器，分别设置在每个用户中，具有多种计量表接口和电力线载波通讯接口以及家庭网关模块，用于与用户中的各计量表连接，并与用户内的各种智能家电、智能安防设备、智能环境检测设备及智能灯具组网；

现场控制终端，用于监控用户内的各种智能家电、安防设备、环境检测设备及灯具；

集中抄表器，设置在楼宇或小区供电总线上，所述智能转换器通过电力线载波通讯接口连接到所述集中抄表器上，实现上报抄表数据、下达控制或管理命令；

管理系统，通过以太网与所述集中抄表器连接；

远程控制终端，通过GPRS或WIFI与管理系统关联，用于自助监控用户的计量表及各种智能家电、安防设备、环境检测设备和灯具。

在上述方案中，所述智能转换器包括：

RS485接口，用于接收第一类计量表发送的计量数据，以及向第一类计量仪表发送命令,所述第一类计量表采用RS485协议进行通讯；

M-bus接口，用于接收第二类计量表发送的计量数据，以及向第二类计量仪表发送命令,所述第二类计量表采用M-bus总线协议进行通讯；

RF470MHz射频模块，用于接收第三类计量表发送的计量数据，以及向第三类计量仪表发送命令,所述第三类计量表采用RF470MHz无线通讯协议进行通讯；

协议转换模块，将由所述RS485接口、M-bus接口和RF470MHz射频模块接收到的原始计量数据转换为符合电力线载波通讯协议的计量数据；

电力线载波通讯模块，将转换后符合电力线载波通讯协议的计量数据输出；

蓝牙模块，用于与智能转换器连接，对智能转换器进行配置和管理。

在上述方案中，所述协议转换模块上设有自动识别单元，所述协议转换模块上设有第一协议转换单元、第二协议转换单元和第三协议转换单元，所述第一协议转换单元用于实现电力线载波通讯协议与RS485协议的转换，所述第二协议转换单元用于实现电力线载波通讯协议与M-bus总线协议的转换，所述第三协议转换单元用于实现电力线载波通讯协议与RF470MHz无线通讯协议的转换，所述自动识别单元根据电力线载波通讯模块接收到的命令数据，自动解析并识别出该命令发往的计量表以及采用的通讯协议，并选择相应的第一、第二或第三协议转换单元转换进行数据转换后，通过相应的通讯接口发送给相应的计量表。

在上述方案中，所述电力线载波通讯模块内嵌DL/T645-2007和CJ/T188-2004通讯规约。

在上述方案中，所述协议转换模块上还设有加密单元，将经所述符合电力线载波通讯协议的计量数据进行加密，并传输给所述电力线载波通讯模块。

在上述方案中，所述第一类计量表为水表、电表、燃气表或热表。

在上述方案中，所述第二类计量表为水表、电表、燃气表或热表。

在上述方案中，所述第三类计量表为水表、电表、燃气表或热表。

在上述方案中，所述安防设备包括烟雾报警器、可燃气体报警器、红外报警器及门禁，所述环境检测设备包括温、湿度探测器和空气质量传感器。

本实用新型，每个用户中设有一个智能转换器和现场控制终端，智能转换器具有多种计量表接口和电力线载波通讯接口以及家庭网关模块，利用既有电力线进行数据通讯，上报计量数据，下达命令，既经济又方便；并且，还能够实现对智能家居的远程监控。将水、电、气、热四种计量表的自动化抄表和智能家居的监控融为一体的，是一款智能化、网络化的综合信息管理系统。

附图说明

图1为本实用新型的示意图；

图2为本实用新型中智能转换器的示意图；

图3为本实用新型中协议转换模块的示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，兼容多种通讯接口的计量表，利用既有电力线进行数据通讯，上报计量数据，下达命令，既经济又方便；并且，还能够实现对智能家居的远程监控。下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做出详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，包括分别设置在每个用户中的智能转换器100、现场控制终端200、以及设置在楼宇或小区供电总线上的集中抄表器300，还有管理系统400和远程控制终端500。

每个用户中的水表、电表、燃气表和热表等计量表600分别连接在该用户内的智能转换器100上，智能转换器100通过其电力线载波通讯接口与集中抄表器300连接，利用电力线载波通讯方式将用户的各计量表600的现场计量数据上传给集中抄表器300，集中抄表器300再利用有线或无线以太网与管理系统400连接，将计量数据通过以太网上传给管理系统400。同时，管理系统400下发的各项命令，通过以太网下发给集中抄表器300，集中抄表器300再把各项命令利用电力线载波通讯方式下发给相应用户中的相应计量表600，实现各计量表600及智能家居的网络化远端管理。

