一种基于HPLC与HRF双模式混合路由组网的通信系统的制作方法

一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统
技术领域
1.本发明涉及电力信息采集技术领域，尤其涉及一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统。


背景技术：

2.在电力信息采集系统中，通信单元作为数据采集的核心单元，其通信性能的差异会对通信效果产生巨大的影响。双模通信单元采用高速电力线载波(hplc，high-speedpowerlinecarrier)和高速无线(hrf，high-speed radiofrequency)两种通信方式作为信号的传输载体，通过有线和无线通信相结合的方式实现混合组网，实现电力信息采集信息的上传以及控制指令的下发。
3.电力信息采集系统中，包括各种类型的电力信息采集设备，如智能电表、采集器、集中器、手持采集设备、上位机设备等，这些设备处于不同的工作环境及网络环境中，基于现有双模通信装置进行组网难以适应不同工作环境的需要，容易影响整个系统的稳定性和可靠性。
4.在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
5.电力信息采集系统中，基于现有双模通信装置进行组网难以适应不同工作环境的需要，容易影响整个系统的稳定性和可靠性。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，以解决现有技术中存在的电力信息采集系统中，基于双模通信装置进行组网难以适应不同工作环境的需要，容易影响整个系统的稳定性和可靠性的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
7.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
8.本发明提供的一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，通过hplc、hrf进行上位机、扩展设备、多种电力信息采集设备之间的组网通信，所述上位机、扩展设备、多种电力信息采集设备构成不同功能的通信节点；所述上位机用于配置所述通信系统，并获取所述电力信息采集设备采集的用电信息，所述扩展设备用于获取所述电力信息采集设备的环境信息及其采集的用电信息，所述电力信息采集设备用于采集各种电力信息；所述上位机、电力信息采集设备之间以及不同的所述电力信息采集设备之间均通过hplc和/或hrf通信连接，所述扩展设备、多种电力信息采集设备之间通过低功耗无线通信协议连接。
9.优选的，所述通信节点包括中心节点、感知双模节点、双模节点、单模节点、常供电无线节点、低功耗无线节点和扩展节点。
10.优选的，所述扩展设备、电力信息采集设备之间通过lora、nb-iot、蓝牙、zigbee中的任意一种或多种通信协议连接。
11.优选的，不同的所述电力信息采集设备之间还通过场域电力线载波通信连接。
12.优选的，所述通信系统还包括调试设备，所述调试设备与上位机通过rs485总线连接，用于进行所述通信系统的调试。
13.优选的，所述电力信息采集设备包括电能表、采集器、集中器、电压互感器和电流互感器。
14.优选的，所述hplc的载波频率为0.7～12mhz，通过ofdm方式调制；所述hrf的工作频率为470～510mhz，通过gfsk方式调制。
15.优选的，所述通信系统通过射频通信模块进行hrf通信，所述射频通信模块包括控制器、射频芯片、sram存储器和flash存储器；所述控制器与所述sram存储器、flash存储器连接；所述控制器通过rfirq引脚、rfcko引脚、rfdio引脚、rfsdio引脚、rfsck引脚、rfscs引脚与所述射频芯片连接。
16.优选的，所述射频通信模块还包括仿真调试接口、数据收发引脚、收发指示灯和电源指示灯；所述仿真调试接口通过swdio引脚、swclk引脚与所述控制器连接，所述数据收发引脚通过txd3引脚、rxd3引脚与所述控制器连接；所述收发指示灯通过rftled引脚、rfrled引脚与所述控制器连接，所述电源指示灯通过pled1引脚、pled2引脚与所述控制器连接。
17.优选的，所述射频芯片通过rfi引脚、rfo引脚连接射频天线，所述射频天线为sma天线。
18.实施本发明上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：
19.本发明通过hplc与hrf双模式混合路由组网，上位机、扩展设备、多种电力信息采集设备等组成一张网，可实现地域全覆盖，大大增强了电力信息采集的覆盖能力，同时，这张网还可以通过现有的低功耗无线通信协议适应各种传感设备的接入，实现即插即用，可大大拓展整个系统的功能，从而整个系统更能适应不同通信节点的工作环境需要，提高了系统的稳定性和可靠性。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：
21.图1是本发明实施例的一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统示意图；
22.图2是本发明实施例的射频通信模块的控制器电路图；
23.图3是本发明实施例的射频通信模块的数据收发接口电路图；
24.图4是本发明实施例的射频通信模块的sram存储器的电路图；
