基於無線虛擬專網的通訊設備的製作方法
2023-10-04 03:42:04
專利名稱：基於無線虛擬專網的通訊設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是電力監控領域無線抄表終端設備，特別涉及的是利用現代的GPRS通信網絡、信息處理、存儲技術，實現關口數據對變電站、配電變壓器、大用戶等計量點數據的遠程自動採集和監控的抄表終端通訊設備。
背景技術：
目前，國內臺區表數據的抄表一般採用兩種方式，一種方式是比較傳統的人工到現場讀取數據的抄表方式。該抄表方式存在數據不能夠及時反饋和抄表過程出現數據抄錯的現象，當出現電力部門的線損現象，存在不能夠正確的分析等缺陷。
另一種方式是自動抄表方式，該自動抄表方式是由無線通訊傳輸電路組成的無線通訊終端設備替代了人工抄表。該無線通訊設備中的傳輸電路主要包括無線通訊模塊、用於與無線網絡進行數據通訊的(網絡監控)單片機、看門狗電路和485通訊晶片等部分組成。此種傳輸方式只能時時採集數據，不能進行數據的存儲，用戶不能查取原有數據，不能實現電力監控、分析和比較，給管理人員的數據分析帶來了不便。由於線損或其他意外事故造成電量丟失不能及時監控、分析和杜絕，這樣給國家經濟帶來一定的損失。
發明內容
本實用新型的目的在於克服上述技術的不足，提供一種具有存儲功能結構簡單，安裝方便，使用戶能隨時分析用電情況，並對變電站、配電變壓器、大用戶等遠程自動採集和監控計量點數據的基於無線虛擬專網的通訊設備。
解決上述技術問題的技術方案是一種基於無線虛擬專網的通訊設備，在該通訊設備外殼的內部設置有電路，所述電路包括電源VCC；與電源VCC連接的單片機U1、無線通訊模塊GR47、SIM卡、485通訊晶片；由單片機U3構成的竊電保護電路；與單片機U1連接的看門狗電路，還包括由單片機U2、時鐘晶片U4、存儲器構成的電能表數據存儲電路；其中單片機U2分別與電源VCC、時鐘晶片U4、存儲器、485通訊晶片連接，時鐘晶片和存儲器與單片機U1雙向連接。
本實用新型的有益效果是本實用新型結構簡單，安裝方便，具有存儲功能，使用戶能隨時分析用電情況，並能對變電站、配電變壓器、大用戶等遠程自動採集和監控計量點數據。本實用新型具有計量箱開箱報警功能，是否採用此功能由用戶自行定義。
圖1是本發明連接框圖；圖2是圖1中本發明基於無線虛擬專網的通訊設備電路連接框圖；圖3是圖2中電能表數據存儲電路1的電路連接圖；圖4是圖2中竊電保護電路90的電路連接圖；圖5是電源VDD與電源VCC之間轉換電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例進一步說明。
圖1是本發明連接框圖。如圖所示，本發明基於無線虛擬專網的通訊設備30通過485通訊晶片3的通訊接口與用戶電能表20之間用485線相接，讀取用戶電能表20的數據並定時存貯。存貯後定時通過通用分組無限交換技術通訊網絡(簡稱GPRS通訊網絡)50發送到用戶PC機40的主站。
本發明基於無線虛擬專網的通訊設備30的外部是一個機殼(未圖示)，在所述機殼的面膜上有網絡通訊指示燈、電源正常工作指示燈(未圖示)。通過面膜上的指示燈可以判斷本發明的工作狀態和網絡的信號情況。
圖2是本發明基於無線虛擬專網的通訊設備的電路連接框圖。如圖所示，本發明的電路包括電源VCC；與電源VCC連接的單片機U1、無線通訊模塊GR47、SIM卡6、485通訊晶片3(電源VCC連接未圖示)；由單片機U3構成的竊電保護電路90。單片機U1雙向連接竊電保護電路90和無線通訊模塊GR47；單片機U1連接看門狗電路11；無線通訊模塊GR47連接SIM卡6。
上述電源VCC是由220交流電源通過AC/DC轉換成的5V電源，供本發明所述電路中單片機使用。單片機U1用於與無線網絡進行數據通訊，單片機U1的型號為AT89C51；SIM卡6是為設備提供IP位址；485通訊晶片3是與用戶電能表20進行數據通訊；竊電保護電路90主要由單片機U3構成，用於與電能表計量箱接近開關100連接，單片機U3的型號為P89LPC922。
