用電信息采集查詢系統的制作方法

本實用新型涉及數據采集技術領域，尤其是一種用電信息采集查詢系統。

背景技術：

用電信息采集系統對電力企業運營和資產管理有著重要的意義，具有采集范圍廣、數量多、時效性強等特點，應滿足實時、穩定、高效、可靠等基本要求。而目前傳統的用電信息采集系統使用采集器和集中器進行電表數據采集：采集器使用單路RS485與表箱內數十個電表連接，將抄讀的數據通過電力載波發送至集中器，再由集中器將數據通過2G/3G/4G/有線的方式回傳至采集系統主站。由于RS485總線不能夠做總線的自動仲裁，也就是不能夠同時發送數據以避免總線競爭，單個RS485的通信效率必然低下；同時，電力載波也有傳輸速率低、易受干擾等缺陷，這就導致了用電采集系統的數據傳輸實時性和可靠性較差、數據采集效率低下的現狀，已嚴重制約了低壓電力數據采集的應用和發展。

目前的智能電表是以供電企業為主體而設置，其功能都沒有考慮用電用戶的體驗及需求；由于受到安裝地點位置的限制、以及安全預防及防竊電等一系列客觀因素影響，用戶對智能電表的查詢和操作都顯得極為不便，而在用戶戶內安裝可直接對智能電表進行查詢和操作的智慧電能終端極大地改善這一現狀。顯然，利用目前已有的電力線路、通過電力載波傳輸智能電表數據至用戶戶內的智慧電能終端是平衡成本投入與實用效果的最佳解決方案，但隨著電表查詢和操作設備的增加，若任由智慧電能終端無序地隨意發起通訊，電力載波沖突的可能性將不斷增大，數據傳輸的效率將不斷降低，用戶體驗也將越來越差，導致這一解決方案無法得到很好的推廣和應用。

隨著經濟社會發展對電能的依賴程度日益增強，社會需要更加優質、安全、穩定、可靠、經濟的電能，對電力企業的規劃建設、運營管理和營銷服務提出了更高的要求，這就使得為電力企業提供分析決策的數據支撐變得越發重要。針對傳統用電信息采集查詢系統的薄弱環節，依靠現代信息、通信和控制技術積極發展低壓用電數據采集系統，實現海量、實時、穩定、高效、可靠的低壓電力數據采集，已成為電力行業積極應對未來挑戰的共同選擇。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型所提供了一種用電信息采集查詢系統，包括主站、光纖采集單元、電表和智慧電能終端，光纖采集單元上行至主站采用高速光纖的傳輸方式，光纖采集單元下行至電表將RS485總線增至多路，每路485都可互不干擾的獨立并行運行，光纖采集單元下行至智慧電能終端通過載波模塊通訊，上行下行傳輸通道的改造使得數據采集查詢的能力大幅提升。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：用電信息采集查詢系統，包括主站、電表和智慧電能終端，還包括光纖采集單元，所述光纖采集單元包括：

微控制單元，用于運行程序指令，控制其他部件工作；

至少2路RS485電路，每路RS485電路分別與所述微控制單元相連，用于將微控制單元傳輸的數據，轉換成標準的RS485信號，使電表識別接收，同時將電表返回的標準RS485信號，轉換成微控制單元能識別的數據包；

光通信電路，與所述微控制單元相連，用于在微控制單元與外部光纖設備之間建立通訊硬件鏈路，讓微控制單元與外部網絡可相互通訊；

存儲芯片，與所述微控制單元相連，用于存儲該光纖采集單元RS485端口上連接的電表號、設備參數和事件記錄；

電源模塊，與所述微控制單元相連，用于給該光纖采集單元供電，與載波模塊相連，用于給載波模塊供電；

載波模塊，與所述微控制單元相連，用于將微控制單元傳輸的數據轉換為標準的載波信號，使智慧電能終端識別接收；同時將智慧電能終端返回的標準載波信號，轉換成微控制單元能識別的數據包。

