CN206773470U - 一种数据集中器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数据集中器，该数据集中器包括微处理器及分别与微处理器连接的液晶驱动电路、上行通讯电路、按键电路、数据存储电路、计时电路、交流采样电路、下行通讯电路，微处理器通过UART串行总线分别与上行通讯电路、下行通讯电路、交流采样电路连接，所述微处理器通过SPI串行总线与液晶驱动电路连接，所述微处理器通过数据总线与所述数据存储电路连接，所述微处理器通过I2C串行总线与计时电路连接。本实用新型采用模块化设计各个电路部分，具有结构简单、易更新维护、可靠性好、寿命长等突出优点，为实现电能表联网提供了有效的手段，本实用新型集成度高、功能丰富，适于大面积推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子仪表技术领域，更为具体来说，本实用新型涉及一种数据集中器。
背景技术
随着社会经济的不断发展和城镇规模的不断扩大，人员流动性的日益增大，从而导致抄表工作量也越来越大，挨家挨户查电表的方式显然已经不再合适，因而需要对于大量分散在各地的智能电表进行集中管理，从而诞生了数据集中器，实现对各地的智能电表进行统一管理。
但是，现有的数据集中器存在传输速度慢、功能局限、集成度较低、结构复杂、不易维修、寿命短等缺点，无法满足用电信息获取的实时性、丰富性、精准性等要求。
因此，如何提高用电信息获取的实时性、丰富性及精准性成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
实用新型内容
为解决现有的数据集中器实时性差、内容单一、精准性差等问题，本实用新型提供了一种数据集中器，通过多种串行总线连接方式提高了数据传输速率，基于模块化电路设计提高了本实用新型的可靠性、优化并精简了产品结构，扩展了集中器功能，提高集中器的集成度和寿命。
为实现上述的技术目的，本实用新型公开了一种数据集中器，该数据集中器包括微处理器及分别与微处理器连接的液晶驱动电路、上行通讯电路、按键电路、数据存储电路、计时电路、交流采样电路、下行通讯电路，所述微处理器通过UART串行总线分别与上行通讯电路、下行通讯电路、交流采样电路连接，所述微处理器通过SPI串行总线与液晶驱动电路连接，所述微处理器通过数据总线与所述数据存储电路连接，所述微处理器通过I2C串行总线与计时电路连接。
本实用新型通过多种串行总线将各个功能电路与微处理器连接，从而提高了数据的传输速度，且这种电路搭接方式简单，极大地降低了数据集中器的结构，使本实用新型具有可靠性高、寿命长及易维修等突出优点。
进一步地，所述数据存储电路包括型号为HY57V281620ETP-H的动态随机存取存储器和型号为K9F2G08U的FLASH存储器，所述动态随机存取存储器和所述FLASH存储器均通过数据总线与所述微处理器连接。
通过上述的存储器提高了数据存储和数据读取的速度，进而达到提高主站获取数据的实时性的目的。
进一步地，所述下行通讯电路包括RS485通讯电路，所述微处理器通过RS485通讯电路连接电能表，从而实现抄表的目的。
进一步地，所述交流采样电路包括电流采样电路、电压采样电路及计量电路，电流采样电路包括电流互感器、电容及电阻；电压采样电路包括电阻分压网路和滤波电路；计量电路分别与电流采样电路、电压采样电路连接，计量电路将电流采样信号和电压采样信号转化为数字信号，所述微处理器与计量电路连接、接收所述数字信号。
进一步地，所述上行通讯电路包括GPRS通讯电路，所述微处理器通过GPRS通讯电路与主站之间进行无线通讯，通过无线传输方式将数据发送至主站。
进一步地，所述按键电路包括按键、型号为74HC245的总线收发器，所述按键通过所述收发器与所述微处理器连接，实现参数设置等目的。
进一步地，所述计时电路包括型号为RX8025T的时钟芯片，所述时钟芯片为所述微处理器提供时钟信号。
进一步地，所述液晶驱动电路包括型号为74HC245的总线收发器，该总线收发器分别连接微处理器和LED灯，达到对参数和采集的数据显示、人机交互的目的。
进一步地，所述微处理器为基于ARM9核心的32位ARM处理器，其型号为AT91SAM9260。
本实用新型采用了高性能的32位ARM处理器和嵌入式linux操作系统和Yaffs2文件系统，数据处理能力强、存储容量大和数据可靠性高等突出优点。
进一步地，所述下行通讯电路还包括红外通讯电路、载波通讯电路，所述上行通讯电路还包括以太网通讯电路。
本实用新型上行通讯和上行通讯均采用了多种通讯方式，提高了本实用新型工作的可靠性和稳定性。
本实用新型的有益效果为：本实用新型采用模块化设计各个电路部分，具有结构简单、易更新维护、可靠性好、寿命长等突出优点，为实现电能表联网提供了有效的手段，本实用新型集成度高、功能丰富，适于大面积推广使用。
附图说明
图1为本实用新型数据集中器结构示意图。
图2为微处理器结构示意图。
图3为对图2精简管脚后的微处理器结构示意图。
图4为数据存储电路结构示意图。
