用於通信信號盲區的負控終端無線數據傳輸系統的製作方法

2023-05-16 23:08:36

專利名稱：用於通信信號盲區的負控終端無線數據傳輸系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種數據傳輸系統，特別是一種應用在移動通信信號盲區內工作的負控終端無線數據傳輸系統。
背景技術：
智能電網就是把最新的信息化技術、通信技術、計算機控制技術和原有的輸、配電基礎設施高度結合，形成一個新型電網，實現電力系統的智能化。建立高速、雙向、實時、集成的通信系統是實現智能電網的基礎，而構建一個能夠全面地對用電單位進行用電監測的通信網絡是智能電網建設中基礎的基礎。從技術層面上講，目前對用電單位進行用電監測的通信網絡系統按底層通信方式的不同可分為以下幾種
I)通過電力載波通信方式
這種通信方式不需要投資鋪設通信線路，可以節約資金投入，還具有維護量小的特點，尤其是近年來擴頻通信技術的成功應用，使得低壓電力載波通信開始應用在遠程無線自動電抄表系統中。但目前電力載波通信有著明顯不足主要表現為高噪聲、低阻抗、損耗大、波動大、易受外界幹擾。在我國的一些低壓配電網中，由於負荷變化大且缺乏規律性，各種幹擾十分嚴重，將擴頻通信技術應用於負控終端對用電單位進行用電監測通信還面臨很多問題，因此目前在我國並未取得好的效果。2)通過RS485有線通信網方式
EIA RS485是標準化CCITT V. 11/X. 27兼容的平衡式電氣特性標準，RS485有線通信網通過在一對平衡的互連電纜上傳送差分信號並在接收端進行信號判決的方式來實現數據傳輸。該網絡具有抗幹擾能力強、傳輸距離遠(1200M)、數據速率高(100kb/S)的特點，但由於它是有線網絡，需要專門鋪設傳輸設備，這需要額外的投資費用。3)採用電話線和數據機傳送數據和控制信號方式
該方案的優點是安裝使用方便，只要通電話的地方就能實施，其缺點是維護成本高、擴展性能差，且MODEM長時間帶電，易出現不穩定的情況。另外對於沒有安裝電話線路的偏遠地區，因需要重新鋪設電話線路而使成本增加。4)北鬥通信方式
北鬥通信是利用衛星通信不受地域限制、無需專門鋪設傳輸設備的一種通信方式，其優點是具有定位和通信雙重作用，具備簡訊通信功能，可以解決其它方式信號無法覆蓋地區的通信問題。但就供電行業負控終端的應用通信而言，使用成本很高，不僅需要購買衛星通信終端，而且施工複雜，並要為每條簡訊通信支付一定的費用。5 )通過GPRS/CDMA無線通信網方式
GPRS是通用無線分組業務的英文簡稱，CDMA是碼分多址的英文縮寫，參照圖1，目前大多數負控終端設備都提供了基於GPRS/CDMA的通信方式來實現對用電單位進行用電監測。GPRS/CDMA無線通信網方式作為一種成熟的傳輸網絡，具有傳輸率大、頻率利用率高、數據傳輸可靠等特點，可以滿足負控終端設備數據通信的要求。同時由於每個負控終端設備一年的使用費僅100元左右，因此是目前大多數數據採集與監控設備比較常用的無線通信方式。但GPRS/CDMA通信方式也存在ー些限制，例如在地下室或比較偏遠的地區，如小水電站所處的山谷地帶等，往往沒有移動通信信號或移動通信信號不夠穩定，無法直接採用帶GPRS/CDMA通信模塊的負控終端設備對用電單位進行用電監測和管理。

發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種應用在移動通信信號盲區內工作的負控終端無線數據傳輸系統。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是 用於通信信號盲區的負控終端無線數據傳輸系統，包括用於採集用電數據、進行用電監測的數據採集模塊，所述數據採集模塊包括負控終端設備；用於進行網絡通信的GPRS/CDMA通信模塊；用於負控終端設備與GPRS/CDMA通信模塊之間進行無線通信的無線數據傳輸模塊，所述無線數據傳輸模塊包括與負控終端設備連接的TM模塊和與GPRS/CDMA通信模塊連接的GM模塊。進ー步，所述數據採集模塊中還包括多功能電錶，所述多功能電錶與負控終端設備連接，多功能電錶直接設置在電網終端用於進行數據採集和用電檢查。優選的，所述TM模塊由用幹與負控終端設備連接的終端接ロ電路、串ロ通信電路