更優的，所述每路RS485電路包括RS485通信芯片和隔離保護電路。

更優的，所述隔離保護電路包括光耦芯片。

更優的，所述光通信電路包括光通信芯片和光模塊。

更優的，所述光纖采集單元還包括：

網口電路，與所述微控制單元相連，用于在微控制單元與外部網口設備之間建立通訊硬件鏈路，讓微控制單元與外部網絡可相互通訊；

紅外收發電路，與所述微控制單元相連，用于將微控制單元傳輸的數據轉換成標準的紅外光信號，使手抄器識別接收；同時將手抄器返回的標準紅外光信號，轉換成微控制單元能識別的數據包；

指示燈電路，與所述微控制單元相連，用于實時顯示該光纖采集單元的工作狀況；

時鐘芯片，與所述微控制單元相連，用于計時。

更優的，所述電源模塊包括EMC防護電路。

更優的，所述EMC防護電路包括在所述電源的輸入回路的A相、B相、C相和N相各分別串聯1個電感；在所述A相和N相，B相和N相，C和N之間各分別并聯1個Y電容；在所述A相、B相和C相各分別接入1個二極管和1個壓敏電阻。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型提供的用電信息采集查詢系統，包括主站、光纖采集單元、電表和智慧電能終端，光纖采集單元上行至主站采用高速光纖的傳輸方式，可承載海量數據傳輸并使得通訊鏈路更加穩定，光纖采集單元下行至電表將RS485總線增至多路，每路485總線都可互不干擾獨立并行運行，光纖采集單元下行至智慧電能終端采用載波模塊通訊，上行下行傳輸通道的改造使得數據采集查詢的能力大幅提升，可完全滿足當前電力數據采集查詢高頻度和高精度的需要。

2、光纖采集單元的RS485通信芯片與微控制單元之間，采用光耦芯片做隔離保護，通過光電隔離保護電路,將微控制單元電路系統和RS485外圍電路系統電氣完全隔離開來，大大提高了微控制單元電路系統的抗干擾特性，從而提高電路系統的可靠性，另一方面，電氣隔離系統可以防止共模電壓形成電流回路，從而防止電路系統意外損壞。

3、由于電源前面有電力載波，因此不能直接并聯差模電容和共模電容作為防護，否則會吸收電力載波信號，造成電力載波信號衰減。因此在光纖采集單元電源輸入回路首先串入了四個電感，分別接入ABC三相和N相，然后再在ABC各相和N之間并接Y電容，進行三相對零線共模濾波，再經過三個二極管對三相交流電進行整流，并在整流后的電源中并接一只壓敏電阻。當電網上由于雷擊浪涌電流導致電源電壓異常升高并達到壓敏電阻的動作電壓時，壓敏電阻導通，從而吸收浪涌能量。在三相相線上，除了串接電感，還串接了電阻，由于整機電源功耗較低(2W)，因此電源輸入電流較小，串接的電阻和電感的直流電阻不會造成什么影響。但由于后端整流濾波電容的存在，通過RC串聯電路，從而使得電容兩端電壓不能突變，因此當雷擊浪涌電流發生時，開關電源輸入電壓也能保持比較平穩，從而提高電源系統可靠性。

4、通過載波模塊，使光纖采集單元可通過電力載波自動檢測和管理用戶戶內的智慧電能終端，并建立了終端數據發送和接收的機制，避免終端無序發送數據從而干擾電力線路，造成載波沖突的現象發生。通過紅外收發電路，可以與外部紅外設備進行互通，滿足手抄器抄表的需求。通過網口電路，可以與外部網絡進行互通，滿足設備設置和數據讀取的需求。

附圖說明

圖1是本實用新型用電信息采集查詢系統的結構示意圖；

圖2是本實用新型光纖采集單元結構示意圖；

圖3是本實用新型光纖采集單元的RS485電路電路圖；

圖4是本實用新型光纖采集單元的光通信電路和網口電路電路圖；

圖5是本實用新型光纖采集單元的電源模塊EMC防護電路電路圖；

圖6是本實用新型光纖采集單元的電表數據采集方法流程圖；

圖7是本實用新型光纖采集單元與主站網絡連接狀態檢測流程圖；

圖8是本實用新型智慧電能終端注冊到光纖采集單元流程圖；

圖9是本實用新型用電信息采集查詢系統主站接受光纖采集單元登錄和心跳監聽流程圖；

圖10是本實用新型用電信息采集查詢系統主站抄表流程圖；

圖11是本實用新型用電信息采集查詢系統智慧電能終端查詢電表數據流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