图5为RS485通讯电路结构示意图。
图6为计量电路结构示意图。
图7为电流采样电路结构示意图。
图8为电压采样电路结构示意图。
图9为GPRS通讯电路结构示意图。
图10为按键电路结构示意图。
图11为计时电路结构示意图。
图12为液晶驱动电路结构示意图。
图中，
1、液晶驱动电路；2、上行通讯电路；3、按键电路；4、数据存储电路；5、微处理器；6、计时电路；7、交流采样电路；8、下行通讯电路。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的数据集中器的结构进行详细的解释和说明。
如图1-12所示，本实用新型公开了一种数据集中器，该数据集中器用于集中抄表，其具有电能表数据采集和联网通信功能，进而实现电能表的联网功能，具体地，该数据集中器包括微处理器5及分别与微处理器5连接的液晶驱动电路1、上行通讯电路2、按键电路3、数据存储电路4、计时电路6、交流采样电路7、下行通讯电路8，微处理器5通过按键电路3获取按键信息，微处理器5通过UART串行总线分别与上行通讯电路2、下行通讯电路8、交流采样电路7连接，微处理器5通过上行通讯电路2接收主站的命令、通过下行通讯电路8采集台区内电能表的数据，并通过上行通讯电路2将采集的数据上报给主站，微处理器5通过SPI串行总线与液晶驱动电路1连接，液晶驱动电路1用于显示按键信息、设置信息、状态信息等，微处理器5通过数据总线与数据存储电路4连接，微处理器5将命令、参数以及采集的数据存储到数据存储电路4，微处理器5通过I2C串行总线与计时电路6连接，微处理器5根据计时电路6提供的时间自动采集交流采样电路7的数据和电能表中的数据。本实施例中，本实用新型涉及的微处理器5为美国ATMEL公司的基于ARM9核心的32位ARM处理器，其型号为AT91SAM9260，该微处理器5具有集成度高、资源丰富等优点，且该微处理器5内置时钟，能够实现日历、计时、自动闰年等功能。为方便说明和理解，同时便于电路图绘制，本实施例对图2中的微处理器管脚进行了精简，精简管脚后的处理器为图3。
如图1-4所示，更为具体地，数据存储电路4包括型号为HY57V281620ETP-H的动态随机存取存储器和型号为K9F2G08U的FLASH存储器，动态随机存取存储器和FLASH存储器均通过数据总线与微处理器5连接，如图2、4所示，数据总线包括数据总线D和数据总线A，型号为K9F2G08U的FLASH存储器也是一种SLC类型的NAND存储器，具有2GB的容量和10万次的擦写寿命，数据保存期可达10年。
如图1-5所示，下行通讯电路8包括RS485通讯电路，微处理器5通过RS485通讯电路连接电能表，下行通讯电路8还包括红外通讯电路、载波通讯电路。具体的电路连接方式可根据实际需要进行合理连接，比如，如图3、5所示，微处理器的TX5管脚、RX管脚分别与RS485通讯电路的数据发出端和数据接收端连接，本实用新型利用下行通讯电路8抄读电表的冻结电量、即时电量、参变量、变量等数据。当然，本实用新型不仅可设置上述的RS485抄表通道，还可设置RS485级联通道、RS485主站通道及红外本地维护通讯接口，实现PC机或掌上电脑通过上述接口与集中器进行通讯，进行参数设置数据上传操作。本实用新型涉及的红外通讯电路可接收波长为900nm、调制频率为38kHz的红外信号，并且将接收到的信号解调转换为TTL电平数据信号、传给微处理器5。
如图1-8所示，交流采样电路7包括电流采样电路、电压采样电路及计量电路，电流采样电路、电压采样电路分别用于与计量电路连接；如图7所示，电流采样电路包括电流互感器(图中省略)、电容及电阻，如图8所示，电压采样电路包括电阻分压网路和滤波电路(图中省略)；计量电路分别与电流采样电路、电压采样电路连接，具体的管脚连接关系根据需要进行合理连接，计量电路将电流采样信号和电压采样信号精密处理后、转化为数字信号，微处理器5与计量电路连接、接收数字信号，本实施例中，计量电路中选用炬力公司的型号为ATT7022计量芯片，该芯片是一颗高精度三相电能专用计量芯片，适用于三相三线和三相四线应用，从而实现本实用新型在三相三线和三相四线结构下进行电能采集。基于该计量芯片，本实用新型能够具有分时、分相、分向及复费率精确计量交流组合有功、有功电能，精确计量组合无功电能及各象限无功电能，且能计量正反向最大需量及四费率最大需量，还具有定时冻结、瞬时冻结、约定冻结等多种电能数据冻结记录；能实时监测电压、电流、视在功率及功率因素等多项动态参数。
如图1-9所示，上行通讯电路2包括GPRS通讯电路，微处理器5通过GPRS通讯电路与主站之间进行无线通讯。而且，上行通讯电路2还包括以太网通讯电路。本实用新型通过上行通讯电路2建立集中器与主站之间的通讯关系，主站通过上行通讯电路2向数据集中器发送监控命令、通过本实用新型的集中器随时监控目标电能表的信息。
如图1-10所示，按键电路3包括按键、型号为74HC245的总线收发器，按键通过收发器与微处理器5连接。图10中给出了六个功能性按键，当然，根据具体需要，在本实用新型公开的方案的启示下，可合理地调整按键个数和管脚连接关系。
