[发明专利]用电信息采集系统及NB‑IOT微功无线通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及智能电网领域，具体涉及一种用电信息采集系统及NB-IOT微功无线通信装置。

背景技术

现在的智能电表根据配置参数，每天定时冻结数据，再通过其内部的电力载波模块，定时将冻结数据传送给集中器，集中器将该电表的数据存储在本地，等待定时任务启动或者等待主站召唤指令，将其下所有电表的冻结数据上传给主站侧的业务通信前置管理单元。主站通常会编排数据采集任务，然后下发给业务通信前置管理单元，由该单元下发数据传输指令给集中器。业务前置管理单元与集中器之间的通信，一般是基于TCP连接的实时双向通信机制。尽管主站侧业务前置管理单元通常预留有UDP通信接口，集中器也通常预留有UDP通信接口，但当前为了保证数据采集的成功率，通常都是采用TCP协议来传输数据，依赖TCP的重传机制保证数据传输过程的可靠性。

集中器采用短时间定时心跳机制来维持心跳链路，每天定时上传数据的机制，对于定时传失败的集中器，主站依次下发主动召唤数据的采集任务给该集中器。用电信息采集系统部署时，一个集中器下挂几十个至几百个智能电表，一个业务通信前置管理单元下挂几万至几十万个集中器不等。在这种体系结构下，主站获取的智能电表数据只能是历史数据。一个用电信息采集系统的主站数据仓库需要容纳数十万至数百万智能电表的数据。尽管在整个系统设计中保留有从主站到智能电表的直接采集指令，但是，受限于电力载波模块的并发与传输性能，以及业务通信前置管理与集中器的通信方式，很难实现对每个电表的实时数据采集。

现有的NB-IOT微功无线通信装置，用于用电信息采集系统是重新设计的，不能与之前的智能电表进行兼容，不能替代集中器与业务主站的通信。本发明将NB-IOT应用于用电信息采系统，如果对智能电表进行NB-IOT通信能力的改造，实现从主站到电表的直采，将对整个系统结构带来较大的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的兼容性差的技术问题。提供一种新的NB-IOT微功无线通信装置，用于用电信息采集系统，该NB-IOT微功无线通信装置具有兼容性好、具有低压信息采集功能、能够实现掉电检测的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种NB-IOT微功无线通信装置，用于用电信息采集系统，所述NB-IOT微功无线通信装置通过接插件与用电采集系统中的电能表连接，所述接插件与现有的用电采集系统中的电能表的网络接口匹配，所述NB-IOT微功无线通信装置包括MCU模块，与MCU模块连接的上行接口模块及下行接口模块，还包括用于NB-IOT微功无线通信装置供电的电源模块。

本发明的工作原理：本发明采用外观尺寸和电气接口同载波模块完全一致的嵌入式NB-IOT通信模块，替换原有载波模块，实现NB-IOT的通信功能将使用接插件与用电采集系统中的电能表连接，所述接插件与现有的用电采集系统中的电能表的网络接口匹配，并使用MCU模块，与MCU模块连接的上行接口模块及下行接口模块完成对以往用电信息采集系统中无线载波通信模块的完美替换，实现由集中器中转采集信息转变为业务主站直接采集电能表信息。

上述方案中，为优化，进一步地，所述MCU模块包括单片机，与单片机连接的看门狗，时钟电路及调试接口。

进一步地，所述MCU模块还包括与单片机通过IO口依次连接的电平匹配电路与掉电检测电路，所述掉电检测电路与连接有外部接口。

进一步地，所述下行接口模块包括与MCU模块通过UART接口依次连接的电平匹配单元，接口保护单元，TTL串行接口及信号控制接口。

进一步地，所述上行接口模块包括与MCU模块通过UART接口连接的无线通讯模块，与无线通讯模块通过接口保护电路连接的SIM卡接口，与无线通讯模块连接的天线单元。

进一步地，所述无线通讯模块与MCU模块之间还连接有用于表征无线通讯模块工作状态的显示单元。

进一步地，所述电源模块包括用于MCU模块与下行接口模块供电的第一电源转换单元，第一电源转换单元的输出电压为DC3.3V及DC5V；还包括用于上行接口模块供电的第二电源转换单元，第二电源转换单元的输出电压为DC3.8V。

进一步地，所述电源模块还包括后备电源，后备电源的输出电压为DC3.8V。

进一步地，所述电源模块还包括掉电检测单元。