實施例：

如圖1所示，本實用新型提供了一種用電信息采集查詢系統，包括主站、電表和智慧電能終端，還包括光纖采集單元。

本實用新型提供了一種光纖采集單元，如圖2所示，包括：

MCU，用于運行程序指令，控制其他部件工作。

5路RS485電路，每路RS485電路分別與MCU相連，用于將MCU傳輸的數據，轉換成標準的RS485信號，使電表識別接收；同時將電表返回的標準RS485信號，轉換成微控制單元能識別的數據包。

如圖3所示，每路RS485電路包括RS485通信芯片和隔離保護電路。RS485芯片與MCU之間，采用光耦芯片做隔離保護，通過光電隔離電路，將處理器電路系統和RS485外圍電路系統電氣完全隔離開來，大大提高了處理器系統的抗干擾特性，從而提高電路系統的可靠性，另一方面，電氣隔離系統可以防止共模電壓形成電流回路，從而防止電路系統意外損壞。

光通信電路，如圖4所示，與MCU相連，用于在MCU與外部光纖設備之間建立通訊硬件鏈路，讓MCU與外部網絡可相互通訊。光通信電路包括光通信芯片和光模塊。

存儲芯片，與MCU相連，用于存儲該光纖采集單元RS485端口上連接的電表號、設備參數和事件記錄等。

電源模塊，與MCU相連，用于給該光纖采集單元供電；與載波模塊相連，用于給載波模塊供電。電源模塊包括AC-DC單元和DC-DC單元，AC-DC模塊將輸入交流220V變壓到直流5V輸出，為載波模塊和光纖采集單元供電，DC-DC模塊將直流5V升壓到12V輸出，供載波模塊使用。

如圖5所示，電源模塊還包括EMC防護電路，EMC防護電路包括在電源的輸入回路的A相、B相、C相和N相各分別串聯1個電感；在電源A相和N相之間，B相和N相之間，C相和N相之間各分別并接1個Y電容；在A相、B相和C相各分別接入1個二極管和1個壓敏電阻。由于電源前面有電力載波,因此不能直接并聯差模電容和共模電容用于防護，否則會吸收電力載波信號，造成電力載波信號衰減。因此在電源輸入回路首先串入了四個電感，分別接入ABC三相和N相，然后再在ABC各相和N相之間并聯接入Y電容，進行三相對零線共模濾波，再經過三個二極管對三相交流電進行整流，并在整流后的電源中接入一只壓敏電阻。當電網上由于雷擊浪涌電流導致電源電壓異常升高并達到壓敏電阻的動作電壓時，壓敏電阻導通，從而吸收浪涌能量。在三相相線上，除了串接電感，還串接了電阻，由于整機電源功耗較低(2W)，因此電源輸入電流較小，串接的電阻和電感的直流電阻不會造成什么影響。但由于后端整流濾波電容的存在，通過RC串聯電路，從而使得電容兩端電壓不能突變，因此當雷擊浪涌電流發生時，開關電源輸入電壓也能保持比較平穩，從而提高電源系統可靠性。

載波模塊，載波模塊與MCU相連，用于將MCU傳輸的數據轉換為標準的載波信號，使智慧電能終端識別接收；同時將智慧電能終端返回的標準載波信號，轉換成MCU能識別的數據包。

