[發明專利]基于多格式自適應通信的家庭智能開關控制終端及方法

有效

• 申請號: 201710081203.1
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106802572B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 王小波;韋磊;郭雅娟;陳錦銘;朱道華;王黎明;王梓瑩
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G05B15/02
• 分類號: G05B15/02;G05B19/418
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 閆方圓;董建林

1.基于多格式自適應通信的家庭智能開關控制終端，其特征在于：包括HMI人機界面單元、集中控制單元和多路可擴展分路計量控制單元，

所述集中控制單元分別與HMI人機界面單元、多路可擴展分路計量控制單元相連接，

各可擴展分路計量控制單元分別通過電力線與用戶負載相連接，

所述集中控制單元，包括多格式自適應通信模塊接口、電力線寬帶載波通信模塊接口、RS-485通信模塊接口、RS-232通信模塊接口、集中控制器、存儲電路、時鐘電路、看門狗電路，所述多格式自適應通信模塊接口、電力線寬帶載波通信模塊接口、RS-485通信模塊接口、RS-232通信模塊接口、存儲電路、時鐘電路、看門狗電路分別與集中控制器相連接，所述集中控制單元通過其內部的電力線寬帶載波通信模塊接口與遠程的控制終端相連接，

所述多格式自適應通信模塊接口連接有紅外通信模塊、WiFi通信模塊、藍牙通信模塊、ZigBee通信模塊，

各可擴展分路計量控制單元均包括RS-485通信模塊接口、交流采樣電路、CT/PT變換電路、繼電器控制電路和計量控制器，所述RS-485通信模塊接口、交流采樣電路、CT/PT變換電路、繼電器控制電路分別與計量控制器相連接；

所述多格式自適應通信模塊接口內設置有協議轉換器，所述協議轉換器用于根據統一查詢報文來識別連接的硬件，進行協議轉換后通信；

所述協議轉換器包括主控制器、WiFi通信接口、紅外通信接口、藍牙通信接口、ZigBee通信接口，所述主控制器負責協調各接口的任務調度，內存管理、任務間通訊、參數配置，各通信接口負責自身鏈路的建立、維護以及數據的接收、發送；

所述協議轉換器控制ZigBee通信接口的通訊過程如下：

協議轉換器工作在節點模式，啟動后自動搜索，并將自身添加至ZigBee網絡內，成為整個ZigBee網絡的一節點，ZigBee節點通過無線網絡發送至協議轉換器的數據，經MAC過濾、協議解析后被協議轉換器識別，并轉發至485通信通道、RS-232通信通道、以太網通或者光纖通道；485通信通道、RS-232通信通道、以太網通或者光纖通道接收到的數據，經過MAC過濾、協議解析后被轉發至ZigBee網絡通道，完成協議轉換。

2.根據權利要求1所述的基于多格式自適應通信的家庭智能開關控制終端，其特征在于：所述多格式自適應通信模塊接口采用統一硬件接口及內部協議，由統一查詢報文來識別連接的硬件，且集中控制單元自適應切換相應協議進行通信。

3.根據權利要求1所述的基于多格式自適應通信的家庭智能開關控制終端，其特征在于：還包括電源電路，所述電源電路的輸出電壓為24V，分別為HMI人機界面單元、集中控制單元和多路可擴展分路計量控制單元提供工作電壓。

4.根據權利要求1所述的基于多格式自適應通信的家庭智能開關控制終端，其特征在于：所述CT/PT變換電路采用互感器隔離模式，所述交流采樣電路內設置有RN8209芯片。

5.根據權利要求4所述的基于多格式自適應通信的家庭智能開關控制終端，其特征在于：所述計量控制器采用LPC812M101JDH20控制器，所述LPC812M101JDH20控制器通過SPI總線與RN8209芯片相連接。

6.根據權利要求1所述的基于多格式自適應通信的家庭智能開關控制終端，其特征在于：所述電力線寬帶載波通信模塊接口選用工作頻點在2～12MHz，調制方式為OFDM的電力線通訊專用芯片；所述集中控制器采用STM32F207VET6控制器，所述HMI人機界面單元采用分辨率為800*480電阻屏。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的基于多格式自適應通信的家庭智能開關控制終端的控制方法，其特征在于：包括遠程控制模式和本地控制模式，所述遠程控制模式，包括以下步驟，

(A1)集中控制單元通過電力線寬帶載波通信模塊接口接收來自電力線遠程的控制終端的控制指令；

(A2)由電力線寬帶載波通信模塊接口解調，并通過集中控制器解析指令內容；

(A3)通過集中控制器針對指令內容轉換成相應DL/T 645-2007協議，并通過RS-485通信模塊接口發送至對應路的可擴展分路計量控制單元，或由多格式自適應通信模塊將控制內容轉發給家電設備，

(A4)可擴展分路計量控制單元在接收到來自集中控制單元的指令內容后，通過內部計量控制器解析后執行相應動作，同時對用戶端的電壓、電流、功率、電量參數進行計量以及控制用戶電源通斷；

(A5)執行完畢后，可擴展分路計量控制單元再通過RS-485通信模塊接口返回結果報文，或將多格式自適應通信模塊接收到的家電設備返回信息轉換成報文，上述的兩種報文由集中控制單元接收處理后，先通過電力線寬帶載波通信模塊接口轉發至遠程的控制終端，而后再由集中控制器通過RS-232通信模塊接口使用Modbus協議將結果狀態發送至HMI人機界面單元顯示刷新，至此完成遠程控制；

所述本地控制模式包括以下步驟，

(B1)集中控制單元通過RS-232通信模塊接口使用Modbus協議獲取用戶在HMI人機界面單元上的操作指令；

(B2)集中控制單元通過其內部的集中控制器分析操作指令，并將其轉換成相應DL/T645-2007協議通過RS-485通信模塊接口發送至可擴展分路計量控制單元或由多格式自適應通信模塊將控制內容轉發給家電設備；

(B3)可擴展分路計量控制單元在接收到來自集中控制單元的指令內容后，通過內部計量控制器解析后執行相應動作，同時對用戶端家電設備的電壓、電流、功率、電量參數進行計量以及控制用戶電源通斷；

(B4)執行完畢后，可擴展分路計量控制單元再通過RS-485通信模塊接口返回結果報文，或將多格式自適應通信模塊接收到的家電設備返回信息轉換成報文，上述的兩種報文由集中控制單元接收處理后，先通過電力線寬帶載波通信模塊接口轉發至遠程的控制終端，而后再由集中控制器通過RS-232通信模塊接口使用Modbus協議將結果狀態發送至HMI人機界面單元顯示刷新，至此完成本地控制。