專利名稱：一種在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電能表自動(dòng)抄表技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種載波電能表數(shù)據(jù)采集終端。
背景技術(shù)：
采用低壓電力線載波作為通信方案，是目前國際上自動(dòng)抄表系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。在我國的供電網(wǎng)絡(luò)中，由于用戶所用的電表類型參差不齊，導(dǎo)致集中抄表遇到了一些問題，如全電子式電能表和機(jī)電脈沖式電能表的電能數(shù)據(jù)不能統(tǒng)一抄讀。針對(duì)這個(gè)問題，最近也有相關(guān)研究，2007年8月29日公布的中國專利ZL200620062399. 7公開了一種"基于總線式模塊化遠(yuǎn)程抄表終端"，它采用了能夠插接各功能模塊的總線電路底板，CAN總線經(jīng)底板上的端口與模塊相連，從而適用同時(shí)采集脈沖電能表和RS485電能表電量數(shù)據(jù)的需要；而在2008年8月6日公布的中國專利ZL200720155562. 9又公開了 "一種載波電能量采集終端"，它比專利ZL200620062399. 7有所創(chuàng)新，即去掉了總線電路底板，光耦脈沖采集模塊與RS485通信模塊都與單片機(jī)相連，在采集脈沖時(shí)通過一個(gè)外供電源(12V)給無源電表供電從而適應(yīng)不同的電表。 這兩種電能表數(shù)據(jù)采集終端都是通過改良內(nèi)部結(jié)構(gòu)來適用從不同結(jié)構(gòu)的電能表
上采集用電數(shù)據(jù)的需要，但如果在三相四線的供電網(wǎng)絡(luò)中，有的用戶家中采用單相用電，有
的用戶家中采用三相用電，則目前還沒有一種電能表采集器能夠適應(yīng)這種在同一供電網(wǎng)絡(luò)
中單相用電和三相用電同時(shí)存在的情況，即不能在同一供電網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)從不同用電方式的
電能表上統(tǒng)一采集電量數(shù)據(jù)。同時(shí)，在同一供電網(wǎng)絡(luò)中由于單相表的接線方式不同且缺乏
統(tǒng)一管理，三相火線之間容易出現(xiàn)負(fù)載不平衡，影響了電網(wǎng)的有效利用。 除此之外，如果電能表數(shù)據(jù)采集器和電能表被竊電者非法開箱或開蓋，卻沒有被
發(fā)現(xiàn)和記錄，則不僅會(huì)造成國家電費(fèi)收入流失，而且還損壞了電能表數(shù)據(jù)采集器和電能表
等電力設(shè)施。

發(fā)明內(nèi)容
為解決背景技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供了一種在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)的方法和裝置。在三相四線的供電網(wǎng)絡(luò)中，它采用電能表用戶分組的數(shù)據(jù)采集方法，從而適用了在同一供電網(wǎng)絡(luò)中從不同用電方式的電能表上采集電量數(shù)據(jù)的需要，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的有效利用；同時(shí)，它能夠檢測(cè)到電能表數(shù)據(jù)采集器、與電能表數(shù)據(jù)采集器連接的電能表是否被非法開箱，防止竊電情況發(fā)生。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)的方法，其特征在于在由主站、集中器、電能表數(shù)據(jù)采集器和電能表組成的自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，電能表數(shù)據(jù)采集器先接收主站通過RS485通信發(fā)送來的配置參數(shù)，然后根據(jù)自身內(nèi)部程序通過RS485總線定時(shí)抄讀電能表的用電量和繼電器狀態(tài)，并根據(jù)預(yù)定的配置參數(shù)對(duì)抄讀信息進(jìn)行運(yùn)算和存儲(chǔ)； 在抄讀完電能表的電量數(shù)據(jù)后，電能表數(shù)據(jù)采集器通過載波通信將電能表數(shù)據(jù)回傳到主站或集中器； 在主站發(fā)命令執(zhí)行對(duì)用戶通斷電操作時(shí)，電能表數(shù)據(jù)采集器通過載波接收總站傳來的命令，并經(jīng)RS485通信方式將命令發(fā)送給和它相連的電能表； 在電能表數(shù)據(jù)采集器根據(jù)開箱檢測(cè)程序?qū)崟r(shí)檢測(cè)表箱狀態(tài)時(shí)，若為非法開箱，則
