专利汇可以提供一种居民小区水表自动抄表系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种居民小区 水 表自动抄表系统,包含集中 控制器 、区域控制器、 数据采集 模 块 和各 数字量 输出水表。数据采集模块通过串口采集多个数字量输出水表的测量数据,并通过电 力 线通信将数据传送给区域控制器,每一座楼设置一台区域控制器,在设定的同步时间区域控制器将数据传送给集中控制器,集中控制器通过无线路由器接入4G移动无线通信网络与总站联网,用户使用手机APP 访问 总站的计算机管理系统。,下面是一种居民小区水表自动抄表系统专利的具体信息内容。
1.一种居民小区水表自动抄表系统的实现方法,数据采集模块采集各用户数据通过电力线通信方法上传至区域控制器,区域控制器通过无线路由器接入移动无线通信网络,实现无线联网,其特征在于:
采用的电力线通信是通过对电网周波电压的设定的信号发送点和信号接收点的精确定位,在设定的信号发送点发送通信用正极或负极的一个矩形宽脉冲从而产生突变电流,该电流在配电变压器的短路阻抗上引起一个电压降叠加于电网电压波形上,从而完成一次信号调制过程,接收端在电网周波电压的设定的信号接收点解调信号;所述一个正极宽脉冲是指脉冲的高电平部分即从0到高再回到0。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在电网周波电压的设定的信号发送点和设定的信号接收点的信号调制解调步骤包括:
发送:当设置在周波正半周上升段的周波过0电压比较器翻转产生过0中断,经延时后其发送时间落在周波电压的设定的信号发送点,起动开关信号定时器并接通高速电源控制开关,将单个的正脉冲电压信号叠加于电网周波上;
接收:在微控制器控制下高速控制开关仅在信号收发点周围的低电压窗口区打开,形成了在第一信号收发点和第二信号收发点周围的低电压窗口区。当输入的周波电压落在低电压窗口区时,高速控制开关处于接通状态,信号电压比较器直接在周波电压的信号接收位置接收信号和测量周波时间参数,确定所接收的信号是否在设定的信号接收点误差范围内,在低电压窗口区以外高速控制开关处于关断状态。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,设定的信号发送点和信号接收点是在电网周波正半周的电压过0处设置过0电压比较器,在电网周波正半周的一个设定周波电压位置设置信号电压比较器,信号电压比较器的输出在一个周波正半周的设定周波电压的两个位置实现翻转;在周波正半周上升段的所述设定周波电压的位置作为第一信号位置,其设定信号收发点的周波电压位置称为第一信号设定点,在周波正半周下降段的所述设定周波电压的位置作为第二信号位置,其设定信号收发点的周波电压位置称为第二信号设定点;
所述信号电压比较器是设置在电网周波正半周的电压21V—40V之间的一个设定周波电压位置。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,发送信号时依据信号需传送的距离经试验确定:
设定矩形波宽脉冲电压加载于电网周波上的信号发送点的正35V至60V之间的电压值;
该矩形波宽脉冲电压比被加载的电网周波位置的电压高出值;矩形波宽脉冲电压的宽度值为0.3ms~0.5ms;能提供信号电流值1A—20A。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在设定的信号接收点解调信号,包含确认或擦除从设定的信号发送点发送的信号,在发送端发送信号期间,发送端所发送的信号同时被接收端接收,如果接收的位取值信息与发送的位取值信息不同,则接着发送该位的擦除信号,每一帧信息中每一数据位均可擦除和重发。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,位取值以信号电压比较器在信号接收点未翻转为发送位信号“0”,翻转为发送位信号“1”,其中数据位的第一信号设定点为收发数据,第二信号设定点为确认或擦除第一信号设定点发送的数据,发送“1”为确认,发送“0”为擦除,起始位中信号电压比较器在第一信号设定点发送“0”为开始发送,结束位在第一信号设定点以发送“1”结束,起始位和结束位的第二信号设定点均不用。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,设定的信号发送点和信号接收点的精确定位包含所设置的信号发送点和信号接收点的误差补偿,同时过0电压比较器和信号电压比较器均采用ns级高速电压比较器及高速微控制器。
8.根据权利要求1和权利要求7所述的方法,其特征在于,信号发送点和信号接收点的精确定位及其误差的补偿方法,是先计算系统以周波正半周上升段的电压过0处为时间起点到第一信号设定点的时间间隔为标称值Tm1;周波正半周上升段的电压过0处为时间起点到第二信号设定点的时间间隔为标称值Tm2;
并测量过0电压比较器在周波正半周上升段的过0翻转时的时间为时间起点到信号电压比较器在第一信号位置翻转时的时间间隔的实时测量值Tc1;该过0翻转时间为时间起点到信号电压比较器在第二信号位置翻转时的时间间隔的实时测量值Tc2;信号电压比较器在第二信号位置翻转时到过0电压比较器在周波正半周下降段的过0翻转时的时间间隔的实时测量值Tc3;过0电压比较器在两个相邻周波的周波正半周上升段的过0翻转时的时间间隔为周波周期实时测量值Tzu;
当检测到的周波及其相邻的两个周波均为真,同时检测到的周波周期实时测量值Tzu在20ms及其误差范围时,测量该周波以过0电压比较器在周波正半周上升段的过0翻转时为时间起点到信号电压比较器在第一信号位置翻转时的时间间隔的基准值Tc01和该过0翻转为时间起点到信号电压比较器在第二信号位置翻转时的时间间隔的基准值Tc02,保存30至