網口電路，如圖4所示，與MCU相連，用于在MCU與外部網口設備之間建立通訊硬件鏈路，讓MCU與外部網絡可相互通訊，滿足設備設置和數據讀取的需求。

紅外收發電路，與MCU相連，用于將MCU傳輸的數據轉換成標準的紅外光信號，以便手抄器識別接收；同時將手抄器返回的標準紅外光信號，轉換成MCU能識別的數據包。

指示燈電路，與MCU相連，用于實時顯示該光纖采集單元的工作狀況。

時鐘芯片，與MCU相連，用于計時。

本實用新型的光纖采集單元替代了傳統的集中器+采集器的運行模式。該光纖采集單元配備了光纖、以太網、載波模塊、紅外通信和多路RS485接口，各接口獨立并行運行，通過MCU協調工作。上行至主站采用高速光纖/以太網絡的傳輸方式，可承載海量數據傳輸并使得通訊鏈路更加穩定，下行至電表將RS485總線增至多路，每路485都可互不干擾的獨立并行運行，上行下行傳輸通道的改造使得用電數據采集的能力大幅提升，可完全滿足當前電力數據采集高頻度和高精度的需要；同時，該光纖采集單元可通過電力載波自動檢測和管理用戶戶內的智慧電能終端，并建立了終端數據發送和接收的機制，避免終端無序發送數據干擾電力線路，造成載波沖突的現象發生；紅外收發線路主要用于設備參數讀取和寫入。

本實用新型的光纖采集單元除具備高速數據采集和傳輸特性以外，還具備數據中轉和交換功能，使數據傳輸可在主站、電表和戶內的智慧電能終端之間進行，如主站與電表，主站與終端，電表與終端。

本實用新型還提供了一種根據上述光纖采集單元的用電數據采集方法，如圖6所示，包括：

（1）光通信電路/網口電路接收主站下發的抄表指令并傳遞至微控制單元；

（2）微控制單元解析抄表指令確定對應的485端口；

（3）微控制單元順序向各個485端口發送帶表號的抄表命令；

（4）微控制單元輪巡各個485端口，偵聽電表返回數據；

（5）微控制單元收到電表返回數據，通過光通信電路/網口電路回傳主站。

本實用新型的光纖采集單元的工作原理：

1、光纖采集單元通過光口/網口與調試軟件鏈接，實現查看其運行狀態和設置工作參數。

在PC上運行調試軟件，軟件運行后建立TCP服務端口，等待設備連接。光纖采集單元上電后，MCU運行，通過其SPI接口，經過33歐保護電阻（R75-R78），將片選，時鐘，數據輸入和數據輸出，復位信號傳輸到網絡芯片（U4）。網絡芯片（U4）將通信包轉換成網絡傳輸電信號，通過網絡變壓器驅動芯片（T1）增強信號后發送到光纖網絡交換機芯片（SFP interface）的CH2接口，經過光纖網絡交換機芯片（SFP interface）轉發，將CH2接口信號轉到CH1接口上，CH1接口通過JP3網絡接口連接網線連接PC端的TCP服務端口，建立socket連接，socket連接成功后，光纖采集單元即可通過調試軟件進行狀態查看或者設置參數。

2、光纖采集單元與主站的通訊機制。

（1）光纖采集單元通過光口/網口與主站服務器建立TCP鏈接并互通數據。

在主站服務器端運行主站軟件，軟件運行后建立TCP服務端口，等待設備連接。光纖采集單元上電后，MCU運行，通過其SPI接口，經過33歐保護電阻（R75-R78），將片選，時鐘，數據輸入和數據輸出，復位信號傳輸到網絡芯片（U4）。網絡芯片（U4）將通信包轉換成網絡傳輸電信號，通過網絡變壓器驅動芯片（T1）后通過光纖網絡交換機芯片（SFP interface），通過0.1uF的隔直電容（C66-C69），將網絡傳輸電信號轉化為光模塊所需的差分信號，通過（CON1）驅動光模塊將電信號轉化為光信號通過光纖傳遞到主站，從而主動與主站進行socket連接，socket連接成功后，光纖采集單元與主站按照約定數據格式進行信息交換。如果連接中途斷開，光纖采集單元會自動重連。

（2）如圖7所示，光纖采集單元的光口/網口與主站服務器網絡連接狀態檢測：

①光口/網口網絡連接狀態需要定期檢查，檢查周期為20秒，以確保通信過程是穩定可靠的。

②確保通信正常的機制是：若在定期檢查周期內光纖采集單元不曾收到主站數據，光纖采集單元定時主動發起一個規定協議的心跳包，正常情況下主站會立即返回一個數據包。光纖采集單元收到數據包后判定連接正常，反之則判斷網絡異常。