電能表數(shù)據(jù)采集器保存非法開箱狀態(tài)及開箱次數(shù)，并通過RS485通信方式向和它連接的電
能表發(fā)繼電器全跳閘命令，同時(shí)，將非法開箱狀態(tài)及開箱次數(shù)回傳至主站或集中器。 本發(fā)明還提供了一種在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)的裝置，它包括電能表數(shù)據(jù)采集
器、用于裝電能表數(shù)據(jù)采集器和電能表的大表箱，電能表數(shù)據(jù)采集器主要由單片機(jī)、存儲(chǔ)模
塊、RS485通信模塊、電力線載波通信模塊、非法開箱檢測(cè)模塊和電源模塊組成，其中 存儲(chǔ)模塊通過I2C總線與單片機(jī)相連，存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過I2C總線與單片機(jī)
相互傳送，由單片機(jī)對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； RS485通信模塊通過RS485總線將命令信息發(fā)給電能表，并采集電能表的用電量和繼電器狀態(tài)； 電力線載波通訊模塊通過載波通道，將采集到的電量數(shù)據(jù)、繼電器狀態(tài)、開箱信息上傳給主站或集中器； 非法開箱檢測(cè)模塊，它連接在單片機(jī)的I/O 口上，同時(shí)通過兩根導(dǎo)線與大表箱相連，用于檢測(cè)大表箱是否被非法開箱，如有非法開箱情況發(fā)生，則啟動(dòng)跳開電能表數(shù)據(jù)采集器下的所有電能表的繼電器，并通過單片機(jī)記錄非法開箱的次數(shù)和時(shí)間。
電源模塊為三相電源模塊，采用三相四線電網(wǎng)供電。 本發(fā)明的有益效果是，它在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中提供了一種采集電能表數(shù)據(jù)的方法和裝置，具體到，在三相四線的供電網(wǎng)絡(luò)中，它采用了電能表用戶分組采集數(shù)據(jù)的方法，從而適應(yīng)了在同一供電網(wǎng)絡(luò)中從不同用電方式的電能表上采集電量數(shù)據(jù)的需要，同時(shí)，避免了三相火線負(fù)載不平衡，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的有效利用；同時(shí)，它能夠檢測(cè)到電能表數(shù)據(jù)采集器或電能表是否被非法開箱，并將相關(guān)信息記錄，從而防止竊電情況發(fā)生。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的應(yīng)用示意圖 圖2是本發(fā)明中電能表數(shù)據(jù)采集器的結(jié)構(gòu)方框圖 圖3是本發(fā)明的電量抄讀流程圖 圖4是本發(fā)明非法開箱檢測(cè)程序的工作流程圖 圖5是本發(fā)明中電能表數(shù)據(jù)采集器內(nèi)非法開箱檢測(cè)模塊的電路原理圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。 如圖l所示，在三相四線的供電網(wǎng)絡(luò)中，由主站、集中器、電能表數(shù)據(jù)采集器和電能表組成的自動(dòng)抄表系統(tǒng)是這樣實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的。 首先，電能表數(shù)據(jù)采集器先接收主站通過RS485通信發(fā)送來的配置參數(shù)，配置參數(shù)包括用戶分組信息，用戶分組的步驟如下
第一步，根據(jù)電能表數(shù)據(jù)采集器中存儲(chǔ)器的容量將電能表根據(jù)所屬用戶的不同分