25.图5是本发明实施例的射频通信模块的flash存储器的电路图；
26.图6是本发明实施例的射频通信模块的射频芯片电路图；
27.图7是本发明实施例的射频通信模块的收发指示灯与电源指示灯电路图；
28.图8是本发明实施例的射频通信模块的仿真调试接口电路图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本发明可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
32.实施例一：
33.如图1所示，本发明提供了一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，通过hplc、hrf进行上位机、扩展设备、多种电力信息采集设备之间的组网通信，上位机、扩展设备、多种电力信息采集设备(即不同功能类型的电力信息采集设备)构成不同功能的通信节点，通过电力线载波、微波两种方式通信，并将上位机、扩展设备、多种电力信息采集设备组成混合路由，全部设备组成一张网，可实现地域全覆盖，大大增强了电力信息采集的覆盖能力。上位机用于配置通信系统，如整个网络初始化、网络拓扑结构、网络中各个节点的信息查看等，并获取电力信息采集设备采集的用电信息。扩展设备用于获取电力信息采集设备的环境信息及其采集的用电信息，环境信息可为电力信息采集设备的工作温度、湿度等，采集的用电信息可为电能计量信息、电流信息等。电力信息采集设备用于采集各种电力信息，不同类型的电力信息采集设备采集的电力信息各有不同，如为抄表所需的电能表的电能信息等。上位机、电力信息采集设备之间以及不同的电力信息采集设备之间均通过hplc和/或hrf通信连接，即上位机、电力信息采集设备之间以及不同电力信息采集设备之间的连接关系均包括电力线载波、无线连接和电力线无线双模连接三种，可根据工作环境的需要进行选择，从而配置更为灵活。扩展设备、多种电力信息采集设备之间通过低功耗无线通信协议连接，低功耗无线通信协议为现有的通信协议，便于实现多种扩展设备的兼容。本发明通过hplc与hrf双模式混合路由组网，上位机、扩展设备、多种电力信息采集设备等组成一张网，可实现地域全覆盖，大大增强了电力信息采集的覆盖能力，同时，这张网还可以通过现有的低功耗无线通信协议适应各种传感设备的接入，实现即插即用，可大大拓展整个系统的功能，从而整个系统更能适应不同通信节点的工作环境需要，提高了系统的稳
定性和可靠性。
34.作为可选的实施方式，如图1所示，通信节点包括中心节点、感知双模节点、双模节点、单模节点、常供电无线节点、低功耗无线节点和扩展节点。上位机形成中心节点，中心节点负责路由汇聚节点和末端感知节点的接入管理、路由维护和资源分配，还可通过远程通信网与配电主站进行数据传输交互；电力信息采集设备形成感知双模节点(通过hplc、hrf两种方式通信，通常安装于电表中，适合对功率要求不高的设备，需要常供电、数据量大)、双模节点(通过hplc、hrf两种方式通信)、单模节点(通过hplc或hrf通信)、常供电无线节点(通过hrf通信，适用于与中心节点有物理隔离且无法通过电力线载波传输的设备，常用于变压器高压侧无线ct，需要常供电，数据量一般)、低功耗无线节点(通过hrf通信)；扩展设备形成扩展节点，可形成末端的感知节点。
35.作为可选的实施方式，如图1所示，扩展设备、电力信息采集设备之间通过lora、nb-iot、蓝牙、zigbee中的任意一种或多种通信协议连接。扩展设备既可以用于兼容现有的通信协议，可实现快速接入，便于快速进行扩展设备、电力信息采集设备之间信息交互，同时低功耗确保了扩展设备可长期持续工作。扩展设备形成的扩展节点一般位于整个通信系统的末端，当然扩展节点还可以根据需要连接其他设备。扩展设备可为一些采集环境信息用的传感器，也可为手持设备用于读取相邻电力信息采集设备获取的电力信息。
36.作为可选的实施方式，如图1所示，不同的电力信息采集设备之间还通过场域电力线载波通信连接，场域电力线载波适用于地理位置较近的通信节点之间的通信，从而可进一步提高系统系统的健壮性和可靠性。
37.作为可选的实施方式，如图1所示，通信系统还包括调试设备，调试设备与上位机通过rs485总线连接，用于进行通信系统的调试，rs485总线通用性好，便于对系统进行维护更新，提高系统的健壮性。
38.作为可选的实施方式，电力信息采集设备包括电能表、采集器、集中器、电压互感器和电流互感器，用力采集电网工作过程中的各种电力信息。
39.作为可选的实施方式，hplc的载波频率为0.7～12mhz，通过ofdm方式调制，ofdm实现了再噪声信道传输大量数据，便于通过电力线进行电力信息传输；hrf的工作频率为470～510mhz，通过gfsk方式调制，进行微功率无线传输，gfsk调制解调方式具有抗干扰能力强，传输距离远的特征，可应复杂的工作环境。
40.作为可选的实施方式，如图2-图8所示，通信系统通过射频通信模块进行hrf通信，射频通信模块包括控制器、射频芯片、sram存储器和flash存储器；控制器与sram存储器(型号优选为js7164su16bsp-70lfi，用于存储系统程序、用户程序及工作数据)、flash存储器连接(型号优选为pn25f16b，用于存储非易失性数据)；控制器通过rfirq引脚、rfcko引脚、rfdio引脚、rfsdio引脚、rfsck引脚、rfscs引脚与射频芯片连接。
