基于Meter BUS的數據采集裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種基于Meter BUS的數據采集裝置及方法，其為嵌入式儀表網關，包括網關CPU：用于向Meter BUS發送模塊發送指令信息，控制數據采集工作的實施，并對Meter BUS接收模塊傳回的數據進行匯總和處理；Meter BUS發送模塊：用于接收網關CPU的指令信息，將標準數字量數據轉換成符合Meter BUS協議的數據向儀表端發送；Meter BUS接收模塊：接收儀表端發送的符合Meter BUS協議的數據，并將該數據轉換成標準的數字量數據傳送至網關CPU，優選還包括Meter BUS保護模塊和通訊模塊。本發明專利技術中裝置和對應的方法，通過數據發送，數據接收、過載保護等，可以保證Meter BUS主站正常穩定運行，并且在任何負載節點出現過流等故障時，及時報警，并保護主站端設備不出現損壞，填補了當前的技術空白。

Data acquisition device and method based on meter bus

【技術實現步驟摘要】
基于MeterBUS的數據采集裝置及方法
本專利技術屬于工業儀表數據采集領域，涉及遠程無線/有線抄表，具體涉及一種基于MeterBUS的數據采集裝置及方法。
技術介紹
傳統的三表(電表、水表、燃氣表)需要抄表人員定期親自抄取數據，這樣的抄表方式誤差大、工作量大，而且人為的錯誤會給相關公司和用戶帶來極大不便。智能抄表系統是將計算機技術、現代通信技術、以及嵌入式技術相結合，實現對流量計量儀(電表、水表、燃氣表等)的數據的遠程抄收和管理的技術。智能抄表系統實現了數據自動采集、定時發送和實時監控，節省了時間、人力、物力，提高了工作效率。Meter-Bus是一種儀表總線技術，主要應用于水表、氣表和燃氣表等消耗測量儀表的組網。Meter-Bus是專為“三表”抄表系統設計的總線協議，采用一主多從的結構。所有的從機并聯在總線上，通過總線實現主從間的通信，并獲得工作的電能。總線僅由一對雙絞線構成，工作電壓為24V，由Meter-Bus主機提供。下行通信采用電壓調制方式，上行通信采用電流調制的方法。MeterBUS分為主站端和儀表端解決方案，這兩種方案組成了完整的MeterBUS解決方案，實現設備與儀表之間的完整協議。如圖1，是一套完整的MeterBUS應用架構圖，一個主站可以連接多個儀表；其中，主站是指用于管理收集到的儀表數據的單元。檢索發現，在儀表端，TI等主流芯片公司，有完整的集成芯片解決方案；但是主站端的設計，相對儀表端來說是較為復雜的，以目前的研究來看，市面上并沒有公開完整的解決方案，包括采用集成電路的方式實施主站端的實現，以達到MeterBUS儀表端和主站端信息的傳輸和處理。因此，針對目前市場的技術現狀，有必要提供一套解決方案，構建通用型主站端，實現MeterBUS儀表端和主站端信息傳輸，以填補現有技術的空缺。
技術實現思路
為了解決現有技術中存在的上述問題，本專利技術人進行了銳意研究，提供了一套行之有效的解決方案，包括數據發送，數據接收、到過載保護等，可以保證MeterBUS主站正常穩定運行，并且在任何負載節點出現過流等故障時，及時報警，并保護主站端設備不出現損壞，填補了目前的技術空白，從而完成本專利技術。本專利技術的目的在于提供以下技術方案：(1)一種基于MeterBUS的數據采集裝置，該裝置為嵌入式儀表網關，包括以下模塊：網關CPU：其用于向MeterBUS發送模塊發送指令信息，控制數據采集工作的實施，并對MeterBUS接收模塊傳回的數據進行匯總和處理；MeterBUS發送模塊：其用于接收網關CPU的指令信息，將標準數字量數據轉換成符合MeterBUS協議的數據向儀表端發送；MeterBUS接收模塊：其接收儀表端發送的符合MeterBUS協議的數據，并將該數據轉換成標準的數字量數據傳送至網關CPU。(2)一種基于MeterBUS的數據采集方法，該方法包括以下步驟：步驟1)，通過網關CPU向MeterBUS發送模塊發送指令信息，控制數據采集工作的啟動或停止，并對MeterBUS接收模塊傳回的數據進行匯總和處理；步驟2)，MeterBUS發送模塊接收網關CPU的指令信息，將標準數字量數據轉換成符合MeterBUS協議的數據向儀表端發送；步驟3)，通過MeterBUS接收模塊接收儀表端發送的符合MeterBUS協議的數據，并將該數據轉換成標準的數字量數據傳送至網關CPU。與現有技術相比，本專利技術提供的一種基于MeterBUS的數據采集裝置及方法，具有以下有益效果：(1)本專利技術提出的MeterBUS主站實現方案，主要分為發送、接收和保護三個部分，每個部分均沒有采用獨立的模塊化設計，也沒有采用集成芯片的設計，不僅節約了成本，也更有利于該主站方案的通用化實施；(2)本專利技術提供了將電表信息采集到云端的完整解決方案，在電表不進行大批量升級的情況下，使用本專利技術所提出的方案，可以非常經濟的將既有的電表升級為智能電表，進行遠程采集和控制。本專利技術可以最多連接不超過64個符合MeterBUS協議的電表，這也大大增加了此方案的經濟性。按照圖1所示的方式連接64個符合MeterBUS協議的電表，以10Kbps的速率通訊，所有通訊數據均可以正常發送和接收。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例，下面將對描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。圖1示出MeterBUS應用架構圖；圖2示出本專利技術一種優選實施方式中基于MeterBUS的數據采集裝置；圖3示出本專利技術一種優選實施方式的MeterBUS發送模塊的電路結構圖；圖4示出本專利技術一種優選實施方式的MeterBUS接收模塊的電路結構圖；圖5示出本專利技術一種優選實施方式的MeterBUS保護模塊的電路結構圖；圖6示出本專利技術一種優選實施方式的基于MeterBUS的數據采集方法；圖7示出MeterBUS保護模塊的過電壓/過電流保護流程；圖8示出MeterBUS發送模塊的信息發送流程；圖9所示MeterBUS接收模塊的信息接收流程。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本專利技術作進一步的詳細說明。如圖2所示，本專利技術的目的之一在于，提供一種基于MeterBUS的數據采集裝置，該數據采集裝置為嵌入式儀表網關，包括以下模塊：網關CPU：其用于向MeterBUS發送模塊發送指令信息，控制數據采集工作的實施，并對MeterBUS接收模塊傳回的數據進行匯總和處理；其中，該指令信息包括：抄表指令、停止抄表指令、控制閥門通斷、讀表計地址、讀表計數據等；對MeterBUS接收模塊傳回的數據進行處理：包括計費處理、信息篩選、信息存儲等。MeterBUS發送模塊：其用于接收網關CPU的指令信息，將標準數字量數據轉換成符合MeterBUS協議的數據向儀表端發送；MeterBUS接收模塊：其接收儀表端發送的符合MeterBUS協議的數據，并將該數據轉換成標準的數字量數據傳送至網關CPU。本專利技術中，儀表端通常通過現有的集成芯片(如TI芯片公司生產的TSS721A芯片)實現儀表數據的采集，儀表芯片通過MeterBUS總線與MeterBUS發送模塊和MeterBUS接收模塊進行信息傳輸，實現儀表端與嵌入式儀表網關的雙向通訊。本專利技術中，網關CPU與MeterBUS接收模塊或MeterBUS接收模塊之間的傳輸的數字量數據為二進制數字。MeterBUS發送模塊下傳的符合MeterBUS協議的數據以電壓調制方式實現；而儀表端發送至MeterBUS接收模塊的符合MeterBUS協議的數據以電流調制方式實現。由于數據的傳輸涉及電壓、電流等物理量信息，調制后的電壓或電流存在超出MeterBUS總線、MeterBUS發送模塊或者MeterBUS接收模塊安全電壓或電流的風險。為保證該嵌入式儀表網關的安全使用，所述嵌入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于Meter BUS的數據采集裝置，其特征在于，該數據采集裝置為嵌入式儀表網關，包括以下模塊：/n網關CPU：其用于向Meter BUS發送模塊發送指令信息，控制數據采集工作的實施，并對Meter BUS接收模塊傳回的數據進行匯總和處理；/nMeter BUS發送模塊：其用于接收網關CPU的指令信息，將標準數字量數據轉換成符合Meter BUS協議的數據向儀表端發送；/nMeter BUS接收模塊：其接收儀表端發送的符合Meter BUS協議的數據，并將該數據轉換成標準的數字量數據傳送至網關CPU。/n