如图1-11所示，本实用新型涉及的计时电路6包括日本EPSON公司的型号为RX8025T的时钟芯片，其具有温度补偿的功能，时钟芯片为微处理器5提供时钟信号，微处理器5根据该时钟信号有效地控制各个电路的运行。
如图1-12所示，液晶驱动电路1包括型号为74HC245的总线收发器，该总线收发器分别连接微处理器5和LED灯(图中省略)，通过LED灯显示集中器的运行状态、各种参数设置情况数据及各种计量数据，LED等同微处理器5之间设有信息交换通道，用于显示集中器内设参数和交采测量量，液晶为大屏幕点阵液晶、汉字显示交互界面，因而本实用新型还可通过液晶驱动电路1和液晶显示电路完成人机交互操作。
当然，基于上述结构，本实用新型还可设置安全检测电路等，并通过数据存储电路4记录特殊事件，比如上电、掉电、硬件故障等等。
本实用新型适用于自动化的低压电力系统，可通过电力线载波、RS485通讯等方式将电能表等设备的数据抄读到集中器并存储，能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，再通过以太网通讯电路或GPRS通讯电路将数据传输到主站系统中，为主站系统对数据的分析、形成各种报表提供了数据支持，因此，本实用新型能够满足普通电能表实现物联网的需求。本数据集中器安装在低压变台，用来抄读本变台下面的所有用户的电能表的电能数据等与主站配合，在具有费控功能的用户电表上实现远程费控等，同时可以考核台区的电压、电流、功率等数据，主站可根据负荷变化情况分析用户的负载及用电状况，同时将台区整点冻结电量数据抄回，分析整个线路的运行状态及损耗，因此，本实用新型可以直接取代台区考核电表。
本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种数据集中器，其特征在于：该数据集中器包括微处理器(5)及分别与微处理器(5)连接的液晶驱动电路(1)、上行通讯电路(2)、按键电路(3)、数据存储电路(4)、计时电路(6)、交流采样电路(7)、下行通讯电路(8)，所述微处理器(5)通过UART串行总线分别与上行通讯电路(2)、下行通讯电路(8)、交流采样电路(7)连接，所述微处理器(5)通过SPI串行总线与液晶驱动电路(1)连接，所述微处理器(5)通过数据总线与所述数据存储电路(4)连接，所述微处理器(5)通过I2C串行总线与计时电路(6)连接。
2.根据权利要求1所述的数据集中器，其特征在于：所述数据存储电路(4)包括型号为HY57V281620ETP-H的动态随机存取存储器和型号为K9F2G08U的FLASH存储器，所述动态随机存取存储器和所述FLASH存储器均通过数据总线与所述微处理器(5)连接。
3.根据权利要求1或2所述的数据集中器，其特征在于：所述下行通讯电路(8)包括RS485通讯电路，所述微处理器(5)通过RS485通讯电路连接电能表。
4.根据权利要求3所述的数据集中器，其特征在于：所述交流采样电路(7)包括电流采样电路、电压采样电路及计量电路，电流采样电路包括电流互感器、电容及电阻；电压采样电路包括电阻分压网路和滤波电路；计量电路分别与电流采样电路、电压采样电路连接，计量电路将电流采样信号和电压采样信号转化为数字信号，所述微处理器(5)与计量电路连接、接收所述数字信号。
5.根据权利要求1或4所述的数据集中器，其特征在于：所述上行通讯电路(2)包括GPRS通讯电路，所述微处理器(5)通过GPRS通讯电路与主站之间进行无线通讯。
6.根据权利要求5所述的数据集中器，其特征在于：所述按键电路(3)包括按键、型号为74HC245的总线收发器，所述按键通过所述收发器与所述微处理器(5)连接。
7.根据权利要求1或6所述的数据集中器，其特征在于：所述计时电路(6)包括型号为RX8025T的时钟芯片，所述时钟芯片为所述微处理器(5)提供时钟信号。
8.根据权利要求1所述的数据集中器，其特征在于：所述液晶驱动电路(1)包括型号为74HC245的总线收发器，该总线收发器分别连接微处理器(5)和LED灯。
9.根据权利要求1所述的数据集中器，其特征在于：所述微处理器(5)为基于ARM9核心的32位ARM处理器，其型号为AT91SAM9260。
10.根据权利要求5所述的数据集中器，其特征在于：所述下行通讯电路(8)还包括红外通讯电路、载波通讯电路，所述上行通讯电路(2)还包括以太网通讯电路。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108806224A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-11-13 | 浙江八达电子仪表有限公司 | 基于宽带载波通讯的集中器 |
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2017
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