41.作为可选的实施方式，如图3、图7、图8所示，射频通信模块还包括仿真调试接口、数据收发接口、收发指示灯和电源指示灯；仿真调试接口通过swdio引脚、swclk引脚与控制器连接，便于进行射频通信模块的调试。数据收发接口通过txd3引脚、rxd3引脚与控制器连接，并可通过9pin的接头与外部设备连接实现通信；收发指示灯通过rftled引脚、rfrled引脚与控制器连接，用于对收发状态进行提示，电源指示灯通过pled1引脚、pled2引脚与控制器连接，用于对工作状态进行提示。
42.作为可选的实施方式，如图6所示，射频芯片通过rfi引脚、rfo引脚连接射频天线，射频天线为sma天线，便于进行安装。
43.实施例仅是一个特例，并不表明本发明就这样一种实现方式。
44.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，其特征在于，通过hplc、hrf进行上位机、扩展设备、多种电力信息采集设备之间的组网通信，所述上位机、扩展设备、多种电力信息采集设备构成不同功能的通信节点；所述上位机用于配置所述通信系统，并获取所述电力信息采集设备采集的用电信息，所述扩展设备用于获取所述电力信息采集设备的环境信息及其采集的用电信息，所述电力信息采集设备用于采集各种电力信息；所述上位机、电力信息采集设备之间以及不同的所述电力信息采集设备之间均通过hplc和/或hrf通信连接，所述扩展设备、多种电力信息采集设备之间通过低功耗无线通信协议连接。2.根据权利要求1所述的一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，其特征在于，所述通信节点包括中心节点、感知双模节点、双模节点、单模节点、常供电无线节点、低功耗无线节点和扩展节点。3.根据权利要求1所述的一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，其特征在于，所述扩展设备、电力信息采集设备之间通过lora、nb-iot、蓝牙、zigbee中的任意一种或多种通信协议连接。4.根据权利要求1所述的一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，其特征在于，不同的所述电力信息采集设备之间还通过场域电力线载波通信连接。5.根据权利要求1所述的一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，其特征在于，所述通信系统还包括调试设备，所述调试设备与上位机通过rs485总线连接，用于进行所述通信系统的调试。6.根据权利要求1所述的一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，其特征在于，所述电力信息采集设备包括电能表、采集器、集中器、电压互感器和电流互感器。7.根据权利要求1所述的一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，其特征在于，所述hplc的载波频率为0.7～12mhz，通过ofdm方式调制；所述hrf的工作频率为470～510mhz，通过gfsk方式调制。8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，其特征在于，所述通信系统通过射频通信模块进行hrf通信，所述射频通信模块包括控制器、射频芯片、sram存储器和flash存储器；所述控制器与所述sram存储器、flash存储器连接；所述控制器通过rfirq引脚、rfcko引脚、rfdio引脚、rfsdio引脚、rfsck引脚、rfscs引脚与所述射频芯片连接。9.根据权利要求8所述的一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，其特征在于，所述射频通信模块还包括仿真调试接口、数据收发引脚、收发指示灯和电源指示灯；所述仿真调试接口通过swdio引脚、swclk引脚与所述控制器连接，所述数据收发引脚通过txd3引脚、rxd3引脚与所述控制器连接；所述收发指示灯通过rftled引脚、rfrled引脚与所述控制器连接，所述电源指示灯通过pled1引脚、pled2引脚与所述控制器连接。10.根据权利要求8所述的一种基于hplc与hrf双模式混合路由组网的通信系统，其特征在于，所述射频芯片通过rfi引脚、rfo引脚连接射频天线，所述射频天线为sma天线。

技术总结
本发明公开一种基于HPLC与HRF双模式混合路由组网的通信系统，涉及电力信息采集技术领域，解决现有双模通信电力信息采集系统难以适应不同工作环境需要，容易影响系统稳定性和可靠性的技术问题。该系统通过HPLC、HRF进行上位机、扩展设备、多种电力信息采集设备之间的组网通信；所述上位机、电力信息采集设备之间以及不同的所述电力信息采集设备之间均通过HPLC和/或HRF通信连接，所述扩展设备、多种电力信息采集设备之间通过低功耗无线通信协议连接。本发明通过HPLC与HRF双模式混合路由组网，上位机、扩展设备、多种电力信息采集设备组成一张网，实现地域全覆盖，从而提高了系统的稳定性和可靠性。稳定性和可靠性。稳定性和可靠性。


技术研发人员：索永成
受保护的技术使用者：辽宁巴图鲁能源科技有限公司
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/9/19