I、微處理器I、看門狗及復位電路I、無線射頻電路I和用於轉換電壓的電源電路I構成，所述終端接ロ電路、串ロ通信電路I和無線射頻電路I分別與微處理器I連接，所述看門狗及復位電路I連接微處理器I用於微處理器I的復位。進ー步，所述終端接ロ電路設置有與負控終端設備連接的電源線和數據線，所述電源電路I連接終端接ロ電路，TMホ旲塊通過終端接ロ電路連接在負控終端設備後，可從負控終端設備處取得電源，並通過電源電路I轉換為TM模塊上各個元器件的工作電壓。優選的，所述GM模塊由用於與GPRS/CDMA通信模塊連接的通信模塊接ロ電路、串ロ通信電路II、微處理器II、看門狗及復位電路II、無線射頻電路II和用於轉換電壓的電源電路II構成，所述通信模塊接ロ電路、串ロ通信電路II和無線射頻電路II分別與微處理器II連接，所述看門狗及復位電路II連接微處理器II用於微處理器II的復位。進ー步，所述電源電路II連接GPRS/CDMA通信模塊並為GPRS/CDMA通信模塊提供工作電源。進ー步，所述GM模塊還包括太陽能電池，所述太陽能電池連接電源電路II，太陽能電池輸出的電經電源電路II轉換電壓後為GM模塊的各電路提供工作電源。本發明的有益效果是本發明的無線數據傳輸系統採用無線數據傳輸與GPRS/CDMA無線通信網絡相結合的方式，在GPRS/CDMA無線通信網絡的通信信號盲點處採用無線數據傳輸模塊進行短距離的數據傳輸，再通過GPRS/CDMA無線通信網絡進行長距離數據傳輸，克服了 GPRS/CDMA無線通信網絡具有通信盲點的缺點。本發明的無線數據傳輸系統具有傳輸率大、頻率利用率高、數據傳輸可靠、成本低、維護費用低等特點，同時消除了網絡通信中存在信號盲點問題，滿足負控終端設備數據通信的要求，適用於供電局對用電單位進行用電監測。


下面結合附圖和實施例對本發明進ー步說明。圖I是現有基於GPRS/CDMA通信方式的負控終端設備工作示意 圖2是本發明的無線數據傳輸系統結構示意 圖3是本發明中TM模塊的結構框 圖4是本發明中GM模塊的結構框 圖5是TM (GM)模塊的工作流程 圖6是TM (GM)模塊無線接收中斷流程 圖7是TM (GM)模塊串ロ接收中斷流程圖。圖中標號說明1、數據採集模塊，2、多功能電錶，3、負控終端設備，4、無線數據傳輸模塊，5、TM模塊，51、終端接ロ電路，52、串ロ通信電路I，53、微處理器I，54、看門狗及復位電路I，55、無線射頻電路I，56、電源電路I，6、GM模塊，61、通信模塊接ロ電路，62、串ロ通信電路II，63、微處理器II，64、看門狗及復位電路II，65、無線射頻電路II，66、電源電路II，67、太陽能電池，7、GPRS/CDMA通信模塊，8、信息控制中心。
具體實施例方式參照圖2，本發明提供的一種用於通信信號盲區的負控終端無線數據傳輸系統，包括用於採集用電數據、進行用電監測的數據採集模塊1，由一個負控終端設備3和一至多個多功能電錶2組成，所述多功能電錶2通過標準接ロ與負控終端設備3連接，所述負控終端設備3通過無線數據傳輸模塊4連接GPRS/CDMA通信模塊7，GPRS/CDMA通信模塊7用幹與供電局裡的信息控制中心8進行網絡通信。 所述無線數據傳輸模塊4包括與負控終端設備3連接的TM模塊5和與GPRS/CDMA通信模塊7連接的GM模塊6。參照圖3，TM模塊5由終端接ロ電路51、串ロ通信電路I 52、微處理器I 53、看門狗及復位電路I 54、無線射頻電路I 55和電源電路I 56構成，所述的終端接ロ電路51、串ロ通信電路I 52、看門狗及復位電路I 54和無線射頻電路I 55分別與微處理器I 53連接。其中，終端接ロ電路51用來與負控終端設備3直接相連，以實時接收負控終端設備3發出的電平信號和數據包，並把這些信號和數據包傳給微處理器I 53，所述終端接ロ電路51也會把微處理器I 53傳出的電平信號和數據包傳給負控終端設備3。微處理器I 53把終端接ロ電路51送來的電平信號和數據包經過編碼送往無線射頻單元I 55，也可將無線射頻單元I 55送來的數據信號經解碼後送到終端接ロ電路51。無線射頻單元I 55把微處理器I 53送來的編碼信號經天線發射出去，也可把GM模塊6發送過來的無線信號接收下來，並送到微處理器I 53。串ロ通信電路I 52用來與PC機的RS232串ロ電路相連，以便裝載程序到微處理器I 53。看門狗及復位電路I 54用來對微處理器I 53上電時復位，以及當TM模塊5不能正常工作時的重新復位，使TM模塊5能夠恢復到正常工作狀態。終端接ロ電路51處設置有與負控終端設備3連接的電源線和數據線，TM模塊5通過終端接ロ電路51與負控終端設備3連接後，電源電路I 56把終端接ロ電路51傳過來的5V電源轉換為3. 3V電源，供TM模塊5上的元器件工作之用。
