用于電力能效監測系統的長距離紅外通訊模塊的制作方法

本發明涉及的是用于電力能效監測系統的長距離紅外通訊模塊，屬于電力能效監測領域。

背景技術：

目前電力能效監測系統中能效集中器對電表的電量采集大都采用有線rs485的通信方式，這種有線方式在現場施工時極為不方便，普通紅外通訊一般在3~5米的通訊距離。本發明所涉及的長距離紅外通訊模塊可克服以上缺點，在25米距離里可有效通訊，在現場大多數配電房內可不受室內距離的限制，實現與電表有效的紅外通訊。

技術實現要素：

本發明提出的是一種用于電力能效監測系統的長距離紅外通訊模塊，其目的旨在克服有線通訊和普通紅外通訊距離近的缺點，在25米距離里可有效通訊，在現場大多數配電房內可不受室內距離的限制，實現與電表有效的紅外通訊。

本發明的技術解決方案：用于電力能效監測系統的長距離紅外通訊模塊，包括紅外發射單元、紅外接收單元、光學傳輸單元；其中，紅外發射單元的發射端與光學傳輸單元相對放置，光學傳輸單元與紅外接收單元的接收端相對放置。

本發明的優點:與普通紅外通訊模塊相比，接收靈敏度更高，發送功率更強，通訊距離更遠，有效通訊距離可達25米，可在各種配電房中靈活使用，不局限于距離的影響。

附圖說明

附圖1是長距離紅外通訊模塊的原理框圖。

附圖2是增強型紅外發射單元的結構示意圖。

附圖3是增強型紅外接收單元中紅外接收子單元的分布圖。

附圖4是紅外接收子單元的結構示意圖。

附圖5是光學傳輸單元的結構示意圖。

具體實施方式

對照附圖1，用于電力能效監測系統的長距離紅外通訊模塊，其結構包括紅外發射單元、紅外接收單元、光學傳輸單元；其中，紅外發射單元的發射端與光學傳輸單元相對放置，光學傳輸單元與紅外接收單元的接收端相對放置。

所述光學傳輸單元包括紅外濾鏡和菲涅爾透鏡；紅外濾鏡緊貼菲涅爾透鏡；外層為紅外濾鏡，內層是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡面向紅外發射單元和紅外接收單元；紅外濾鏡、菲涅爾透鏡為二合一的結構整體，紅外濾鏡、菲涅爾透鏡之間無縫隙，光線通過紅外濾鏡后直接進入菲涅爾透鏡；紅外濾鏡能再阻擋過濾可見光通過的同時允許紅外線通過，使用它便能夠在可見光與紅外線混合的光線環境中將紅外效果分離出來，從而減少紅外以外其他光譜的干擾；菲涅爾透鏡能使發散的紅外光線向中間集中，聚集紅外能量，從而增強長距離紅外通訊模塊的接收靈敏度；菲涅爾透鏡作為紅外線的凸透鏡，效果較好，但成本比普通的凸透鏡低很多，克服了普通的凸透鏡邊角變暗、模糊的缺點。

所述的紅外發射單元包括若干組的紅外發射管使之輸出較高的發射功率，優選5組紅外發射管，每組優選為2個紅外發射管，所述紅外發射管發射波長940nm，每只紅外發射管最大發射電流if=100ma，總發射電流為2×5×100ma=1000ma；而且可根據不同輸出功率的要求，增加或減少紅外發射管的數量，如增加到10組，每組為2個紅外發射管，使之輸出更高的發射功率。

所述的紅外接收單元，包括若干個紅外接收子單元，若干個紅外接收子單元分布在長距離紅外通訊模塊內部的不同位置，能接收到不同方位角度的紅外信號，使接收范圍更廣；紅外接收子單元采用并聯的方式，任意一個紅外接收子單元接收到紅外信號，紅外通訊模塊就能有效的工作；優選8個紅外接收子單元。

所述紅外接收子單元（如圖4），包括紅外光電二極管、自動增益調節電路、帶通濾波器、控制電路、信號解調電路；其中，紅外光電二極管與自動增益調節電路的第一信號輸入端相連，自動增益調節電路的第一信號輸出端與帶通濾波器的信號輸入端相連,帶通濾波器的第一信號輸出端與信號調解電路的第一信號輸入端相連，帶通濾波器的第二信號輸出端與控制電路的信號輸入端相連，控制電路的第一信號輸出端與自動增益調節電路的第二信號輸入端相連，控制電路的第二信號輸出端與信號解調電路的第二信號輸入端相連；紅外接收子單元工作時，給紅外光電二極管加反向偏壓，從獲得高的靈敏度，把紅外光信號轉換為電信號；電信號再傳輸到自動增益調節電路（agc），得到較大的輸入信號，其中自動增益調節電路的增益可根據輸入信號的幅度大小自動調節增益，輸出合適的信號幅度；輸出的信號再經過帶通濾波器濾波，最后經過信號解調電路解調輸出數字信號。

所述紅外發射單元把主機傳送過來的電信號轉為紅外信號發射出去，紅外接收單元把接收到的紅外信號號轉為電信號，光學傳輸單元使通過的發散紅外信號聚焦，使紅外信號的強度增強；長距離的紅外通訊模塊可與一個遠距離處的外部紅外設備進行無線通訊，紅外發射單元的強功率紅外信號經過透鏡后在有效區域內功率再次增強，經過長距離空間傳輸，被外部紅外設備有效接收；外部紅外設備的發射回來的紅外信號，經過長距離的空間傳輸信號衰減較大，但進入透鏡后信號將聚焦增強，能夠有效被紅外接收單元所接收并識別。

在電力能效監測系統中，許多電表或終端都帶有紅外通訊口，通常的查詢手段是用手持設備近距離地查詢電表或終端地電量等數據，但通訊距離一般不會超過5米，如要查詢配電房里多個設備，這種方式將會不便。

如果采用本發明的長距離紅外通訊模塊，可在遠距離地位置（25米內），只要調整紅外通訊的方向，便可方便地獲取電量等數據；如配合其他無線通訊設備上報主臺，在電表的遠處的柜子或墻壁上安裝長距離紅外通訊模塊，便可在主臺實時查詢電量等信息。

技術特征：

技術總結
本發明是用于電力能效監測系統的長距離紅外通訊模塊，其結構包括紅外發射單元、紅外接收單元、光學傳輸單元；其中，紅外發射單元的發射端與光學傳輸單元相對放置，光學傳輸單元與紅外接收單元的接收端相對放置。優點：與普通紅外通訊模塊相比，接收靈敏度更高，發送功率更強，通訊距離更遠，有效通訊距離可達25米，可在各種配電房中靈活使用，不局限于距離的影響。

技術研發人員：楊飛;卜文斌
受保護的技術使用者：南京新聯電能云服務有限公司
技術研發日：2017.07.24
技術公布日：2017.09.29