专利名称：宽窄带一体化抄表设备的制作方法
技术领域：
宽窄带一体化抄表设备
技术领域：
本实用新型涉及抄表设备，具体说是涉及一种宽窄带信号一体化抄表设备。背景技术：
现有的抄表设备中，在对电表进行抄收管理(下行通道)通常使用载波通信，或 RS485总线；上行通信通过宽带电力线通信、RS485总线或以太网通信。RS485和以太网的 缺点有施工布线工作量大，网线易受人为破坏。线路损坏后，故障点不易查找，易受雷击和 过电压的影响，因此我们提出宽窄带一体化抄表设备。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种通过RS485�？楹驼缌ο咴夭ㄍ� 信�？槎栽夭ǖ缒鼙斫泄芾恚部梢远訰S485接口的电能表进行管理的宽窄带一体化抄 表设备。为解决上述技术问题，本实用新型的主板电路由信号接入口、CPU中央控制器和数 据存储单元依次连接组成，所述信号接入口包括IRDA�？�、RS485�？�、窄带电力线载波通 信模块，分别与CPU中央控制器连接，其中RS485模块与RS485电能表连接，电力线连接到 窄带电能表和窄带电力线载波通信�？樯希籆PU中央控制器还连接有宽带电力线载波通信 模块，宽带电力线载波通信模块再通过信号耦合器连接到集中器上；所述IRDA�？橥ü� 线电信号连接无线通信器；以下对上述技术方案作进一步说明所述窄带电力线载波通信�？橛械脱沟缌ο� 和无线通信器接收信号，其中低压电力线通过信号耦合电路连接到收发切换电路，无线通 信器直接连接到IRDA�？椋辗⑶谢坏缏方藕磐ü瞬ǖ缏泛凸β史糯蟮缏贩⑺偷皆� 波通信芯片进行处理，并将处理后的信号原路发送出去，无线通信器通过IrDA模块与CPU 中央控制器连接；所述宽带电力线载波通信�？榘ㄐ藕篷詈掀鳎藕篷詈掀髌渲杏幸唤涌诹� CPU中央控制器，还有数字信号接口和模拟信号接口，模拟信号接口将CPU中央控制器传来 的信号通过连接的平滑滤波电路发送到转换器，数字信号接口直接连接到换器，接收存储 的数字信号，转换器还连接反锯齿滤波，转换器分两路通过功率放大电路和滤波电路连接 收发切换电路，再通过信号耦合电路连接到集中器。本实用新型可以对载波电能表进行管理，也可以对RS485接口的电能表进行管 理，其最大的特点是可以实现采集器的上行数据和下行数据都通过电力线载波通信，能对 不同通信接口的电能表进行抄收管理的设备，从而使抄表系统的复杂性降低，通用性提高。 由于它上行通道和下行通道的通信载体都为电力线，因此它省去了大量的额外布线，不容 受人为破坏，同时也不易受雷击和过电压的影响。以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步的说明。
图1为本实用新型内部�？榭蛲迹煌�2为本实用新型窄带电力线载波通信�？榻峁雇迹煌�3为本实用新型宽带电力线通信模块结构图；图4为本实用新型CPU中央控制器、抄表RS485接口与红外接口部分示意图；图5为本实用新型宽带电力线通信CPU中央控制器示意图；图6为本实用新型宽带电力线通信的接收与发送电路示意图；图7为本实用新型宽带电力线通信的接收/发送切换电路示意图；图8为本实用新型窄带电力线载波通信的模拟前端芯片、发送端滤波电路和线性 驱动电路示意图；图9为本实用新型窄带电力线载波通信CPU中央控制器示意图；图10为本实用新型窄带电力线通信接收滤波网络示意图；图11为本实用新型窄带电力线通信耦合器电路示意图。