同时，智能转换器100还具备家庭网关功能，具有有线和无线网络接口，用户内的各种智能家电201、智能安防设备202、智能检测设备204及智能灯具203通过智能转换器100上的家庭网关搭建成一个局域网，并连接到管理系统400上。

管理系统400是整个集成系统的中枢，它利用有线或无线以太网通过集中抄表器300抄收各类计量表(水、电、气、热表)600的现场计量数据并发送各种管理命令管理各计量表600，同时接收手机APP等远程控制终端500的监控命令对智能家居进行监控，包括烟雾报警器、可燃气体报警器、红外报警器及门禁等消防、安防类设备，温湿度探测器、空气质量传感器等环境检测类设备，以及空调、厨具等智能家电和智能灯具。

现场控制终端200用于控制用户内的各种智能家电、智能安防设备、智能检测设备及智能灯具。

远程控制终端500可以使用内置管理APP的手机或PAD，通过移动通讯网GPRS或WIFI连接到管理系统400，自助监控用户的计量表600及智能家居设备。

图1中仅显示了一个用户，实际应用中，一栋楼或一个小区中的每个用户均分别连接到集中抄表器300上。

智能转换器100是本集成系统的核心部件之一，包括RS485接口10、M-bus接口20、RF470MHz射频模块30、协议转换模块40以及电力线载波通讯模块50、蓝牙模块60和家庭网关模块70。

RS485接口10用于接收第一类计量表发送的计量数据，以及向第一类计量仪表发送命令,该第一类计量表为采用RS485协议进行通讯的计量表，可以是水表，也可以是电表、燃气表或热表。

M-bus接口20用于接收第二类计量表发送的计量数据，以及向第一类计量仪表发送命令,该第二类计量表为采用M-bus总线协议进行通讯的计量表，可以是水表，也可以是电表、燃气表或热表。

RF470MHz射频模块30用于接收第三类计量表发送的计量数据，以及向第一类计量仪表发送命令,该第三类计量表为采用RF470MHz无线通讯协议进行通讯的计量表，可以是水表，也可以是电表、燃气表或热表。

也就是说，采用以上任意一种通信协议和接口的计量表600都可以与本智能转换器100连接，智能转换器100接收到计量表600传送来的原始计量数据后，会通过协议转换模块40将其转换为符合电力线载波通讯协议的计量数据，并由电力线载波通讯模块50输出给集中抄表器300,同时本智能转换器100也可以将来自集中抄表器300的命令或数据通过相应的通讯接口下发到相应的计量表600。

上述智能转换器100中还设有蓝牙模块60，智能转换器100具有唯一的ID编码，可以与手机、PAD等智能终端连接，对智能转换器100进行配置和管理。配置管理非常方便、快捷。

家庭网关模块70用于将用户内的各种智能家电、智能安防设备、智能检测设备及智能灯具搭建成一个局域网，并最终通过以太网(互联网)连接到管理系统400上。

如图2所示，为了保证数据安全，本实用新型中的协议转换模块40上还设有加密单元41，经协议转换模块40转换后符合电力线载波通讯协议的计量数据通过加密单元41进行加密，然后再传输给电力线载波通讯模块50。电力线载波通讯模块50内嵌有DL/T645-2007和CJ/T188-2004通讯规约，使其完全满足国家电网公司多功能电能表通信协议和中华人民共和国城镇建设行业标准户用计量仪表数据传输技术条件的规定。

本实用新型可以实现协议自动转换，以及自动识别计量表的类型和所使用的通信协议，并将发送给计量表的命令(如上报命令、配置命令等)发送给相应的计量表。具体作法是：

协议转换模块40上设有自动识别单元42、第一协议转换单元43、第二协议转换单元44和第三协议转换单元45，第一协议转换单元43用于实现电力线载波通讯协议与RS485协议的转换，第二协议转换单元44实现电力线载波通讯协议与M-bus总线协议的转换，第三协议转换单元45用于实现电力线载波通讯协议与RF470MHz无线通讯协议的转换，

当计量表向集中抄表器上传抄表数据时，首先根据计量表的类型、接口和通讯协议由相应的协议转换单元进行协议转换，例如：由第一协议转换单元将符合RS485协议的数据转换为符合电力线载波通讯协议的数据，由第二协议转换单元将符合M-bus总线协议的数据转换为符合电力线载波通讯协议的数据，由第三协议转换单元将符合RF470MHz无线通讯协议的数据转换为符合电力线载波通讯协议的数据，然后由电力线载波通讯模块将转换后符合电力线载波通讯协议的计量数据上传到集中抄表器。