如圖2所示，本發明的電路還包括由單片機U2、時鐘晶片U4、存儲器12構成的電能表數據存儲電路1，其中單片機U2分別與時鐘晶片U4、存儲器12、485通訊晶片3、電源VCC連接，時鐘晶片4和存儲器12與單片機U1雙向連接。
上述單片機U2的型號為AT89C51；時鐘晶片U4的型號為RX-8025SA；存儲器12的型號為24C256；單片機U3的型號為P89LPC922。
圖3是圖2中電能表數據存儲電路1的電路連接圖。如圖3所示，所述電能表數據存儲電路1中單片機U2的腳40和腳20分別接電源VCC和地GND；腳1和腳2分別接存儲器12的腳6和腳5；腳5和腳6分別接時鐘晶片U4的時序腳2和信號腳13；腳10和腳11分別接485通訊晶片3的發送端RX2和接收端TX2；腳18和腳19分別連接晶振電路60的輸入端1和輸出端2。上述晶振電路60是觸動單片機U2工作通用的晶振電路，在此不詳述。
所述電能表數據存儲電路1中的時鐘晶片U4的腳6連接由電源電路80和電池供電電路70並聯組成的電源，腳5和腳6連接後的結點與地之間連接電容C18；時鐘晶片U4腳13還與單片機U1的腳8SDAT連接，腳13與電源VCC之間連接電阻R66，腳2與單片機U1的腳7SCLT連接，腳2與電源VCC之間連接電阻R65；其中電源電路80是由電源VCC和地之間串聯二極體D1和電容C16組成。
所述電能表數據存儲電路1中的存儲器12的腳8接電源VCC，腳1至腳4和腳7分別接地，腳6接單片機U1的腳39 SCL，腳6與電源VCC之間連接電阻R37，腳5與單片機U1的腳38 SDA，腳5與電源VCC之間連接電阻R36，電源VCC與地之間並聯電容C30和C31。
圖4是圖2中竊電保護電路90的電路連接圖。如圖4所示，所述竊電保護電路90主要包括單片機U3，單片機U3的腳15接電源VDD，腳5接地，腳11連接三極體Q12的發射極，三極體Q12基極和集電極連接後的結點w與單片機U1的腳21連接，結點w與地之間接電阻R54，結點w與電源VCC之間接電阻R53；單片機U3腳1接三極體Q10的發射極，該發射極和地之間接電阻R46，三極體Q10的基極串聯電阻R44後接單片機U1的腳35，三極體Q10的集電極接電阻R45後接電源VCC；單片機U3的腳19與三極體Q11的發射極連接，該發射極和地之間接電阻R49，三極體Q11的基極串聯電阻R47後接單片機U1的腳34，三極體Q11的集電極接電阻R48後接電源VCC；單片機U3的腳20接並聯的電阻R51和電容C32後接電源VDD；單片機U3的腳20還串聯電阻R52後連接電能表計量箱接近開關100。
圖5是電源VDD與電源VCC之間轉換電路圖。如圖5所示，所述電源VDD是由電源VCC轉換過來的，該轉換電路在電源VCC和電源VDD之間串聯兩個二極體D4、D3，在兩個二極體D4、D3之間的結點和地之間連接並聯電容C20、C21，電源VDD和地之間連接並聯電容C22、C23。
下面對本發明的工作過程做如下說明具有數據存貯功能的單片機U2通過485通訊晶片3讀取用戶電能表20的各種參數，並將參數及當前的時間(通過讀取時鐘晶片U4取得)一同存貯在存儲器12中。
用於與無線網絡進行數據通訊的連接的單片機U1通過無線通訊模塊GR47連接到移動的GPRS網絡50中，單片機U1接收用戶40通過GPRS通訊網絡50發送過來的指令並判斷將該指令所取時間段的數據通過存儲器12讀取，並通過移動的GPRS通訊網絡發送給用戶PC機40。單片機U1同時也讀取單片機U3的信號判斷是否電能表計量箱接近開關100有非法操作。
單片機U3負責對計量箱開關量的監控，當計量箱被非法打開時，單片機U3將數據及時發送給單片機U1，單片機U1再通過無線發送給用戶PC機40主站。用戶通過上位機即可以觀察到計量箱的狀態。
電源VCC是交流電源轉換後的5V電源，電源VDD是5V電源轉換後的3.6V電源。