具体实施方式如图1所示，本实用新型的主板电路由信号接入口、CPU中央控制器1和数据存储 单元5依次连接组成，所述信号接入口包括IRDA�？�4、RS485模块3、窄带电力线载波通 信�？�6，分别与CPU中央控制器1连接，其中RS485�？�3与RS485电能表8连接，电力 线连接到窄带电能表9和窄带电力线载波通信模块6上；CPU中央控制器1还连接有宽带 电力线载波通信�？�2，宽带电力线载波通信�？�2再通过信号耦合器观连接到集中器四 上；所述IRDA�？�4通过无线电信号连接无线通信器7。宽窄带一体化抄表设备是可以对载波电能表进行管理，也可以对RS485模块3接 口的电能表进行管理，其最大的特点是可以实现采集器的上行数据和下行数据都通过电力 线载波通信，当其通过载波�？槎栽夭ǖ缒鼙斫泄芾恚褂玫氖钦ㄐ牛欢溆爰衅� 通信时，即上行通道，使用的是宽带电力线载波通信。RS485�？槭怯糜谟攵喙δ艿缒鼙碇械腞S485接口连接，通过它可以抄收管理电 能表。CPU中央控制器的UART 口出来的是TTL或LVTTL电平，因此要经过一定的转换实现 RS485规约通信。图2所示，窄带电力线载波通信信号通过低压电力线27经信号耦合电路沈连接 到收发切换电路24。收发切换电路M由载波通信芯片21控制，接收时，信号通过滤波电路 23和功率放大电路22发送到载波通信芯片21进行处理；发送时，载波通信芯片21发生信 号经过高通滤波电路连接到收发切换电路。该�？槭怯糜谟朐夭ǖ缒鼙硗ㄐ诺慕涌冢稍夭ㄍㄐ判酒涑龅脑夭ㄐ藕挪ㄐ挝� 0-5V变化的方波，包含丰富的谐波，用功率放大电路22进行功率放大。由于放大后的信号 波形含谐波，为减少对电网的谐波污染，需要进行滤波整形。经过滤波电路23完成滤波整 形后，再通过信号耦合电路沈耦合到低压电力线上。载波通信芯片21发射功率的大小与 电源幅值的高低、电源电流提供能力密切相关，一定范围内提高电源幅值、增大电源功率， 可以有效加大发射功率、从而延长通信距离。[0025]在接收电路中，收到的强发射信号经过有效吸收衰减后，由LC并联谐振回路对信 号进行带通滤波，良好的选频回路可以有效提高载波接收灵敏度。图3所示，所述宽带电力线载波通信模块6包括宽带载波通信芯片66，宽带载波通 信芯片66其中有一接口连接CPU中央控制器1，还有A/D接口和D/A接口，D/A接口将CPU 中央控制器1传来的数字信号转换成模拟信号通过平滑滤波电路68发送到可编程放大器； A/D接口把可编程放大器进来的模拟信号转换成数字信号。可编程放大电路还连接反锯齿 滤波61，可编程放大电路67分两路通过功率放大电路62和滤波电路63连接收发切换电路 64，再通过信号耦合电路65连接到集中器四。在接收状态，耦合电路65取出信号线缆上的高频调制信号，通过收发切换电路64 连接到滤波电路63，除掉低频噪声，通过可编程放大电路67可编程放大器放大进入宽带载 波通信芯片66模数转换接口，转换为数字信号，再经过UART 口传到CPU中央控制器1，由 CPU中央控制器1作存储操作或向下发出操作命令。在发送状态，来自CPU中央控制器1的数据包从UART 口进入宽带载波通信芯片 66，再经过OFDM处理，数模转换为模拟信号，然后经过平滑滤波电路68去掉高频噪声，送入 功率放大电路62放大，然后到达线路驱动电路，得到足够能量，经过收发切换电路64，通过 信号耦合电路65发送到信号线缆上。图中反锯齿滤波61是可编程放大器的辅助电路，消 除放大产生的噪声。参见图4至图11为本实用新型具体实施例所涉及的电路原理图。参见图4，CPU中央控制器通过UART接口与宽带电力线载波通信�？�、窄带电力线 载波通信�？�、RS485接口、红外接口相连接。CPU中央控制器的16、17脚分别与宽带电力线载波通信CPU中央控制器UDl的m、 M2连接；52、51分别与窄带电力线载波通信CPU中央控制器U3引脚10、11相连；42、43分 别与RS485模块连接，5354分别与红外接口连接，连接方式见图4。图5所示为宽带电力线通信CPU中央控制器UDl部分引脚电力原理图。CPU中央 控制器UDl芯片发送端引脚F1，G1通过发送滤波网络与宽带模拟前端芯片UA4(见图6)的 引脚6，5连接；芯片接收端引脚A3，A1通过接收滤波网络与模拟前端芯片引脚10，9连接。图6所示，该图包括了宽带模拟前端芯片UA4和发送端驱动放大电路(宽带)。UA4 的1、2引脚为差分发送，通过发送端驱动放大电路(宽带)与图7的发送/接收切换电路 连接，再通过信号耦合器耦合到电力线发送出去；从电力线传输进来的信号经过滤波网络 引入到UA4的27,28引脚。