為1-N組， 一個(gè)用戶為一組，每組的信息包括1個(gè)組號(hào)和3個(gè)表號(hào)，每個(gè)用戶可安裝1 3塊
單相電能表，若該用戶家中只有一塊單相電能表，則其他兩個(gè)表號(hào)空缺部位數(shù)據(jù)設(shè)置為O，
同樣，若該用戶家中只有兩塊單相電能表，則另一個(gè)表號(hào)空缺部位數(shù)據(jù)設(shè)置為0 ; 第二步，確保三相火線負(fù)載平衡，如果用戶家有三塊單相表，則該用戶家中的三塊
單相表可視為一塊三相表，且這三塊單相表分別連接在三條不同的火線上；如果用戶家有
兩塊單相表，這兩塊單相表也分別聯(lián)接在兩條不同的火線上。 其次，電能表數(shù)據(jù)采集器將接收來的配置參數(shù)儲(chǔ)存至自身的存儲(chǔ)器； 然后，電能表數(shù)據(jù)采集器根據(jù)單片機(jī)的程序設(shè)定，定時(shí)抄讀其所連接的電能表的
電量數(shù)據(jù)； 最后，在抄讀完所有電能表的電量數(shù)據(jù)后，電能表數(shù)據(jù)采集器通過載波通信將電量數(shù)據(jù)回傳到主站或集中器。 如圖2所示，本發(fā)明中電能表數(shù)據(jù)采集器主要由單片機(jī)、存儲(chǔ)模塊、RS485通信模塊、電力線載波通信模塊、非法開箱檢測(cè)模塊和電源模塊組成，其中 存儲(chǔ)模塊通過I2C總線與單片機(jī)相連，存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過I2C總線與單片機(jī)相互傳送，由單片機(jī)對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； RS485通信模塊通過RS485總線將命令信息發(fā)給電能表，并采集電能表的用電量和繼電器狀態(tài)； 電力線載波通訊模塊通過載波通道，將采集到的電量數(shù)據(jù)、繼電器狀態(tài)、開箱信息上傳給主站或集中器； 非法開箱檢測(cè)模塊，它連接在單片機(jī)的I/O 口上。在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，電能表數(shù)據(jù)采集器和與它連接的電能表被安裝在一個(gè)大表箱中，電能表數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的非法開箱檢測(cè)模塊有兩根導(dǎo)線與大表箱相連接，如果大表箱被打開，則非法開箱檢測(cè)模塊的常開開關(guān)閉合，非法開箱檢測(cè)模塊連接在單片機(jī)的I/O 口的電平發(fā)生變化，通過這種方式，電能表數(shù)據(jù)采集器檢測(cè)到開箱的信息，如果根據(jù)程序的設(shè)置檢測(cè)到是非法開箱，則啟動(dòng)跳開該采集器下的所有電能表的繼電器，并通過單片機(jī)記錄非法開箱的次數(shù)和時(shí)間。
電源模塊為三相電源模塊，采用三相四線電網(wǎng)供電。 如圖3所示，本發(fā)明采取用戶分組抄表的方式抄讀連接的電能表電量數(shù)據(jù)包括以下步驟 在步驟S101，流程開始； 在步驟S102，啟動(dòng)定時(shí)抄讀電量程序； 在步驟S103，判斷第1組表第1塊表的電量數(shù)據(jù)是否有效，不為0則為有效數(shù)據(jù)；
在步驟S104，確認(rèn)第l組表第1塊表的電量數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)，通過RS485接口對(duì)其發(fā)送抄讀電量數(shù)據(jù)的命令； 在步驟S105，抄讀完第1組表第1塊表的電量數(shù)據(jù)后，繼續(xù)抄讀第第1組表第2塊表；并判斷第2塊表的電量數(shù)據(jù)是否有效，不為0則為有效數(shù)據(jù)； 在步驟S106，確認(rèn)第1組表第2塊表的電量數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)，通過RS485接口對(duì)其發(fā)送抄讀電量數(shù)據(jù)命令； 在步驟S107，抄讀完第1組表第2塊表的電量數(shù)據(jù)后，繼續(xù)抄讀第第1組表第3塊表；并判斷第3塊表的電量數(shù)據(jù)是否有效，不為0則為有效數(shù)據(jù)； 