[发明专利]基于载波通讯的远程通讯电能表及其工作流程

权利要求书

1.一种基于载波通讯的远程通讯电能表，其特征在于，包括数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、通讯模块、操作和显示模块以及电源模块；

所述数据采集模块用于采集和测量电网中电压及电流的模拟信号，包括电能采集芯片，还包括用于采集数据的采集电路，用于隔离采集模块与电网大电压电流信号的隔离电路；

所述数据处理模块包括用于进行运算以及指令处理的处理器，所述数据处理模块还包括时钟信号电路、信号转换电路、各类数据接口以及内置存储器；

所述通讯模块用于实现电量等信息的传输，包括设于电能表内的载波传输芯片，以及设于接收端的耦合电路、带通滤波器以及模拟前端；

所述操作和显示模块包括液晶显示屏、显示控制电路；

电源模块主要用于为电能表中各元器件工作提供电能，包括稳压器电源以及电池，所述稳压器电源包括的变压器、整流电路、滤波电路、压控制器；电源模块还包括电压转换电路；

所述采集电路设于电网及电能采集芯片之间，采集电路获取电网电压、电流的模拟信号并将其进行幅值转换后传递至电能采集芯片以供电能采集芯片存储或处理；所述隔离模块设于采集电路及电能采集芯片之间以组织电网异常信号干扰电能表；所述处理器根据时钟信号发出的周期性采集指令，周期性的从采集芯片中收集电量测量数据，并根据实际需要将其通过信号转换电路进行信号转换以供操作和显示模块显示或供通讯模块进行数据传输，同时将电量测量数据发送至内置存储器或送至数据存储摸块进行存储；所述通讯模块根据处理器发送的指令进行数据的传输或接收；所述电源模块中稳压器电源为电能表各元器件提供电能，电池在异常情况下为各元器件提供临时电能。

2.根据权利要求1所述一种基于载波通讯的远程通讯电能表，其特征在于，所述电源模块还包括为电池进行充电的充电电路。

3.根据权利要求1所述一种基于载波通讯的远程通讯电能表，其特征在于，所述隔离模块包括谐波过滤电路。

4.基于载波通讯的远程通讯电能表的工作流程，其特征在于，包括以下流程：

1)初始化流程，包括侦测初始化信号(即系统上电信号)、系统资源初始化、接口初始化、时钟信号初始化、通讯模块初始化、显示初始化、测量初始化等；还包括读写检验流程，其中处理器根据预先设定的数据传输指令向一端或者多端发送读写检验信号，并根据读写检验结果决定是否发出警示，所示警示指令是在读写错误时指向控制中心或者其他位置传送错误信息或者在电能表上消失错误信号等动作；

2)读取电能表参数以及时钟信号等数据；上述过程用于获取基础数据，其中电能表参数用于后续流程中误差补偿计算等数据处理过程，其中时钟信号用于作为启动或计时数据以实现数据传输或采集的周期控制；

3)看门狗流程(保护计数器)，初始化完成，在进行电量采集前，使看门狗计数器复位，看门狗计数器用于防止电能表失效，看门狗计数器持续倒数计时，正常状况下电能表通过周期的使计数器复位以防止数据到达较低的限值，电能表失效时计数器持续倒数直至到达限制，之后计数器启动复位功能，重启电能表；

4)误差补偿流程，电能表内的存储器存储有该电能表在各温度下的频率特性曲线，误差补偿流程根据设定的时间间隔T周期性的对电能表测量误差进行累计记录存储，当误差超过限定值即进行一次误差补偿；

5)掉电处理流程，包扩掉电检测及掉电处理，在掉电发生之时，电能表会启动电池作为备用电源，以完成关键数据的处理和存储；

6)载波通讯流程，包括通讯的初始化，数据的发送、接收等，为保证接收端以及发送端保持伪随机码同步，载波置为发送状态后，硬件会自动发送伪码序列，用于使接收端和发送端伪随机码同步；伪码序列的个数可通过配置载波发送前导序列寄存器的值来改变，此后根据通讯协议完成数据封装，并以字节为单位写入寄存器后，载波单元会自动发送该字节；当载波通讯状态寄存器的收发状态标志位为1时，表示上1字节数据发送完毕，可以进入下1字节数据的发送过程，如此循环直到全部数据发送完成；在接收时，载波通讯单元置为接收状态后，硬件会在每次伪随机码同步之后开始从数据流中搜寻帧头序列，只有检测到帧头序列后，才能开始接收数据。并通过查询载波通讯状态寄存器相应位的状态来判断本次数据接收是否有效，最终完成数据接过程并进行相应的数据处理，本流程中还涉及对消息发送的正确性以及是否完成进行判断的步骤；

7)时段控制流程，电能表工作时需要定期采集电量信息，保证各种电量数据的同步，时段控制流程根据系统时钟信号定时询问是否到达整分钟时刻，若是则进行时间更新以同步各时钟信号，同时在各流程间判断是否需要切换时间段以进行下一步或者进行相关电量数据的处理；时段控制流程还包判断分钟时刻是否到达，到达预设分钟时刻段则更新电量显示数据以实现周期性数据更新。