專利名稱：城市電網電纜環流監測數據管理中繼裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種城市電網電纜環流監測數據管理中繼裝置，屬于一種數據管理中繼裝置，應用于城市電纜環流監測數據的中繼。
背景技術：
城市電纜環流監測點比較分散，現場采集裝置受電源、安裝地點、通訊距離等條件的限制，無法儲存較大容量的數據及遠距離傳輸數據。需要一種中繼器把分散的數據集中處理遠傳到計算機分析管理系統，進行遠方數據監測與綜合分析。
發明內容本實用新型的目的是提供一種城市電網電纜環流監測數據管理中繼裝置，可近距離無線接收采集裝置的數據進行管理分類存儲，并通過GSM/GPRS網絡把數據傳送到遠方， 可以把分散的數據集中處理遠傳到計算機分析管理系統，進行遠方數據監測與綜合分析。本實用新型的技術方案是這樣實現的城市電網電纜環流監測數據管理中繼裝置，由CPU中央處理單元，無線射頻通訊單元、GSM/GPRS通訊單元，RS-485總線、太陽能供電電源等組成，其特征在于太陽能供電電源連接CPU中央處理單元，微處理器采用ATmega64 單片機，看門狗采用)(5043，LED顯示電路采用MAX7219，無線射頻通訊單元與CPU處理單元連接，GSM/GPRS通訊單元將數據傳送到遠方計算機系統，RS-485總線與CPU中央處理單元連接。所述的無線射頻通訊單元為無線通信選用NRF905單片無線收發器，NRF905單片無線收發器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段；由一個完全集成的頻率調制器，一個帶解調器的接收器，一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調節器組成。所述的RS-485總線與每個現場數據采集監測裝置串接。所述的GSM/GPRS通訊單元主要由射頻天線、內部Flash、GSM基帶處理器、匹配電源和一個40腳的Zip插座組成，其中GSM基帶處理器是核心部件，處理外部系統通過串口發送過來的AT指令，射頻天線部分實現信號的調制和解調，外部射頻信號與內部基帶處理器之間的信號轉換，匹配電源為處理器以及射頻部分提供所需的電源，對GSM模塊的操作使用GSM07. 05規定的AT指令集，單片機通過串行接口直接向GSM模塊下發AT命令，實現 GSM的短信息SMS的收發、查詢和管理，單片機發出的AT指令用來建立通信鏈路，AT指令集的命令格式幀都以AT開頭，“AT”或者“at”的前綴必須出現在每一個命令行的開始。本實用新型的積極效果是可分時或實時的接收現場采集數據，進行分類管理，不管監測反范圍大小均可有效的進行數據中繼傳送。
圖1為本實用新型的結構框圖。圖2為本實用新型的CPU單元原理圖。[0011]圖3為本實用新型的射頻通訊電路原理圖。圖4為本實用新型的GSM/GPRS通訊原理框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明如圖1所示，城市電網電纜環流監測數據管理中繼裝置，由CPU中央處理單元，無線射頻通訊單元、GSM/GPRS通訊單元，RS-485 總線、太陽能供電電源等組成，其特征在于太陽能供電電源連接CPU中央處理單元，CPU處理單元的微處理器采用AI~mega64單片機，看門狗采用)(5043，LED顯示電路采用MAX7219， 射頻通訊單元接與CPU處理單元連接，GSM/GPRS通訊單元將數據傳送到遠方計算機系統， RS-485總線與CPU中央處理單元連接。工作時，如圖1所示，中繼裝置分時或實時把采集的現場數據通過無線射頻通訊方式接收現場采集的數據，進行分類管理，如果變電站內或小范圍內監測管理可修選擇采用RS-485總線方式傳到計算機系統，較大范圍多個變電站電纜監測則采用GSM/GPRS無線通訊方式傳送到遠方計算機管理系統。如圖2所示，CPU處理單元主要由微處理器、鍵盤顯示電路、太陽能供電電源等組成，主要通過無線射頻通訊單元接收各采集點的數據并進行分類管理、存儲，由GSM/GPRS 無線網絡傳送到遠方計算機系統。無線射頻通訊單元由三部分組成接收現場采集裝置數據的無線射頻通訊電路、 變電站內數據傳送至計算機管理系統的RS485總線通訊、遠距離數據傳送到遠方計算機管理系統的GSM/GPRS模塊。無線射頻通訊電路傳輸距離為300米左右，完成與現場數據采集裝置的數據傳輸，原理接線圖如圖3所示。射頻通訊電路無線通信選用NRF905單片無線收發器，NRF905單片無線收發器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段。由一個完全集成的頻率調制器，一個帶解調器的接收器，一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調節器組成。其通信距離300米左右，nRF905 在正常工作前應由MCU先根據需要寫好配置寄存器，或是按照默認配置工作。發送數據時， MCU應先把nRF905置于待機模式(PWR_UP引腳為高、TRX_CE引腳為低)，然后通過SPI總線把發送地址和待發送的數據都寫入相應的寄存器中，之后把nRF905置于發送模式(PWR_ UP、TRX_CE和TX_EN全置高)，數據就會自動通過天線發送出去。若射頻配置寄存器中的自動重發位(AUT0_RETRAN)設為有效，數據包就會重復不斷地一直向外發，直到MCU把TRX_ CE拉低，退出發送模式為止。為了數據更可靠地傳輸，建議多使用此種方式。接收數據時， MCU先在nRF905的待機模式中把射頻配置寄存器中的接收地址寫好，然后置其于接收模式 (PWR_UP =1、TRX_CE=1、TX_EN=0)，nRF905就會自動接收空中的載波。若收到地址匹配和校驗正確的有效數據，DR引腳會自動置高，MCU在檢測到這個信號后，可以改其為待機模式， 通過SPI總線從接收數據寄存器中讀出有效數據。RS-485總線根據現場實際情況在變電站內或小范圍電纜環流監測數據可采用 RS-485總線的方式傳輸數據，每個現場數據采集監測裝置串接在總線上，遠方計算機系統按照對應的地址編號進行交換數據及信息，RS-485總線技術成熟、組網簡單，可滿足現場的
