一種具有校時功能的數據采集器的制作方法

本發(fā)明涉及一種數據采集器，尤其是一種具有校時功能的數據采集器。

背景技術：

對終端設備數據進行采集、遠傳是大型物聯網基本要求，而終端設備數據中通常要包括實時時鐘信息，終端設備的實時時鐘信息通常是由一顆時鐘芯片來提供，雖然這顆時鐘芯片的精度指標都比較高，一天0.5s的允許誤差，但在長期運行的情況下，累計的誤差還是會超出允許的范圍，現實物聯網中，終端設備種類繁多，使用環(huán)境各異，難以保證不斷電，當該時鐘芯片電源失效或丟失，就會造成實時時鐘的紊亂、丟失，數據采集裝置就無法獲取到終端設備的完整準確的數據信息。

為解決上述問題，就需要對終端設備不斷地校時。目前校時方式主要有網絡校時、GPS校時、電波校時和基站校時。網絡校時使用的是網絡通道，需要設備支持互聯網，低端或小型的終端設備使用困難，此外，網絡校時還存在一定的延時，所以實時時鐘精度依賴于這個網絡通道的延時。GPS校時精度雖然很高，但由于是衛(wèi)星信號落到地面，其信號強度已被大幅衰減，所以對障礙物穿透能力弱，只能在空曠的地方使用，室內或有屏蔽的地方就無法使用，且接收GPS信號，需要專用設備，從而產生一定的成本。電波校時技術較GPS校時相對簡易，授時精度高，在諸多領域中漸漸體現出優(yōu)越性，符合未來計時發(fā)展趨勢。但電波校時開放地區(qū)有限，同時需要專用的接收芯片。相對于前三種校時方式，基站校時更具實用性?；臼菬o線電臺站的一種形式，是指在一定的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動通信交換中心，與移動終端之間進行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺?；境诉M行收發(fā)信息交換信號外，還會廣播一個攜帶時間的信號，接收這個信號就可以獲得實時時鐘。

目前手機基站信號有GSM，CDMA，WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA等等，GSM屬于2G技術，CDMA屬于2.5G技術，后面3種則是屬于3G技術，無論2G還是3G無線技術，都要求有嚴格的數據流同步來保證各個基站間的可靠信號傳輸。由于CDMA2000無線技術對同步的要求最為嚴格，規(guī)定時鐘漂移不能超過每24小時7.5微妙，而GSM網絡則要求相對較松，規(guī)定時鐘漂移不能超過24小時4.3毫秒。CDMA為了要達到這種水平的可靠同步，利用了GPS使基站之間時鐘嚴格同步，所以所有的CDMA的時間都是GPS時間確定，具有很高的精確度，這樣聯網的所有CDMA通信系統的基站的時間都是一致的。CDMA2000移動通信網絡中所有基站以全球定位系統（ GPS）時標作為時鐘基準，工作在同一個系統時鐘上。通過接收/解調前向鏈路信號中的導頻信道和同步信道，可以提取授時信息，與 CDMA2000系統時鐘保持同步，從而獲取高精度秒脈沖和本地時間。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是，在傳統數據采集器中增加基站校時電路，通過采集器與終端設備之間建立的數據通道，適時對各終端設備提供實時時鐘，同時采集到各終端設備的完整數據信息。

為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案是：提供一種帶校時功能的數據采集器，其構成包括有數據采集單元與校時單元，數據采集單元與校時單元通過數據總線連接并通訊，校時單元構成包括：天線、射頻接收電路、模數轉換電路、電源管理電路、數字信號處理（DSP）電路、存儲器以及溫度補償晶振（TCXO），天線接收到臨近基站信號，將射頻信號輸入至射頻接收電路，射頻接收電路將射頻信號變頻成模擬基帶信號，并輸入至模數轉換電路，模數轉換電路將模擬基帶信號轉變成數字信號，并輸入至數字信號處理電路，數字信號處理電路解析出本地時間并暫存到存儲器中，數據采集單元通過總線定時從存儲器中獲取校時單元內的實時時鐘，并若干種通訊方式、通訊協議將實時時鐘信息傳輸給終端設備，完成校時。

在上述技術方案中，所述基站信號選取CDMA。因為CDMA網絡的無線信號受天氣影響小、能滿足室內覆蓋。

在上述技術方案中，所述數據采集單元通過485總線方式或無線（RF）方式或電力線載波（PLC）方式與終端設備傳輸通訊。

本發(fā)明優(yōu)點：

1、充分利用基站實時時鐘信號易獲取，不受地形地物影響的特點，從而可以低成本、高可靠的得到實時時鐘信號，采用傳統手機信號獲取方式即可；

2、借助數據采集器與終端設備之間已建立的數據通道，使眾多終端設備實時時鐘的校對問題轉變成其數據傳輸鏈上一層數據采集器時鐘校對問題，從而大大簡化了終端設備時鐘校對。

