[发明专利]一种低压电力线宽带载波集中器

摘要

本发明一种低压电力线宽带载波集中器，它是由硬件结构和软件结构两大部分构成；硬件结构由微控制器单元、数据存储单元、电量存储单元、电力线网桥通信单元、GPRS通信单元、电源模块单元组成；软件结构由系统调度、电力线网桥模块、RS485驱动模块、GPRS无线通信模块、嵌入式数据库模块组成。它采用嵌入式设计，将嵌入式微控制器技术、宽带电力线载波技术、GPRS无线通信技术、嵌入式数据库技术、多路I/O复用技术等功能集成于一体，现场通过GPRS通信模块接收管理中心下发的抄表指令，并将用户数据通过GPRS通信模块发送到管理中心。该集中器操作简单，使用方便，在电力系统自动抄表技术领域里具有实用价值和应用前景。

主权项

一种低压电力线宽带载波集中器，其特征在于：它是由硬件结构和软件结构两大部分构成，该硬件结构是整个低压电力线宽带载波集中器的硬件平台，该软件结构是基于此硬件平台下开发的驱动程序与应用程序，软件结构操控硬件结构；所述硬件结构，由微控制器单元、数据存储单元、电量存储单元、电力线网桥通信单元、GPRS通信单元和电源模块单元六部分组成，其中，微控制器单元与数据存储单元采用数据总线、地址总线和控制总线连接；微控制器单元与电量存储单元采用数据总线、地址总线和控制总线连接；微控制器单元与电力线网桥通信单元采用以太网连接；微控制器单元与GPRS通信单元采用485总线连接；微控制器单元与电源模块单元采用电源总线连接；该微控制器单元是整个集中器的核心，它控制数据存储单元、电量存储单元、电力线网桥单元与GPRS通信单元的有序运行，该数据存储单元实现内核镜像、文件系统和用户应用程序的存储，该电量存储单元实现用户电量数据的同步存储，该电力线网桥通信单元实现集中器与采集器之间的数据交互，该GPRS通信单元实现集中器与管理中心的数据交互，该电源模块单元实现为整个集中器硬件部分提供所需电源；所述软件结构由系统调度、电力线网桥模块、RS485驱动模块、GPRS无线通信模块和嵌入式数据库模块组成；其间关系是：系统调度负责整个软件系统的任务调度，操作系统加载RS485驱动模块，再通过GPRS无线通信模块等待接收管理中心向集中器发送的抄表指令，集中器接收到抄表指令后调用电力线网桥模块将指令转发给采集器，等待采集器将用户电量采集完毕后再次调用电力线网桥模块将采集器数据全部接收，然后调用嵌入式数据库模块将数据按照指定的格式存入数据库，存储操作完成之后再将数据通过GPRS无线通信模块发送给管理中心；该系统调度是整个软件系统的核心，该系统调度是由Linux内核以及应用程序的主函数组成，它负责整个软件系统的任务调度，其它模块的操作任务的发出与控制都是由系统调度来完成的；该电力线网桥模块由设置IP及端口、创建套接字、绑定套接字、监听网络、等待连接、申明fd_set读集合、读集合清零、网口设备加入读集合、写网口设备文件和读网口设备文件组成，它负责集中器与电力线网桥通过以太网接口进行通信，网络通信采用的协议有TCP协议和UDP协议；该RS485驱动模块是由端口初始化、与应用程序相对应的open函数、与应用程序相对应的ioctl函数、与应用程序相对应的close函数、创建file_operations结构体、驱动模块的加载和驱动模块的卸载组成，它主要负责RS485的接收与发送使能端之间的切换，驱动程序按照字符设备驱动的模式编写；该GPRS无线通信模块是由打开串口设备文件、串口初始化设置、打开GPRS设备文件、GPRS接收或者发送状态的设置、申明fd_set读集合、读集合清零、串口设备加入读集合、延时、读串口设备文件和写串口设备文件组成，它负责集中器与管理中心的通信，集中器与GPRS模块采用485接口通信，所以集中器与GPRS模块通信的程序由设备驱动程序与应用程序组成；驱动程序按照字符设备驱动程序的模式编写，以模块的形式加载到内核中；应用程序主要完成串口参数的设置、调用驱动程序、读写串口数据；该嵌入式数据库模块是由打开数据库、创建表格、插入数据和查询数据组成，它用于将用户电量存储，采用嵌入式SQLite数据库技术。