實際需要。GSM/GPRS通訊單元由于現場數據采集監測裝較分散，數據管理中繼裝置離遠方計算機管理系統較遠，數據遠傳輸是關鍵，采用GSM/GPRS通訊方式很好的解決了此問題。 圖4所示的是本次所用GSM/GPRS模塊的內部結構圖，模塊主要由射頻天線、內部Flash、GSM 基帶處理器、匹配電源和一個40腳的Zip插座組成。其中GSM基帶處理器是核心部件，它的作用相當于一個協處理器，用來處理外部系統通過串口發送過來的AT指令。射頻天線部分主要實現信號的調制和解調，實現外部射頻信號與內部基帶處理器之間的信號轉換，匹配電源為處理器以及射頻部分提供所需的電源。對GSM模塊的操作使用GSM07. 05規定的AT指令集，單片機通過串行接口直接向 GSM模塊下發AT命令，就可以方便簡潔地實現GSM的短信息SMS的收發、查詢和管理。單片機發出的AT指令用來建立通信鏈路，AT指令集的命令格式幀都以AT開頭，“AT”或者“at” 的前綴必須出現在每一個命令行的開始。GSM/GPRS模塊采用法國Wavecom公司生產的雙頻GSM/GPRS通信模M06A。和同類產品相比，Q2406A模塊功耗低——空閑模式最大功耗為3mA，休眠狀態下最大功耗為 10 μ A。Q2406A模塊只需外擴一個SIM卡，通過UARTl和微處理器之間通信，UARTl的T)(D1 引腳和微處理器連接串行發送數據，UARTl的RXDl引腳和微處理器連接串行接收數據；微處理器應用GSM AT指令對模塊進行操作。當數據管理中繼裝置和上位機之間需要通訊時， 微處理器通過串口控制2406A發送和接收數據。
權利要求1.城市電網電纜環流監測數據管理中繼裝置，由CPU中央處理單元，無線射頻通訊單元、GSM/GPRS通訊單元，RS-485總線、太陽能供電電源等組成，其特征在于太陽能供電電源連接CPU中央處理單元，微處理器采用ATmega64單片機，看門狗采用)(5043，LED顯示電路采用MAX7219，無線射頻通訊單元與CPU處理單元連接，GSM/GPRS通訊單元將數據傳送到遠方計算機系統，RS-485總線與CPU中央處理單元連接。
2.根據權利要求1所述的城市電網電纜環流監測數據管理中繼裝置，其特征在于所述的無線射頻通訊單元為無線通信選用NRF905單片無線收發器，NRF905單片無線收發器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段；由一個完全集成的頻率調制器，一個帶解調器的接收器， 一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調節器組成。
3.根據權利要求1所述的城市電網電纜環流監測數據管理中繼裝置，其特征在于所述的RS-485總線與每個現場數據采集監測裝置串接。
4.根據權利要求1所述的城市電網電纜環流監測數據管理中繼裝置，其特征在于所述的GSM/GPRS通訊單元主要由射頻天線、內部Flash、GSM基帶處理器、匹配電源和一個40腳的Zip插座組成，其中GSM基帶處理器是核心部件，處理外部系統通過串口發送過來的AT 指令，射頻天線部分實現信號的調制和解調，外部射頻信號與內部基帶處理器之間的信號轉換，匹配電源為處理器以及射頻部分提供所需的電源，對GSM模塊的操作使用GSM07. 05 規定的AT指令集，單片機通過串行接口直接向GSM模塊下發AT命令，實現GSM的短信息 SMS的收發、查詢和管理，單片機發出的AT指令用來建立通信鏈路，AT指令集的命令格式幀都以AT開頭，“AT”或者“at”的前綴必須出現在每一個命令行的開始。
專利摘要本實用新型涉及一種城市電網電纜環流監測數據管理中繼裝置，其特征在于太陽能供電電源連接CPU中央處理單元，微處理器采用ATmega64單片機，看門狗采用X5043，LED顯示電路采用MAX7219，射頻通訊單元接與CPU處理單元連接，GSM/GPRS通訊單元將數據傳送到遠方計算機系統，RS-485總線與CPU中央處理單元連接；其可近距離無線接收采集裝置的數據進行管理分類存儲，并通過GSM/GPRS網絡把數據傳送到遠方，可以把分散的數據集中處理遠傳到計算機分析管理系統，進行遠方數據監測與綜合分析。可分時或實時的接收現場采集數據，進行分類管理，不管監測反范圍大小均可有效的進行數據中繼傳送。
文檔編號G08C17/02GK202120436SQ20112026775
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月27日 優先權日2011年7月27日
發明者張喜林, 李國慶, 王振浩, 辛業春 申請人:吉林省電力有限公司長春供電公司