在步驟S108，確認(rèn)第1組表第3塊表的電量數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)，通過RS485接口對(duì)其發(fā)送抄讀電量數(shù)據(jù)命令； 在步驟S109，依照前述抄讀第1組電能表電量數(shù)據(jù)的形式抄讀下一組的電能表電量數(shù)據(jù)； 在步驟S110，判斷l(xiāng)-N組電表的電量數(shù)據(jù)是否抄讀完成，如果抄讀完成了，則將所有組的電量數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器；否則，則在現(xiàn)完成組數(shù)的基礎(chǔ)上加1，流程進(jìn)入步驟S103繼續(xù)抄讀至N組的電量數(shù)據(jù)； 在步驟Slll，將所有抄讀信息保存至存儲(chǔ)器；
在步驟S112，流程結(jié)束。 如圖4所示，本發(fā)明的非法開箱檢測(cè)程序包括以下步驟
步驟S201，流程開始，系統(tǒng)啟動(dòng)開箱檢測(cè)程序； 步驟S202，檢測(cè)電能表數(shù)據(jù)采集器中的單片機(jī)I/O 口的電平是否有變化，若有變化，則單片機(jī)計(jì)算開箱總次數(shù)加1 ;否則，流程進(jìn)入步驟S206 ; 步驟S203，檢測(cè)開箱狀態(tài)，開箱狀態(tài)在安裝前被系統(tǒng)設(shè)置為允許開箱狀態(tài)或不允許開箱狀態(tài)，若單片機(jī)I/O 口的電平有變化且當(dāng)前為允許開箱狀態(tài)，則判定該次開箱是正常開箱，流程直接進(jìn)入步驟S206 ;若單片機(jī)I/0 口的電平有變化但當(dāng)前為不允許開箱狀態(tài)，則判定該次開箱是非法開箱； 步驟S204，當(dāng)確定該次開箱為非法開箱后，單片機(jī)計(jì)算非法開箱次數(shù)加1 ;
步驟S205，電能表采集器向其連接的所有電能表發(fā)出跳閘命令；
步驟S206，流程結(jié)束。 如圖5所示，本發(fā)明非法開箱檢測(cè)模塊主要由常開開關(guān)K，光耦U9，片組R13、R14、R15以及片容C5、C7組成。常開開關(guān)K通過導(dǎo)線與大表箱連接，光耦U9的"MCU檢測(cè)"管腳連接在單片機(jī)I/O 口上，當(dāng)有開箱情況時(shí)，常開開關(guān)K閉合，光耦U9給單片機(jī)的I/O 口相反的電平，單片機(jī)根據(jù)I/O電平的變化檢測(cè)大表箱開合狀態(tài)，然后根據(jù)非法開箱檢測(cè)程序判斷出此次是否為非法開箱，并進(jìn)行信息的記錄；如果是非法開箱，則向電能表發(fā)出繼電器跳開的命令。
權(quán)利要求
一種在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)的方法，其特征在于在由主站、集中器、電能表數(shù)據(jù)采集器和電能表組成的自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，電能表數(shù)據(jù)采集器先接收由主站通過RS485通信發(fā)送來的配置參數(shù)，然后根據(jù)自身內(nèi)部程序通過RS485總線定時(shí)抄讀電能表的用電量和繼電器狀態(tài)，并根據(jù)預(yù)定的配置參數(shù)對(duì)抄讀信息進(jìn)行運(yùn)算和存儲(chǔ)；在抄讀完電能表的電量數(shù)據(jù)后，電能表數(shù)據(jù)采集器通過載波通信將電能表數(shù)據(jù)回傳到主站或集中器；在主站發(fā)命令對(duì)用戶進(jìn)行通斷電操作時(shí)，電能表數(shù)據(jù)采集器通過載波接收命令，并經(jīng)RS485通信方式將命令發(fā)送給和它相連的電能表；在電能表數(shù)據(jù)采集器根據(jù)開箱檢測(cè)程序?qū)崟r(shí)檢測(cè)表箱狀態(tài)時(shí)，若為非法開箱，則電能表數(shù)據(jù)采集器會(huì)保存非法開箱狀態(tài)及開箱次數(shù)，并通過RS485通信方式向和它連接的電能表發(fā)繼電器全跳閘命令，同時(shí)，將非法開箱狀態(tài)及開箱次數(shù)回傳至主站或集中器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集數(shù)據(jù)的方法，電能表數(shù)據(jù)采集器先接收由主站通過RS485通信發(fā)送來的配置參數(shù)，其特征在于配置參數(shù)包括電能表用戶分組信息，即與電能表數(shù)據(jù)采集器連接的電能表根據(jù)所屬的用戶不同被分成不同的組，一個(gè)用戶為一組，每個(gè)用戶可安裝1 3塊單相電能表；其中，同一用戶家中如有三塊單相表，則這三塊單相表被視為一塊三相表，實(shí)現(xiàn)繼電器的同時(shí)跳合閘。