連接過程：光纖采集單元的MCU定時打包好一個規定協議的心跳包，MCU通過其SPI接口，經過33歐電阻，將片選，時鐘，數據輸入和數據輸出，復位信號，將心跳包傳輸到網絡芯片（U4）。網絡芯片（U4）將通信包轉換成網絡傳輸電信號，通過網絡變壓器驅動芯片（T1）后通過光纖網絡交換機芯片 （SFP interface），通過0.1uF隔離電容（C66-C69），將網絡傳輸電信號轉化為光模塊所需的差分信號，通過（CON1）驅動光模塊將電信號轉化為光信號通過光纖將心跳包傳遞到主站。

主站接收到心跳包后立即回應一個應答包，并通過光纖發送該應答包，指令通過光纖傳送到光纖采集單元的光模塊上，光模塊將光信號轉化成為差分的電信號（TD和RD），經過隔直電容（C66-C69），將差分信號傳遞給光纖網絡交換機芯片（SFP interface），光纖網絡交換機芯片（SFP interface）將信號轉化為網口信號，經過CH2端口，將信號傳遞給網路變壓器（T1），網路變壓器（T1）將網絡信號變壓為3.3V的安全電壓后，將信號傳遞給網口轉SPI芯片（U4），（U4）將網口信號轉化為SPI協議的數字信號，通過33歐保護電阻（R75-R78）傳遞給光纖采集單元的MCU。

③若連接成功，則繼續②的步驟，異常計數值清零；

④若連接失敗，則繼續②的步驟，異常計數值增加1次，多次連接失敗后，MCU發起初始化硬件指令，設備重啟；

⑤重啟后繼續主站連接流程。

（3）主站通過光纖采集單元采集前端電表數據。

當主站需要獲取前端電表數據時，主站將指令打包通過光纖傳送到光纖采集單元的光模塊上，光模塊將光信號轉化成為差分的電信號（TD和RD），經過隔直電容（C66-C69），將差分信號傳遞給光纖網絡交換機芯片（SFP interface），光纖網絡交換機芯片（SFP interface）將信號轉化為網口信號，經過CH2端口，將信號傳遞給網路變壓器（T1），網路變壓器（T1）將網絡信號變壓為3.3V的安全電壓后，將信號傳遞給網口轉SPI芯片（U4），（U4）將網口信號轉化為SPI協議的數字信號，通過33歐保護電阻（R75-R78）傳遞給MCU。MCU識別通信包后，解析出要查詢的端口，打包相應的命令，通過485E線使能相應的485芯片，通過485TX線發送命令，信號經過1K的保護電阻后通過光耦，控制光耦產生信號傳輸給485芯片，485芯片將信號轉化為485格式的差分信號，發送給前端電表。電表通過上述相反的路徑傳遞數據給MCU，MCU識別通信包后通過上述相反路徑最終傳遞給主站，完成一次通信。

3、光纖采集單元與戶內的智慧電能終端通訊機制。

（1）如圖8所示，智慧電能終端注冊至光纖采集單元流程。

智慧電能終端部分：智慧電能終端通電后如果沒有綁定電表的，會要求用戶綁定電卡，當用戶插入電卡后，從電卡中獲取電表號；智慧電能終端按照協議規范將電表號作為地址打包后，以波特率1000bps的速率通過U2TXD和U2RXD線傳遞給載波模塊，載波模塊解調后，通過電力線將數據傳遞給光纖采集單元的MCU。