參照圖4，GM模塊6由通信模塊接口電路61、串口通信電路II 62、微處理器II 63、看門狗及復位電路II 64、無線射頻電路II 65、電源電路II 66和太陽能電池67構成，所述通信模塊接口電路61、串口通信電路II 62、看門狗及復位電路II 64和無線射頻電路II 65分別與微處理器II 63連接，所述太陽能電池67連接電源電路II 66。其中，通信模塊接口電路61用來與GPRS/CDMA通信模塊7直接相連，從GPRS/CDMA通信模塊7獲得電平信號和數據包後傳送給微處理器II 63，也負責 把微處理器II 63傳過來的電平信號和數據包傳送給GPRS/CDMA通信模塊7。電源電路II 66從太陽能電池67處獲得電源，並轉換為3. 3V電壓供GM模塊6上的元器件工作之用，優選的，太陽能電池67中的蓄電池規格為12V 50AH，太陽能電池板為40W 12V，能保證在連續15天無陽光時正常工作；進一步，電源電路II 66還連接GPRS/CDMA通信模塊7，電源電路II 66為GPRS/CDMA通信模塊7提供工作電源，GM模塊6上的串口通信電路II 62、微處理器II 63、看門狗及復位電路II 64和無線射頻電路II 65的作用與TM模塊5上對應電路的作用相同。優選的，TM模塊5和GM模塊6中的無線射頻電路55、65工作頻率為2. 4GHz。無線射頻電路55、65數據傳送功率可調，最大傳輸速率為250Kbps。優選的，TM模塊5和GM模塊6中採用的微處理器53、63具有低功率、低成本、完全兼容IEEE802. 15. 4等特點，集成了 32位RISC MCU內核、高性能的2. 4GHz IEEE802. 15. 4射頻收發器、192kB ROM和96kB RAM，並為無線傳感器網絡應用提供了通用的低成本解決方案。高度集成有助於降低整個系統的成本，特別是192K ROM存儲器可實現點對點和網狀網絡協議棧的集成RAM可支持路由算法和應用控制的功能，無需添加額外的外部存儲。使用硬體MAC和安全性極高的AES編碼加速器，大大降低功耗和處理器的費用。優選的，所述的負控終端設備3選擇採用華立HL3202型負荷管理終端，多功能電錶2選擇採用華立DTSD1088型三相電子式多功能電能表，GPRS/CDMA通信模塊7為基於有方Neo_M590通信模塊的BO10。本發明的工作過程是供電部門的信息控制中心8通過網絡發送命令給安放在有移動通信信號區域內的GPRS/CDMA通信模塊7，GPRS/CDMA通信模塊7獲得指令後藉助相連的GM模塊6，將指令傳送到移動通信信號盲區內的TM模塊5，TM模塊5將指令傳給相連接的負控終端設備3，負控終端設備3根據約定解析出相關指令，再對指令進行響應，例如進行參數設置、用電監測、或將指令傳給與之連接的多功能電錶2。數據採集的過程是安放在移動通信信號盲區內的負控終端設備3根據預先設置，從多功能電錶2中採集數據或對用電單位進行用電監測，並藉助與之連接的TM模塊5，將數據傳送到安放在有移動通信信號區域的GM模塊6，GM模塊6獲得數據以後將數據傳送給與之連接的GPRS/CDMA通信模塊7，GPRS/CDMA通信模塊7獲得數據後將數據通過網絡傳回到供電部門的信息控制中心8中。圖5至圖7為TM模塊5和GM模塊6的工作過程流程圖。本發明通過對負控終端設備3和GPRS/CDMA通信模塊7之間的電平信號及數據包無線傳輸，實現了 GPRS/CDMA通信模塊7與負控終端設備3空間位置上的分離，同時保證其間相互傳送數據及電平信號的準確性，因此可以將GPRS/CDMA通信模塊7與GM模塊6 —起放置在有GPRS信號或CDMA信號的位置，從而解決了在負控終端設備3處無移動通信信號情況下，系統仍可以藉助本發明實現遠程數據傳輸。