權利要求1.一種基於無線虛擬專網的通訊設備，在該通訊設備外殼的內部設置有電路，所述電路包括電源VCC；與電源VCC連接的單片機U1、無線通訊模塊GR47、SIM卡(6)、485通訊晶片(3)；由單片機U3構成的竊電保護電路(90)；與單片機U1連接的看門狗電路(11)，其特徵在於，還包括由單片機U2、時鐘晶片U4、存儲器(12)構成的電能表數據存儲電路(1)；其中單片機U2分別與電源VCC、時鐘晶片U4、存儲器(12)、485通訊晶片(3)連接，時鐘晶片(U4)和存儲器(12)與單片機U1雙向連接。
2.根據權利要求1中所述的通訊設備，其特徵在於，所述電能表數據存儲電路(1)中單片機U2的腳40和腳20分別接電源VCC和地GND；腳1和腳2分別接存儲器(12)的腳6和腳5；腳5和腳6分別接時鐘晶片U4的時序腳2和信號腳13；腳10和腳11分別接485通訊晶片(3)的發送端RX2和接收端TX2；腳18和腳19分別連接晶振電路(60)的輸入端和輸出端。
3.根據權利要求1中所述的通訊設備，其特徵在於，所述電能表數據存儲電路(1)中的時鐘晶片U4的腳6連接由電源電路(80)和電池供電電路(70)並聯組成的電源，腳5和腳6連接後的結點與地之間連接電容C18；時鐘晶片U4腳13還與單片機U1的腳8(SDAT)連接，腳13與電源VCC之間連接電阻R66，腳2與單片機U1的腳7(SCLT)連接，腳2與電源VCC之間連接電阻R65；其中電源電路(80)是由電源VCC和地之間串聯二極體D1和電容C16組成。
4.根據權利要求1中所述的通訊設備，其特徵在於，所述電能表數據存儲電路(1)中的存儲器(12)的腳8接電源VCC，腳1至腳4和腳7分別接地，腳6接單片機U1的腳39(SCL)，腳6與電源VCC之間連接電阻R37，腳5與單片機U1的腳38(SDA)，腳5與電源VCC之間連接電阻R36，電源VCC與地之間並聯電容C30和C31。
5.根據權利要求1中所述的通訊設備，其特徵在於，所述竊電保護電路(90)主要包括單片機U3，單片機U3的腳15接電源VDD，腳5接地，腳11連接三極體Q12的發射極，三極體Q12基極和集電極連接後的結點(w)與單片機U1的腳21連接，結點(w)與地之間接電阻R54，結點(w)與電源VCC之間接電阻R53；單片機U3的腳1接三極體Q10的發射極，該發射極和地之間接電阻R46，三極體Q10的基極串聯電阻R44後接單片機U1的腳35，三極體Q10的集電極接電阻R45後接電源VCC；單片機U3的腳19與三極體Q11的發射極連接，該發射極和地之間接電阻R49，三極體Q11的基極串聯電阻R47後接單片機U1的腳34，三極體Q11的集電極接電阻R48後接電源VCC；單片機U3的腳20接並聯的電阻R51和電容C32後接電源VDD；單片機U3的腳20還串聯電阻R52後連接電能表計量箱接近開關(100)。
6.根據權利要求5中所述的通訊設備，其特徵在於，所述電源VDD是由電源VCC轉換過來的，該轉換電路在電源VCC和電源VDD之間串聯兩個二極體D4、D3，在兩個二極體D4、D3之間的結點和地之間連接並聯電容C20、C21，電源VDD和地之間連接並聯電容C22、C23。
專利摘要本實用新型提供一種基於無線虛擬專網的通訊設備，在該通訊設備外殼的內部設置有電路，所述電路包括電源VCC；與電源VCC連接的單片機U1、無線通訊模塊GR47、SIM卡、485通訊晶片；由單片機U3構成的竊電保護電路；與單片機U1連接的看門狗電路，還包括由單片機U2、時鐘晶片U4、存儲器構成的電能表數據存儲電路；其中單片機U2分別與電源VCC、時鐘晶片U4、存儲器、485通訊晶片連接，時鐘晶片和存儲器與單片機U1雙向連接。本實用新型的有益效果是結構簡單，安裝方便，具有存儲功能，使用戶能隨時分析用電情況，並能對變電站、配電變壓器、大用戶等遠程自動採集和監控計量點數據。本實用新型具有計量箱開箱報警功能。
文檔編號G08C17/00GK2898772SQ200620026069
公開日2007年5月9日 申請日期2006年5月18日 優先權日2006年5月18日
發明者石岱, 董偉, 劉弘靖, 李守寬, 殷淑萍, 朱赫 申請人:天津市三源電力設備製造有限公司