智慧電能終端通過載波模塊監聽注冊成功回復信號，若無回復，則間隔一定時間后重新發送該注冊包。有回復后停止發送注冊包。

光纖采集單元部分：光纖采集單元會監聽載波模塊信號，當電力線中有符合通訊協議的載波數據包，以波特率1000bps的速率通過U2TXD和U2RXD線傳遞給載波模塊, 載波模塊解調后，通過電力線將數據傳遞給光纖采集單元的MCU；光纖采集單元的MCU解析數據包內容，判斷若是發自智慧電能終端的注冊數據包，則將包中表號與存儲芯片中的表號進行比對；若無該表號，則丟棄該數據包，錯誤信息通過載波模塊調制后通過電力線反饋至智慧電能終端；若有該表號，則存儲智慧電能終端信息并與電表關聯，綁定信息通過載波模塊調制后通過電力線反饋至智慧電能終端；若該表號已與智慧電能終端關聯，已綁定信息通過載波模塊調制后通過電力線反饋至智慧電能終端。

（2）光纖采集單元抄讀電表數據并向智慧電能終端發送。

由于一個變壓器的二次側可能存在多個光纖采集單元，為避免多個光纖采集單元無序發送載波數據，則由主站對光纖采集單元進行集中配置和調度。主站以一個變壓器二次側的所有光纖采集單元為范圍制定計劃任務，以5分鐘為時間間隔為每個光纖采集單元配置不同的任務時間。

當計劃任務時間到了后，主站通過光纖將任務指令傳送到光纖采集單元的光模塊上，光模塊將光信號轉化成為差分的電信號（TD和RD），經過隔直電容（C66-C69），將差分信號傳遞給光纖網絡交換機芯片（SFP interface），光纖網絡交換機芯片（SFP interface）將信號轉化為網口信號，經過CH2端口，將信號傳遞給網路變壓器（T1），網路變壓器（T1）將網絡信號變壓為3.3V的安全電壓后，將信號傳遞給網口轉SPI芯片（U4），（U4）將網口信號轉化為SPI協議的數字信號，通過33歐保護電阻（R75-R78）傳遞給光纖采集單元的MCU。

MCU將讀取存儲芯片中已綁定智慧電能終端的電表號，獲取對應的RS485接口。

MCU將校時命令轉發至對應的RS485接口，通過485TX線發送命令，信號經過1K的保護電阻后通過光耦，控制光耦產生信號傳輸給485芯片，485芯片將信號轉化為485格式的差分信號，將抄讀指令發送給前端電表。

對應地址的電表接收到該命令并校時，后將執行結果通過485芯片轉化為差分信號，傳遞給對應的RS485芯片，485芯片將差分信號轉化為TTL的電平信號從RO端口輸出，控制光耦的開關，產生符合MCU電平電壓的TTL電信號，通過510歐的保護電阻傳回MCU的485TX引腳，MCU接收并識別該信號。

光纖采集單元的MCU等待485返回單條數據抄讀指令回傳的時間為500ms，若數據回傳超時，MCU記錄日志并回傳主站。

若接收到回傳數據，則通過載波模塊的引腳偵聽電力線上的載波信號，若有其他載波信號則等待；若無，則MCU將校時命令，通過載波模塊將數據發送出去并等待。

戶內的智慧電能終端接收到數據并存儲，然后將執行結果回傳。

若光纖采集單元等待回傳結果超時，則偵聽載波信號并重發；若接收到回傳結果，則回傳主站。

4、光纖采集單元多路485控制的機制：

MCU的5個獨立串行口分別通過5個RS485芯片驅動5路RS485接口電路。設備采用多任務操作系統控制多路RS485電路，每個任務控制每1路RS485電路由對應的一個任務去管理，多個任務可并行運行，則RS485電路相互間不會干擾。設備上電初始化的時候啟動5個線程，分別控制5個RS485總線電路。當需要采集某個RS485總線上的電表數據時，MCU通過相應的線程向該路485總線發出數據請求，相應的電表接收到請求命令后，回傳數據，完成一次通訊過程。以上數據通訊過程可以由MCU順序向各個總線發起，由于MCU速度極快，同時又是多任務機制，相當于是多路RS485總線在同時工作，可以在一次通訊的時間內，同時完成5個485總線的數據通訊采集過程。