本發明的無線數據傳輸系統採用無線數據傳輸與GPRS/CDMA無線通信網絡相結合的方式，在GPRS/CDMA無線通信網絡的通信信號盲點處採用無線數據傳輸模塊4進行短距離的數據傳輸，再通過GPRS/CDMA無線通信網絡進行長距離數據傳輸，克服了 GPRS/CDMA無線通信網絡無法適應通信信號盲區的缺點。本發明的無線數據傳輸系統具有傳輸率大、頻率利用率高、數據傳輸可靠、成本低、維護費用低等特點，同時消除了網絡通信中存在的信號盲點問題，滿足負控終端設備3數據通信的要求，適用於供電局對用電單位進行用電監測。以上所述僅為本發明的優先實施方式，本發明並不限定於上述所述的實施例，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護 範圍之內。
權利要求
1.用於通信信號盲區的負控終端無線數據傳輸系統，包括用於採集用電數據、進行用電監測的數據採集模塊(I)，所述數據採集模塊(I)包括負控終端設備(3);用於進行網絡通信的GPRS/CDMA通信模塊(7)；其特徵在於還包括用於負控終端設備(3)與GPRS/CDMA通信模塊(7)之間進行無線通信的無線數據傳輸模塊(4)，所述無線數據傳輸模塊(4)包括與負控終端設備(3)連接的TM模塊(5 )和與GPRS/CDMA通信模塊(7 )連接的GM模塊(6 )。
2.根據權利要求I所述的用於通信信號盲區的負控終端無線數據傳輸系統，其特徵在於所述數據採集模塊(I)中還包括用於採集數據的多功能電錶(2)，所述多功能電錶(2)與負控終端設備(3)連接。
3.根據權利要求I或2所述的用於通信信號盲區的負控終端無線數據傳輸系統，其特徵在於所述TM模塊(5)由用於與負控終端設備(3)連接的終端接ロ電路(51)、串ロ通信電路I (52)、微處理器I (53)、看門狗及復位電路I (54)、無線射頻電路I (55)和用於轉換電壓的電源電路I (56)構成，所述終端接ロ電路(51)、串ロ通信電路I (52)和無線射頻電路I (55)分別與微處理器I (53)連接，所述看門狗及復位電路I (54)連接微處理器I(53)用於微處理器I (53)的復位。
4.根據權利要求3所述的用於通信信號盲區的負控終端無線數據傳輸系統，其特徵在幹所述終端接ロ電路(51)設置有與負控終端設備(3)連接的電源線和數據線，所述電源電路I (56)連接終端接ロ電路(51)。
5.根據權利要求I或2所述的用於通信信號盲區的負控終端無線數據傳輸系統，其特徵在於所述GM模塊(6 )由用於與GPRS/CDMA通信模塊(7 )連接的通信模塊接ロ電路(61)、串ロ通信電路II (62)、微處理器II (63)、看門狗及復位電路II (64)、無線射頻電路II (65)和用於轉換電壓的電源電路II (66)構成，所述通信模塊接ロ電路(61)、串ロ通信電路II(62)和無線射頻電路II (65)分別與微處理器II (63)連接，所述看門狗及復位電路II (64)連接微處理器II (63)用於微處理器II (63)的復位。
6.根據權利要求5所述的用於通信信號盲區的負控終端無線數據傳輸系統，其特徵在於所述電源電路II (66)連接GPRS/CDMA通信模塊(7)並為GPRS/CDMA通信模塊(7)提供工作電源。
7.根據權利要求5所述的用於通信信號盲區的負控終端無線數據傳輸系統，其特徵在於所述GM模塊(6 )還包括太陽能電池(67 )，所述太陽能電池(67 )連接電源電路II (66 )。
全文摘要
本發明公開了用於通信信號盲區的負控終端無線數據傳輸系統，包括用於採集用電數據、進行用電監測的數據採集模塊，由負控終端設備和一至多個多功能電錶組成；用於進行網絡通信的GPRS/CDMA通信模塊；以及用於負控終端設備與GPRS/CDMA通信模塊之間進行無線通信的無線數據傳輸模塊，所述無線數據傳輸模塊包括與負控終端設備連接的TM模塊和與GPRS/CDMA通信模塊連接的GM模塊。本發明的無線數據傳輸系統採用無線數據傳輸與GPRS/CDMA無線通信網絡相結合的方式，消除了網絡通信中存在信號盲點問題，滿足負控終端設備數據通信的要求。
文檔編號G08C17/02GK102868437SQ20121035670
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者何國輝, 黃險峰, 胡思平, 黃凱榮, 趙矚華, 葉俊輝 申請人:五邑大學, 廣東電網公司江門供電局