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集數(shù)據(jù)的方法，電能表數(shù)據(jù)采集器根據(jù)開箱檢測(cè)程序?qū)崟r(shí)檢測(cè)表箱狀態(tài)，其特征在于電能表數(shù)據(jù)采集器預(yù)先被設(shè)置為允許開箱狀態(tài)或不允許開箱狀態(tài)；當(dāng)開箱檢測(cè)程序進(jìn)行開箱檢測(cè)時(shí)，如果電能表數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的單片機(jī)I/O 口的電平有變化，則開箱總次數(shù)加1 ，若此前狀態(tài)為不允許開箱，則判定該次開箱為非法開箱，且對(duì)與其連接的所有電能表發(fā)出跳閘的命令。
4. 一種在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)的裝置，它包括電能表數(shù)據(jù)采集器，電能表數(shù)據(jù)采集器主要由單片機(jī)、存儲(chǔ)模塊、RS485通信模塊、電力線載波通信模塊和電源模塊組成，其中存儲(chǔ)模塊通過I2C總線與單片機(jī)相連，存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過I2C總線與單片機(jī)相互傳送，由單片機(jī)對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；RS485通信模塊通過RS485總線將命令信息發(fā)給電能表，并采集電能表的用電量和繼電器狀態(tài)；電力線載波通訊模塊通過載波通道，將采集到的電量數(shù)據(jù)、繼電器狀態(tài)、開箱信息上傳給主站或集中器；其特征在于電能表數(shù)據(jù)采集器還包括非法開箱檢測(cè)模塊，非法開箱檢測(cè)模塊連接在單片機(jī)的I/O 口上，用于檢測(cè)非法開箱情況，如有非法開箱情況發(fā)生，則啟動(dòng)跳開該采集器下的所有電能表的繼電器，并通過單片機(jī)記錄非法開箱的次數(shù)和時(shí)間。
5. —種在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)的裝置，其特征在于它還包括有用于裝電能表數(shù)據(jù)采集器和電能表的大表箱，電能表數(shù)據(jù)采集器通過其內(nèi)部非法開箱檢測(cè)模塊的兩根導(dǎo)線與大表箱相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)的方法和裝置，裝置包括電能表數(shù)據(jù)采集器以及用于裝電能表數(shù)據(jù)采集器和電能表的大表箱，其中電能表數(shù)據(jù)采集器主要由單片機(jī)、存儲(chǔ)模塊、RS485通信模塊、電力線載波通信模塊、非法開箱檢測(cè)模塊和電源模塊組成。在由主站、集中器、電能表數(shù)據(jù)采集器和電能表組成的自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，本發(fā)明采用電能表用戶分組的數(shù)據(jù)采集方法，從而適應(yīng)了在三相四線的供電網(wǎng)絡(luò)中從不同用電方式的電能表上采集電量數(shù)據(jù)的需要，并且避免了三相火線負(fù)載不平衡，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的有效利用；同時(shí)，它能夠檢測(cè)到數(shù)據(jù)采集器或電能表是否被非法開箱，并將相關(guān)信息記錄，從而防止竊電情況發(fā)生。
文檔編號(hào)G01R11/24GK101750526SQ200810218150
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者朱小琴 申請(qǐng)人:朱小琴