為進一步提高數據的傳輸速度，每路RS485的波特率默認設置為9600bps。每一條485總線可以接多個電表，MCU發送到RS485的數據包中包含電表地址ID，在485總線上發送一個數據包，電表接收該命令后解析命令包對比自己的地址ID和命令包中的地址ID是否相同，雖然所有電表都能夠接收到該命令，但只有與地址對應的電表才會返回數據。

如圖9所示，在用電信息采集查詢系統中，包括主站接受光纖采集單元登錄和心跳監聽流程。

1、主站初始化電表和光纖采集單元（含端口）的配置信息。

2、主站監聽光纖采集單元登錄請求。主站收到登錄請求后，通過配置信息判斷當前連接的光纖采集單元是否有效，如果無效主動斷開鏈接，如果有效則登錄成功，同時向光纖采集單元返回登錄確認信息并保持連接。

3、對已登錄的光纖采集單元，主站計時10分鐘并監聽光纖采集單元發來的心跳信息，若收到心跳信息，則更新連接狀態并返回確認信息，若超時未收到則主動斷開連接并更新連接狀態。

如圖10所示，在用電信息采集查詢系統中，包括主站通過光纖采集單元抄表的流程。

1、主站發起點抄或計劃抄表任務。

2、主站判斷任務優先級并排隊。

3、主站通過電表和光纖采集單元配置信息找到對應的連接，并通過循環的方式向光纖采集單元上的多組485通道發送抄表指令，同一組485通道連接的指令通過排隊方式下發。

4、光纖采集單元接收指令并解析協議，然后向指定485端口的電表發送抄表命令，收到電表數據并返回主站。

5、主站計時并通過循環方式監測光纖采集單元的每一組485端口是否收到返回數據。若超時未收到返回數據，則馬上下發隊列中的下一個采集命令，同時判斷是否已超時三次，若已超時三次，則記錄事件日志，若未超時三次，則發起補抄任務，并排到任務隊列末端并等待下發。

6、主站收到抄讀的數據，解析并存儲該數據。

7、主站判斷隊列中是否還有未下發的命令，有則馬上下發，無則結束流程。

如圖11所示，在用電信息采集查詢系統中，包括智慧電能終端查詢電表信息的流程：

1、智慧電能終端生成包含電表地址的查詢指令，通過電力線發送到載波模塊；

2、載波模塊解碼后將查詢指令發送到光纖采集單元；

3、光纖采集單元將查詢指令中的電表地址與存儲芯片中的電表地址進行比對，得到電表地址對應的RS485端口；

4、光纖采集單元將查詢指令轉發至對應的RS485端口；

5、電表返回數據到RS485端口，光纖采集單元收到電表返回數據；

6、光纖采集單元將電表返回數據發送到載波模塊；

7、載波模塊將電表返回數據發送到智慧電能終端，流程結束。

以下以校時流程為例說明該用電信息采集查詢系統的工作原理：

（1）“主站”（光口/網口）/“電表”（特定端口的485）之間的數據轉發：

主站生成包含電表地址的校時命令并通過光纖發送，指令通過光纖傳送到光纖采集單元的光模塊上，光模塊將光信號轉化成為差分的電信號（TD和RD），經過隔直電容（C66-C69），將差分信號傳遞給光纖網絡交換機芯片（SFP interface），光纖網絡交換機芯片（SFP interface）將信號轉化為網口信號，經過CH2端口，將信號傳遞給網路變壓器（T1），網路變壓器（T1）將網絡信號變壓為3.3V的安全電壓后，將信號傳遞給網口轉SPI芯片（U4），（U4）將網口信號轉化為SPI協議的數字信號，通過33歐保護電阻（R75-R78）傳遞MCU；

MCU將指令中的電表地址與存儲芯片中的地址進行比對，就能得到該地址說對應的那個RS485接口；

MCU將校時命令轉發至對應的RS485接口，通過485E線使能相應的485芯片，通過485TX線發送命令，信號經過1K的保護電阻后通過光耦，控制光耦產生信號傳輸給485芯片，485芯片將信號轉化為485格式的差分信號，發送給前端電表；

