一种带电力线宽带的物联网构架的能耗数据采集器的制作方法

1.本实用新型涉及能耗数据采集系统领域，具体为一种带电力线宽带的物联网构架的能耗数据采集器。


背景技术：

2.电力线宽带技术都应用在互联网中视频传输之中，也就是所说的电力猫，又名电力线通讯调制解调器，是一种把网络信号调制到电线上，利用现有电线来解决网络布线问题的设备。电力线通信全称是电力线载波(power line communication
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plc)通信，是指利用高压电力线(在电力载波领域通常指35kv及以上电压等级)、中压电力线(指10kv电压等级)或低压配电线(380/220v用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。
3.目前电力线宽带网通信带宽为240m，最低速率也大于百兆，实时性好，通信稳定可靠，但到目前为止在能耗采集上不没有应用实例，原有的电力载波技术属于窄带通信，其通信速率只有不超过10k，通信实时性无法保证，在一些实时性要求不高的抄表系统有一定应用，难于作为实时监控系统。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于提供一种带电力线宽带的物联网构架的能耗数据采集器，是一种物联网全分布式电力线的宽带能耗采集系统，通信免受电网环境干扰，为远程节能运维提供了强有力的技术保证，使工程施工变得极其简单，同时节省了大量的线缆和人工。
5.为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种带电力线宽带的物联网构架的能耗数据采集器，包括：
6.主处理器mcu；
7.电源和电力线宽带plb(powerlinebraodband
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plb)接入端口；
8.安规电容，用于从电力线上将通信信号提取并隔离高压；
9.耦合变压器，用于耦合通信信号并再次阻隔高压电源；
10.高频通道滤波器，用于过滤其他干扰杂波；
11.电力线宽带专用芯片，用于驱动并接收通信信号；
12.rj45端口，用于采集器与电脑和传统局域网连接；
13.蓝牙模块，用于与可蓝牙连接的移动设备通信连接；
14.rs485芯片和rs485芯片端口，用于对能耗计量设备一进行数据采集；
15.m
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bus电路和m
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bus端口，用于对带m
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bus通信的能耗计量设备二进行数据采集；
16.阻波电感，用于阻断通信信号，并让低频的电源通过；
17.共模电感，用于阻止干扰电源稳定的杂波进入电源系统；
18.宽电压电路，该电路支持各种等级电源的输入并可以进行稳定的电源输出；
19.后级电源，用于根据芯片和其他电路的供电要求提供电源；
20.无线通信模块，用于没有有线互联网地方提供无线通信。
21.进一步的，在本实用新型中，无线通信模块为nb
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iot或gprs或4g移动模组及天线，用于在没有有线互联网地方提供无线通信。
22.进一步的，在本实用新型中，所述宽电压电路支持45vac至380vac的各种等级电源输入并输出稳定的24vdc电源。
23.进一步的，在本实用新型中，所述能耗计量设备一为为连接电表和水表及煤气表等rs485总线计量设备，所述能耗计量设备二为连接水表和热量表等m
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bus通信总线的计量设备。
24.进一步的，在本实用新型中，所述天线为无线移动通信磁吸天线。
25.有益效果，本技术的技术方案具备如下技术效果：
26.本实用新型提供了一种物联网全分布式电力线的宽带能耗采集系统，具有多种通信端口，通信免受电网环境干扰，方便安装和使用，利用手机等简单设备配置即可完成现场调试，取代了利用pc电脑进行复杂的编程调试工作，降低了现场工程师技术调试门槛，也为远程节能运维提供了强有力的技术保证，使工程施工变得极其简单，同时节省了大量的线缆和人工。
27.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。
28.结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
29.附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：
30.图1为本实用新型结构示意图。
31.图2为本实用新型采集器系统拓扑构架示意图。
32.图3为本实用新型的采集器生产使用流程图。
33.图中，各附图标记的含义如下：1、电源和plb接入端口；2、安规电容；3、耦合变压器；4、高频通道滤波器；5、阻波电感；6、共模电感；7、宽电压电路；8、后级电源；9、电力线宽带专用芯片；10、主处理器mcu；11、rj45端口；12、蓝牙模块；13、rs485芯片；14、m
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bus电路；15、rs485端口；16、m
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bus端口；17、无线通信模块。
具体实施方式
34.为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型
公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。
35.如图1
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3所示，一种带电力线宽带的物联网构架的能耗数据采集器，该采集器只要接入互联网，那么生产厂设备管理部门和业主运维部门能时刻掌握每个设备的工作状态及故障报警，使能耗采集系统永不瘫痪，具体的结构包括：