【技術特征摘要】
1.一種基于MeterBUS的數據采集裝置，其特征在于，該數據采集裝置為嵌入式儀表網關，包括以下模塊：
網關CPU：其用于向MeterBUS發送模塊發送指令信息，控制數據采集工作的實施，并對MeterBUS接收模塊傳回的數據進行匯總和處理；
MeterBUS發送模塊：其用于接收網關CPU的指令信息，將標準數字量數據轉換成符合MeterBUS協議的數據向儀表端發送；
MeterBUS接收模塊：其接收儀表端發送的符合MeterBUS協議的數據，并將該數據轉換成標準的數字量數據傳送至網關CPU。


2.根據權利要求1所述的數據采集裝置，其特征在于，所述嵌入式儀表網關還包括MeterBUS保護模塊；
該MeterBUS保護模塊與MeterBUS發送模塊和MeterBUS接收模塊電連接，MeterBUS發送模塊傳輸的電壓信號通過MeterBUS保護模塊到達儀表端；MeterBUS接收模塊接收的電流信號經過MeterBUS保護模塊后獲得。


3.根據權利要求1所述的數據采集裝置，其特征在于，該嵌入式儀表網關包括通訊模塊，該通訊模塊可以是有線通訊模塊、無線通訊模塊、或者有線通訊模塊和無線通訊模塊兩者。


4.根據權利要求1所述的數據采集裝置，其特征在于，MeterBUS發送模塊的電路結構為如圖3所示。


5.根據權利要求1所述的數據采集裝置，其特征在于，MeterBUS接收模塊的電路結構為如圖4所示。


6.一種基于MeterBUS的數據采集方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
步驟1)，通過網關CPU向MeterBUS發送模塊發送指令信息，控制數據采集工作的啟動或停止，并對MeterBUS接收模塊傳回的數據進行匯總和處理；
步驟2)，MeterBUS發...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉克振，
申請(專利權)人：北京研華興業電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11