對應地址的電表接收到該命令并校時，后將執行結果通過485芯片轉化為差分信號，傳遞給對應的RS485芯片，485芯片將差分信號轉化為TTL的電平信號從RO端口輸出，控制光耦的開關，產生符合MCU電平電壓的TTL電信號，通過510歐的保護電阻傳回MCU的485TX引腳，MCU接收并識別該信號；

對應的RS485接口接收到“執行結果”，MCU通過其SPI接口，經過33歐電阻，將片選，時鐘，數據輸入和數據輸出，復位信號傳輸到網絡芯片（U4）。網絡芯片（U4）將通信包轉換成網絡傳輸電信號，通過網絡變壓器驅動芯片（T1）后通過光纖網絡交換機芯片（SFP interface），通過0.1uF的隔離電容（C66-C69），將網絡傳輸電信號轉化為光模塊所需的差分信號，通過（CON1）驅動光模塊將電信號轉化為光信號通過光纖將“執行結果”傳遞到主站。流程結束；

（2）“主站”（光口/網口）/“戶內終端”（載波）之間的數據轉發；

主站生成包含電表地址的校時命令并通過光纖發送，指令通過光纖傳送到光纖采集單元的光模塊上，光模塊將光信號轉化成為差分的電信號（TD和RD），經過隔直電容（C66-C69），將差分信號傳遞給光纖網絡交換機芯片（SFP interface），光纖網絡交換機芯片（SFP interface）將信號轉化為網口信號，經過CH2端口，將信號傳遞給網路變壓器（T1），網路變壓器（T1）將網絡信號變壓為3.3V的安全電壓后，將信號傳遞給網口轉SPI芯片（U4），（U4）將網口信號轉化為SPI協議的數字信號，通過33歐保護電阻（R75-R78）傳遞給MCU；

通過載波模塊的引腳偵聽電力線上的載波信號，若有其他載波信號則等待；若無，則MCU將校時命令，通過載波模塊將命令發送出去；

戶內終端接收到該命令并校時，然后將執行結果回傳；

MCU通過載波模塊接收到“執行結果”，MCU通過其SPI接口，經過33歐電阻，將片選，時鐘，數據輸入和數據輸出，復位信號傳輸到網絡芯片（U4）。網絡芯片（U4）將通信包轉換成網絡傳輸電信號，通過網絡變壓器驅動芯片（T1）后通過光纖網絡交換機芯片（SFP interface），通過0.1uF的隔離電容（C66-C69），將網絡傳輸電信號轉化為光模塊所需的差分信號，通過（CON1）驅動光模塊將電信號轉化為光信號通過光纖將“執行結果”傳遞到主站；

“執行結果”回傳至主站，流程結束。

（3）“電表”（特定端口的485）/“戶內終端”（載波）之間的數據轉發；

智慧電能終端要查詢到對所對應的電表信息，先用約定好的協議規范，生成包含電表地址的查詢命令。通過電力線傳遞到智慧電能終端的載波模塊上，載波模塊解碼后以波特率1000bps的速率通過U2TXD和U2RXD線傳遞給MCU；

MCU將指令中的電表地址與存儲芯片中的地址進行比對，就能得到該地址說對應的那個RS485接口；

MCU將校時命令轉發至對應的RS485接口，通過485E線使能相應485芯片，通過485TX線發送命令，信號經過1K的保護電阻后通過光耦，控制光耦產生信號傳輸給485芯片，485芯片將信號轉化為485格式的差分信號，發送給前端電表；

對應地址的電表接收到該命令并校時，后將執行結果通過485芯片轉化為差分信號，傳遞給對應的RS485芯片，485芯片將差分信號轉化為TTL的電平信號從RO端口輸出，控制光耦的開關，產生符合MCU電平電壓的TTL電信號，通過510歐的保護電阻傳回MCU的485TX引腳，MCU接收并識別該信號；

MCU用約定好的協議規范，生成包含電表地址的回復命令，以波特率1000bps的速率通過U2TXD和U2RXD線傳遞給載波模塊，載波模塊通過電力線將數據傳遞回智慧電能終端，流程結束。

以上實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術方案也應該屬于本實用新型的范疇，應由各權利要求所限定。