50中的一个设定个数的连续Tc01和Tc02并计算所保存的Tc01的平均值Tp1和所保存的Tc02的平均值Tp2,将Tp1和Tp2保存在相应的存储单元中;
则信号电压比较器翻转时间的误差补偿值Tb由下式确定:
Tb={(Tm2-Tm1)-(Tp2-Tp1)}÷2;
将Tb保存,Tb为正时说明实际信号收发点的位置偏高;
根据电网质量和信号结构需要每一帧信息中的数据位占用1个至多个的设定字节数,每一帧通信结束后留有两个周波周期的时钟计时器时间,用于更新Tc1、Tc2和Tc3,从下一周波开始下一帧的通信,如果在一帧通信中检测到周波信号为假,重发该信息帧;
通信信息的收发端通过每一帧信息的起始位、结束位实现通信中的周波按序同步接续,区域控制器或数据采集模块在所述两个帧的通信时间间隙,分别测量和存储Tc1、Tc2和Tc3,并分别计算两个实时测量值Tc1的平均值Tk1、Tc2的平均值Tk2和Tc3的平均值Tk3,并分别存入两组存储单元,即Tc1、Tc2和Tc3的存储单元和Tk1、Tk2和Tk3存储单元,当从存储单元取出Tk1、Tk2和Tk3后清零两组存储单元,所述存储单元可存放16个实时测量值Tc1、Tc2和Tc3,不在通信期间,分别测量连续的16个实时测量值Tc1、Tc2和Tc3,如果甄别到周波信号为假,则清零所述Tc1、Tc2和Tc3的各自存储单元,在甄别到周波信号为真时继续测量和存储,存满时每存入一个Tc1、Tc2和Tc3,均先移除最先存入的一个Tc1、Tc2和Tc3,同时按2至15中的一个设定取出数,取出最后存入一组的Tc1、Tc2和Tc3,当电网质量差时选较小设定取出数,计算所取出的每一组的Tc1的平均值Tk1、Tc2的平均值Tk2和Tc3的平均值Tk3并替换原先保存的Tk1、Tk2和Tk3;
发送信号时间的确定:收发信息之前必须甄别出连续的不少于16个的电网周波,即实时测量存储单元中存有不少于16个的Tc1、Tc2和Tc3,如果未检测到连续的16个的Tc1、Tc2和Tc3则依序延时直到检测到16个为止,发送端从存储单元中取出Tk1、Tk2和Tk3的值分别加上Tb,得到带误差补偿的第一信号实际收发点Td1和第二信号实际发送点Td2:
Td1=Tk1-Tb;
Td2=Tk2+Tb;
带误差补偿的第二信号实际接收点Td3:
Td3=Tk3-Tb;
保存Td1、Td2和Td3在各自存储单元中,发送每一帧信息后Tk1、Tk2和Tk3都被更新;
发送信号时,微控制器分别用Td1和Td2作为开关信号定时器的定时时间中点并依所采用的矩形波宽脉冲电压高低取一定的偏移量,再以矩形波宽脉冲的宽度时间作为开关信号定时器的计时长度,容易计算出高速电源控制开关接通时间点,即用于Td1点发送矩形波宽脉冲的设定发送时间Tf1和Td2点的矩形波宽脉冲的设定发送时间Tf2:
Tf1=Td1-(Tm/2)-Tan;
Tf2=Td2-(Tm/2)-Tan;
式中Tm为信号矩形波宽脉冲宽度,Tan为所述偏移量;
矩形波宽脉冲加载于周波正半周的初期,矩形波宽脉冲电压相对于周波电压高的更多,产生的信号接收点移位更多,周波正半周下降段则是在矩形波宽脉冲加载于周波过程的末期产生的信号接收点移位更多,经试验确定发送端的开关信号定时器时间的中点位置与Td1或Td2之间的偏移量Tan;
信号发送过程:电网周波电压接至高速电源控制开关输出端口,当周波正半周上升段的周波过0电压比较器翻转产生过0中断,经延时Ti1或Ti2后,起动开关信号定时器并接通高速电源控制开关,将单个的正脉冲电压信号叠加于电网周波上,使工频基波在Td1或Td2的电压在时间轴上产生微小的位移;
设过0中断后中断处理程序、起动测量Tc1的定时器和接通开关信号定时器指令的执行时间为Tin
当向Td1发送信号时:
Ti=Tf1-Tin;
当向Td2发送信号时:
Ti2=Tf2-Tin;
Ti和Ti2的取值还依据接收端的信号点移位多少实时调节;
开关信号定时器计时溢出中断时在中断服务程序中关闭高速电源控制开关,从而完成一次信号调制过程;
上述Ti2的取值还依据接收端的信号点移位多少实时调节,方法为:如果信号电压比较器翻转时间越靠近Td1,则微控制器控制高速电源控制开关加大矩形波宽脉冲电压,如果信号电压比较器翻转时间越靠近Td2则减少Ti2时间。
9.一种居民小区水表自动抄表系统的装置,其特征在于包括,
区域控制器和数据采集模块中所述电力线通信的信号发送端、信号接收端和微控制器模块的硬件结构相同;
所述电力线通信的信号发送端由高速电源控制开关、开关信号定时器构成;
所述电力线通信的信号接收端由高速控制开关、过0电压比较器和信号电压比较器构成。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于所述电力线通信的信号接收端,是由电网周波电压经高速控制开关控制,在周波正半周的两个低电压窗口区直接经调理滤波后接至信号电压比较器输入端,高速控制开关仅在信号收发点周围的低电压窗口区打开,隔离了电网周波高电压,信号电压比较器直接在周波电压的信号接收位置接收信号和测量周波时间参数;
所述电力线通信的信号发送端,电网电压接至高速电源控制开关输出端,在周波正半周上升段周波过0电压比较器翻转产生过0中断,经延时Ti1或Ti2后,起动开关信号定时器并接通高速电源控制开关,将单个的矩形波宽脉冲电压叠加于电网周波上。
(一)技术领域:
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