图7为宽带电力线通信的发送/接收切换电路，连接方式如图所示。图中的TX、 RX连接图6的UA4芯片的30、29引脚，用于控制信号发送/接收。图8为窄带电力线载波通信的模拟前端芯片U4、发送端滤波电路和线性驱动电 路。该模拟前端芯片的3、4、5、6、7分别与图9窄带电力线载波通信CPU中央控制器U3的 51、52、55、61、60 相连接。图9为窄带电力线载波通信CPU中央控制器示意图，窄带电力线载波通信CPU中 央控制器与窄带电力线载波通信的模拟前端芯片U4连接，具体连接如图8说明图10为(窄带)接收滤波网络。从信号耦合器出来的信号引入接收滤波网络，再 经过滤波后进行窄带电力线载波通信的模拟前端芯片U4。
5[0038] 图11为信号耦合电路示意图，连接方式见图所示。D1_0UT_B和D2_0UT_B连接图 15 的 D1_0UT_B 禾口 D2_0UT_B。
权利要求1.宽窄带一体化抄表设备，它的主板电路由信号接入口、CPU中央控制器(1)和数据 存储单元( 依次连接组成，其特征在于所述信号接入口包括IRDA�？�(4)、RS485模块 (3)、窄带电力线载波通信�？�(6)，分别与CPU中央控制器(1)连接，其中RS485�？�(3) 与RS485电能表(8)连接，电力线连接到窄带电能表(9)和窄带电力线载波通信�？�(6) 上；CPU中央控制器(1)还连接有宽带电力线载波通信模块O)，宽带电力线载波通信�？� (2)再通过信号耦合器08)连接到集中器09)上；所述IRDA�？�(4)通过无线电信号连 接无线通信器(7)。
2.根据权利要求1所述的宽窄带一体化抄表设备，其特征在于所述窄带电力线载波 通信模块(2)有低压电力线(XT)和无线通信器(7)接收信号，其中低压电力线(XT)通过 信号耦合电路06)连接到收发切换电路(M)，无线通信器(7)直接连接到IRDA�？�0)， 收发切换电路04)将信号通过滤波电路03)和功率放大电路02)发送到载波通信芯片 (21)进行处理，并将处理后的信号原路发送出去，无线通信器(7)通过IrDA�？�(4)与CPU 中央控制器(1)连接。
3.根据权利要求1所述的宽窄带一体化抄表设备，其特征在于所述宽带电力线载波 通信�？�(6)包括宽带载波通信芯片(66)，宽带载波通信芯片(66)其中有一接口连接CPU 中央控制器(1)，还有A/D接口和D/A接口，D/A接口将CPU中央控制器⑴传来的信号通 过连接的平滑滤波电路阳8)发送到可编程放大器，A/D接口把可编程放大器进来的模拟信 号转换成数字信号，可编程放大电路(67)还连接反锯齿滤波(61)，可编程放大电路(67)分 两路通过功率放大电路(6 和滤波电路阳；3)连接收发切换电路(64)，再通过信号耦合电 路(65)连接到集中器(29)。
专利摘要本实用新型涉及一种宽窄带一体化抄表设备，它包括宽带电力线载波通信�？�、窄带电力线载波通信�？�、抄表/维护RS485接口、红外接口。本实用新型可以对载波电能表进行管理，也可以对RS485接口的电能表进行管理，其最大的特点是可以实现采集器的上行数据和下行数据都通过电力线载波通信，能对不同通信接口的电能表进行抄收管理的设备，从而使抄表系统的复杂性降低，通用性提高。由于它上行通道和下行通道的通信载体都为电力线，因此它省去了大量的额外布线，不容受人为破坏，同时也不易受雷击和过电压的影响。
文档编号G01R22/00GK201876480SQ20092035128
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者于永滨, 任哲, 刘承轩, 刘栋炼, 孙志缨, 欧清海, 牟景旭, 王英男 申请人:深圳市国电科技通信有限公司, 辽宁省电力有限公司沈阳供电公司
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