3、選擇使用CDMA制式，能在保證所獲取實時時鐘精確度的前提下，降低構建成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具有校時功能數據采集器原理框圖。

圖2是智能電能表數據遠傳系統構成示意圖。

圖3是實施例校時單元的電原理圖。

以上附圖中，1是具備時鐘校對功能的數據采集器，2是終端設備，3是通訊連接，11是時鐘校對單元，12是數據總線，13是采集單元，111是天線輸入，112是射頻接收電路，113是模數轉換電路，114是電源管理電路，115是電源輸入，116是數字信號處理器，117是存儲器，118是溫度補償晶體振蕩器，21是集中器，22是通訊連接，23是具有校時功能的數據采集器，24是通訊連接，25是電能表，31是天線，32是射頻接收放大器，33是聲表面波濾波器，34是鎖相回路或鎖相環(huán)，35是模擬數字轉換器，36是數字信號處理器，37是通用異步收發(fā)傳輸器，38是溫度補償時鐘發(fā)生器。

具體實施方式

實施例一

本實施例給出了具有校時功能數據采集器在電能表數據采集遠傳系統中實際應用。

目前，在電能表數據采集遠傳系統（如附圖2所示）中，數據通訊方式是，采集器23通過通訊連接24定期讀取每只電能表25的數據信息并保存，集中器21再通過通訊連接22讀取采集器23內數據，完成抄表遠傳過程。電能表數據采集器23是位于眾多智能電能表25上一層數據傳輸節(jié)點裝置，目前采集器23的功能是按更上一層數據集中器21所設置的采集周期自動采集電能表數據，但當電能表25的時鐘發(fā)生故障時，如時鐘丟失故障，由于傳統采集器本身沒有實時時鐘，無法對電能表25校時，造成電能表25在錯誤的時鐘下工作，導致采集并上傳到上一層數據集中器中的計費數據錯誤。采集器就無法將電能表的用電數據采集并上傳到上一層數據集中器。目前廣泛使用的智能電能表都自帶實時時鐘，該實時時鐘電路靠獨立電池供電，以保證電網斷電情況下，該實時時鐘電路憑此貯能電池而繼續(xù)提供電能，仍然能保持實時時鐘信號，一旦電網恢復供電，電能表立即恢復正常工作。但是，由于電能表實時時鐘的貯能電池存在使用壽命，當該貯能電池臨近失效，電能表的實時時鐘即會丟失、紊亂、歸零，這樣，就會直接影響到該電能表的分時計費、數據遠傳等功能。針對這一現實問題，采用一一更換各電能表實時時鐘貯能電池的辦法近乎不可能，只能及時地對電能表實時時鐘進行校對，從而彌補電能表數據信息的不完整。

本實施例用具有校時功能的電能表數據采集器來替代傳統電能表采集器，具有校時功能的電能表數據采集器除了擁有數據采集功能外，同時具備了實時時鐘以及對電能表的校時功能。

附圖1給出了具有校時功能的數據采集器原理框圖，本實施例采集器校時單元采用工作在800MHz頻段，支持IS95/CDMA2000標準的基帶芯片，該芯片主要任務在于解調導頻信道和同步信道。

本實施例采集器工作原理及信號傳輸過程是：如附圖3所示，射頻接收電路工作于800MHz頻段，天線31輸入信號由該射頻接收放大器32內置低噪放大后，再經聲表面波濾波器33，將此射頻信號下變頻至模擬基帶信號，模擬數字轉換器35將模擬基帶信號轉換為數字信號，送入數字信號處理器36，數字信號處理器36將數字信號經過運算，解調出時標數據，暫存到存儲器中，采集單元處理器通過總線定時取校時單元內的標準時鐘，并按照通訊協議通過485總線傳輸給電能表，完成對電能表時鐘的校時過程。

當電能表數據采集遠傳系統電網供電正常，但某些電能表時鐘電路的電池失效，此時，電能表讀取采集器版本號，此目的是檢查具有校時功能的采集器是否存在，通訊線路是否正常。如果采集器存在，通訊正常，再查詢網絡狀態(tài)，此目的是檢查采集器是否已經注冊上基站，查詢采集器實時時鐘，發(fā)送查詢時鐘指令，如果成功，則返回時鐘數據。具有校時功能的采集器恢復供電時，會立即搜索附近基站信號，捕獲并解析時鐘信號，然后會周期讀取電能表的當前時間與基站時鐘比較，當兩者誤差超過規(guī)定值時，采集器發(fā)送校時命令給電能表，校準電能表時鐘。

本實施例經過測試，實驗系統內所有電能表的時鐘保持一致，當電能表實時時鐘因為電池失效或因為停電而丟失，均能夠及時校準，保證電能表時鐘正確性。