[發明專利]一種電力寬帶入戶終端系統

在審

• 申請號: 201710682284.0
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107612591A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 覃柳思
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: H04B3/54
• 分類號: H04B3/54;G08C19/00;H04L29/08
• 代理公司: 廣西南寧明智專利商標代理有限責任公司45106
• 代理人: 農勁風

1.一種電力寬帶入戶終端系統，其特征是：由智能電表、電源轉換模塊、交換機模塊、主控板模塊、電力貓模塊及相關線路組成；

所述智能電表設有火線和零線的輸入接口和輸出接口以及RS485接口，智能電表的RS485接口通過RS485總線與主控板模塊相連接以進行雙向數據交換；智能電表實時測量并顯示電量讀數，通過RS485總線接收主控板模塊的指令并將電量讀數上傳給主控板模塊；

所述電源轉換模塊的輸入端設有火線和零線分別與智能電表的火線和零線的輸出接口相連接，電源轉換模塊的輸出端分別連接主控板模塊和交換機模塊為其供電；

所述交換機模塊采用一個3口千兆交換機模塊進行構建，其具有3個10/100/1000Mbps自適應 RJ45端口，其中第一個RJ45端口連接外部網絡，實現對外的網絡通信功能；第二個RJ45端口連接電力貓模塊，將外部網絡通過電力貓模塊進行轉換，將上網的信道轉移到電力線上；第三個RJ45 端口連接主控板模塊，外部網絡通過主控板模塊與智能電表實現雙向數據信息交換；

所述電力貓模塊采用常規電力貓內部模塊進行構建，電力貓模塊的火線和零線的接口分別設有火線和零線連接至智能電表的火線和零線的輸出接口，電力貓模塊的RJ45 端口設有網線與交換機模塊的第二個RJ45 端口相連接；電力貓模塊將從交換機模塊傳輸過來的外部網絡信號調制到室內的電力線上；

所述主控板模塊集成了以太網模塊、電源接口模塊、指示燈模塊、MCU模塊；以太網模塊采用USR-TCP232-E2嵌入式以太網模塊，其內部集成了WEB服務器功能，其網絡接口端設有網線連接交換機模塊的第三個RJ45 端口，其信號端連接到MCU模塊；電源接口模塊承接電源轉換模塊的供電，進而轉換成多種電壓接口為主控板模塊進行供電；指示燈模塊設有2個工作指示燈和一組多彩指示燈，指示燈模塊與MCU模塊相連接并由工作指示燈對整個主控板模塊的工作狀態進行指示；MCU模塊由STM32系列芯片及外圍電路構成，其作為整個主控板模塊的主控部分，其設有RS485接口并通過RS485總線與智能電表的RS485接口相連接；

所述主控板模塊與智能電表的通信規約設置為：

1）、字節格式

每字節含8 位二進制碼，傳輸時加上一個起始位（0）、一個偶校驗位和一個停止位（1），共11 位，D0 是字節的最低有效位，D7 是字節的最高有效位，先傳低位，后傳高位；

2）、幀格式

幀格式中的校驗碼部分按照以下算法生成：

（1）將幀起始符的數據一直到幀數據域的全部數據按照0和1的二進制序列進行排列，形成一長串由0與1組成的序列，記為K；

（2）設置以下幾組數：a、1011；b、1001 10；c、1101 0011；d、1101 0011 10；f、1011 1111 1101 ；g、1011 1110 0011 0101；

（3）將序列K與a至f中的任意序列進行異或運算，具體選擇哪一個序列根據實際通信速率、對錯誤的容忍度進行確定，然后在運算結果中再加入8bit的奇偶校驗位，將整個總的需要序列放入校驗位中作為整體校驗數據；

3）、幀格式數據域部分

在幀格式數據域的末尾，添加一個數字，這個數字為數據域所有數字的和，計算方法為：調用主控板模塊中MCU模塊的N個加法單元，每個加法單元只把兩個數相加，然后輸出這兩個數的和，再調用N/2個加法單元，將前述的數字和以兩個為一組，進行相加，輸出和，進而再調用N/4個加法單元，重復以上步驟，最后得出一個數字和；

所述主控板模塊的控制工作流程包括數據上行和數據下行兩個部分，具體如下：

（1）數據上行工作流程

a）各模塊上電、初始化；

b）MCU模塊檢查智能電表模塊、電源轉換模塊、交換機模塊、電力貓模塊、以太網模塊是否正常，如果發現異常，指示燈模塊指示故障；

c）MCU模塊通過RS485接口讀取智能電表的數據信息，數據信息包括但不限于用電量、剩余電量、有功功率、無功功率、諧波情況、電能質量的信息，如果發現異常，指示燈模塊指示故障；

d）MCU模塊將得到的數據信息按照主控板模塊與智能電表的通信規約的格式進行整合，并加入校驗碼，再上傳至以太網模塊，由以太網模塊經交換機模塊將數據上傳到電網公司服務器和以太網模塊內部指向的WEB服務器；

e）電網公司可通過電網公司服務器遠程讀取智能電表采集的用戶用電信息，同時用戶可通過電腦在瀏覽器中輸入WEB服務器地址，從網頁查看智能電表采集的用戶用電信息；

（2）數據下行工作流程

a）各模塊上電、初始化；

b）MCU模塊檢查智能電表模塊、電源轉換模塊、交換機模塊、電力貓模塊、以太網模塊是否正常，如果發現異常，指示燈模塊指示故障；

c）在MCU模塊中設置偵聽數據的IP地址和相應的端口號；

d）電網公司服務器發出指令數據經過交換機傳入以太網模塊，再由以太網模塊將數據發送給MCU模塊，MCU模塊控制要偵聽的數據，如果遇到需要偵聽的數據，將其解析，分析其控制指令，并傳輸至智能電表和以太網模塊內部指向的WEB服務器上，如MCU模塊長時間偵聽不到數據，指示燈模塊指示故障；

e）MCU模塊通過RS485接口將控制指令傳輸至智能電表，智能電表執行控制指令；用戶可通過電腦在瀏覽器中輸入WEB服務器地址，從網頁查看電網公司傳來的信息。