36.主处理器mcu10，用于数据处理。
37.电源和plb接入端口1，典型的电压为220vac。安规电容2，用于从电力线上将通信信号提取并隔离高压。耦合变压器3，用于耦合通信信号并再次阻隔高压电源。高频通道滤波器4，用于过滤其他干扰杂波。电力线宽带专用芯片9，用于驱动并接收通信信号。
38.rj45端口11，用于采集器与电脑和传统局域网连接。蓝牙模块12，用于与可蓝牙连接的移动设备通信连接，本实施例手机等终端设备现场与采集器一对一进行非接触式调试和采集器状态和数据监测，并且将配置参数以文件形式自动保存在维护服务中，采集器还可以配置远程协助功能，现场手机通过蓝牙连接采集器后，远程工程师可采用电脑ie浏览器通过现场手机穿透到采集器内进行远程配置和监控。
39.rs485芯片13和rs485芯片端口15，用于对能耗计量设备一进行数据采集。本实施例rs485通信端口采用了分时复用技术，集成了modbus、dl/t645、bacnet、cj/t188等通信协议，在同一根485通信线上可挂接不同协议和不同通信速率及不同通信配置的计量设备，使采集器无需要用多个rs485端口分别驳接不同类型和计量设备麻烦，简化了采集器布线和调试的复杂度。
40.m
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bus电路14和m
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bus端口16，用于对带m
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bus通信的能耗计量设备二进行数据采集。阻波电感5，用于阻断通信信号，并让低频的电源通过。共模电感6，用于阻止干扰电源稳定的杂波进入电源系统。宽电压电路7，该电路支持各种等级电源的输入并可以进行稳定的电源输出，本实施例宽电压电路7支持45vac至380vac的各种等级电源输入并输出稳定的24vdc电源。后级电源8，用于根据芯片和其他电路的供电要求提供电源。
41.无线通信模块17，用于没有有线互联网地方提供无线通信，无线通信模块17为nb
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iot或gprs或4g移动模组及天线，用于在没有有线互联网地方提供无线通信，本实施例中，所述天线为无线移动通信磁吸天线。具体的为有线互联网lan和无线物联网4g与nb
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iot及电力线宽带以太网plb，电力宽带传输层协议仍然为通用的tcp/ip协议，240m的带宽的plb继承了传统tcp/ip和通信高速率高带宽的特征，二线制的电力宽带传输不但解决了采集器供电问题，同时plb具有完全自由拓扑特点，简化了tcp/ip网络布线，也省去了网络交换机；作为优选采集器上的rj45端口11与plb及4g之间数据完全透明互传，采集器之间利用电力线宽带连接组网后无论在哪一个采集器上通过rj45端口11或4g移动网络就能对所有采集器采集到的能耗及状态数据进行监视，这样系统拓扑为自由拓扑，无需网络交换机支持；作为另一个优选采集器标配了蓝牙通信，用于采集器与手机等移动终端一对一进行通信，实现非接触式单个采集器的调试、工作状态和通信数据监控。
42.采集器通过tcp/ip局域网本地能耗监控服务器连接，采集器通过调制解调器和有线公共互联网分别与云端能耗监控服务器、设备维护和项目管理服务器连接。
43.实施例中，所述能耗计量设备一为电表和水表，所述能耗计量设备二为水表和热量表，所述天线为无线移动通信磁吸天线。
44.结合图2说明该采集器的使用场景的示意，采集器安装在现场辅控箱内，采集器无线移动通信磁吸天线放置金属辅控箱外边，能够与移动商的基站有很好的通信信号，采集器的电源和plb接入端口1，其作为通信端口还负责采集的电源供给，采集器上rj45端口11为传统以太网端口，与电脑或局域网连接，采集器还包括电源线，电源线为45vac
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380vac不同等级电压的电源，也是电力线宽带tcp/ip通信总线，采集器与传统的局域网与服务器联网后可在现场监视整个园区的能耗状态，通过路由器可直接将能耗数据接入互联网，与云端服务或联网进行能耗数据监测，智能手机利用app与服务器登陆后对采集器进行配置和现场数据测试。现场调试或进行参数配置利用智能手机进行非接触方式，对于应用的方便性也是显而易见的，配置的参数自动与云端运维服务器同步并保存，所有配置参数都自动备份到服务器上，以后的维护可直接调用，从而降低了调试人员和维护人员的技术门槛，更利于大规模普及应用。
45.再结合图3说明采集器生产使用流程，s1采集器完成硬件生产，下载固件并配置唯一的mac地址等；s2采集项目登记注册，并进行项目授权；s3现场安装并利用手机对采集器进行能耗实名制设定，并对采集器参数进行设定；s4能耗采集平台部署，并与采集器联调；s5利用采集器服务平台进行后期维护和对采集器工作状态进行监测，确保系统永不瘫痪。
46.本实施例公开的采集器具有电力线宽带端口、传统的以太网端口、蓝牙无线、4g和nb
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iot无线移动通信、rs485、m
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bus七种通信端口的融合，电力线宽带网plb(powerlinebroadband)为二线制tcp/ip局域网，与传统的8芯线的rj45端口11的tcp/ip及移动4g之间互为透明传输，所说的透传功能在采集器内部完成，无需外部配置，其中4g直接面对公共互联网，如果不选配4g模块则局域网通过调制解调器进入公共互联网，三种信道之间完全融合贯通，另个每个采集器都带有无线蓝牙，现场提供智能手机的不接触方式对采集器参数进行配置和数据监视，采集器集成了bacnet、modbus、dl/t645、cj/t188、json、mqtt、xmpp、https等8种通信协议，其中bacnet为局域网内使用的建筑自动化监控系统中的bacnet通信协议，方便与系统进行无缝融合。
47.虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。