当通过集中抄表器向计量表下发命令时，首先由自动识别单元42对下发的命令数据进行解析，获得相应的表号、接口形式以及所采用的通讯协议，然后选择相应的第一、第二或第三协议转换单元进行协议转换，之后根据表号和接口形式自动选择相应的接口，将命令下发给相应的计量表。

协议转换模块40上还设有多个缓存单元46，收到原始计量数据时，先分别保存在缓存单元内，以防止通讯过程中计量数据丢失。

另外，上述智能转换器100中还设有反馈单元47，当发现接收到的数据解析后产生错误时，反馈单元47将通过RS485接口10、M-bus接口20或RF470MHz射频模块30反馈给相应的计量表600，通知其再次发送计量数据。

本实用新型具有以下优点：

1、系统集成度高，既实现了跨行业的水、电、气热、的一体化管理，又解决了智能家电的远程监控，一个链路实现多个任务；

2、系统以电力线载波为主，辅助多种通讯方式，组网灵活，可靠性高；

3、智能转换单元既可以实现电力线载波、RS-485、M-bus、RF470Mhz等硬件接口的自适应，又能适应各类仪表的通讯协议，同时兼顾智能家居的智能网关；

4、远程控制终端(智能手机APP或PAD)既可实时观察用户自己的用水、电、气、热及缴费情况，又可监控智能家电的工作情况，同时还可与第三方联合实时推送信息，便于系统的市场化运营。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，其特征在于，包括：

智能转换器，分别设置在每个用户中，具有多种计量表接口和电力线载波通讯接口以及家庭网关模块，用于与用户中的各计量表连接，并与用户内的各种智能家电、安防设备、环境检测设备及灯具组网；

现场控制终端，用于监控用户内的各种智能家电、安防设备、环境检测设备及灯具；

集中抄表器，设置在楼宇或小区供电总线上，所述智能转换器通过电力线载波通讯接口连接到所述集中抄表器上，实现上报抄表数据、下达控制或管理命令；

管理系统，通过以太网与所述集中抄表器连接；

远程控制终端，通过GPRS或WIFI与管理系统关联，用于自助监控用户的计量表及各种智能家电、智能安防设备、智能环境检测设备和智能灯具。

2.如权利要求1所述的基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，其特征在于，所述智能转换器包括：

RS485接口，用于接收第一类计量表发送的计量数据，以及向第一类计量仪表发送命令,所述第一类计量表采用RS485协议进行通讯；

M-bus接口，用于接收第二类计量表发送的计量数据，以及向第二类计量仪表发送命令,所述第二类计量表采用M-bus总线协议进行通讯；

RF470MHz射频模块，用于接收第三类计量表发送的计量数据，以及向第三类计量仪表发送命令,所述第三类计量表采用RF470MHz无线通讯协议进行通讯；

协议转换模块，将由所述RS485接口、M-bus接口和RF470MHz射频模块接收到的原始计量数据转换为符合电力线载波通讯协议的计量数据；

电力线载波通讯模块，将转换后符合电力线载波通讯协议的计量数据输出；

蓝牙模块，用于与智能转换器连接，对智能转换器进行配置和管理。

3.如权利要求1所述的基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，其特征在于，所述协议转换模块上设有自动识别单元，所述协议转换模块上设有第一协议转换单元、第二协议转换单元和第三协议转换单元，所述第一协议转换单元用于实现电力线载波通讯协议与RS485协议的转换，所述第二协议转换单元用于实现电力线载波通讯协议与M-bus总线协议的转换，所述第三协议转换单元用于实现电力线载波通讯协议与RF470MHz无线通讯协议的转换，所述自动识别单元根据电力线载波通讯模块接收到的命令数据，自动解析并识别出该命令发往的计量表以及采用的通讯协议，并选择相应的第一、第二或第三协议转换单元转换进行数据转换后，通过相应的通讯接口发送给相应的计量表。

4.如权利要求1所述的基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，其特征在于，所述电力线载波通讯模块内嵌DL/T645-2007和CJ/T188-2004通讯规约。

5.如权利要求1所述的基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，其特征在于，所述协议转换模块上还设有加密单元，将经所述符合电力线载波通讯协议的计量数据进行加密，并传输给所述电力线载波通讯模块。

6.如权利要求2所述的基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，其特征在于，所述第一类计量表为水表、电表、燃气表或热表。

7.如权利要求2所述的基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，其特征在于，所述第二类计量表为水表、电表、燃气表或热表。

8.如权利要求2所述的基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，其特征在于，所述第三类计量表为水表、电表、燃气表或热表。

9.如权利要求2所述的基于电力线载波的四表集采及智能家居集成系统，其特征在于，所述安防设备包括烟雾报警器、可燃气体报警器、红外报警器及门禁，所述环境检测设备包括温、湿度探测器和空气质量传感器。