[发明专利]一种低压电力线宽带载波集中器

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种低压电力线宽带载波集中器，它能够通过无线通信技术接收管理中心下发的指令，通过低压电力线宽带载波技术接收采集器(专门用于采集用户电能表电量信息的设备)上传的用户电量，再通过无线通信技术将用户电量发送给管理中心。其中，涉及到嵌入式Linux操作系统技术、宽带电力线载波技术、基于GPRS(通用无线分组业务)的无线通信技术、嵌入式数据库技术、多路I/O复用技术，属于电力系统自动抄表技术领域。

(二)背景技术：

在我国电力工业快速发展的同时，电力体制改革也逐步深入，电力系统商业化运营对电业局的运行和调度水平提出了更高要求，不仅需要准确、准时抄录用电户的用电量，计算线损，做好线路的优化，还需要了解每天的用电曲线，做好负荷预测，为电厂或者电站进行有效的反馈，使其能更有效地制定计划发电。因此，传统的人工抄表的计量方式已经不能满足商业化运营的要求。

目前，国内现有的电能表自动抄表系统，从电能表、采集器到集中器大都采取485布线、窄带低频电力线载波或无线通信方式。这些抄表系统普遍存在施工难度大、带宽过窄、速率过低、实时性差、不能实现双向快速通信等问题，难以满足供电企业建设“用电信息一体化采集平台”的要求，更不能满足用电预付费、断复电和防窃电等高层次的管理要求。针对以上问题，提出采用低压电力线宽带载波通信新技术开发应用抄表系统，由于电力线宽带载波通信技术采用了OFDM(正交频分复用)、DMT(多载波调制)等调制技术，解决了长期以来电力线载波通信技术不稳定、不可靠、信号衰减大、传输带宽和距离受限制等问题。集中器在整个宽带载波抄表系统中起着承上启下的作用，是整个抄表系统的桥梁，决定着系统的整体性能。

(三)发明内容：

1、目的：本发明的目的是提供一种低压电力线宽带载波集中器，它采用嵌入式设计，将嵌入式微控制器技术、宽带电力线载波技术、GPRS无线通信技术、嵌入式数据库技术、多路I/O复用技术等功能集成于一体，可以现场通过GPRS通信模块接收管理中心下发的抄表指令，抄收用户电量数据，并将用户电量数据通过GPRS通信模块发送到管理中心。

2、技术方案：本发明一种低压电力线宽带载波集中器，它是由硬件结构和软件结构两大部分构成，其中硬件结构是整个低压电力线宽带载波集中器的硬件平台，软件结构是基于此硬件平台下开发的驱动程序与应用程序。

(1)硬件结构

现在大多集中器采用单片机技术实现，但存在处理速度偏低，抄表时间长，处理任务单一，存储空间过小等问题，已难以适应当前电力计量复杂化、实时化的趋势。因此，将高性能的嵌入式处理器和多任务操作系统应用于自动抄表系统中，实现新型的宽带载波集中器，可以大幅度地提高系统的整体性能。如图1所示，本发明一种低压电力线宽带载波集中器，其整个集中器硬件结构由微控制器单元、数据存储单元、电量存储单元、电力线网桥通信单元、GPRS通信单元、电源模块单元六部分组成。其中微控制器单元是整个集中器的核心，它控制数据存储单元、电量存储单元、电力线网桥单元与GPRS通信单元的有序运行，数据存储单元主要实现内核镜像、文件系统和用户应用程序的存储，电量存储单元主要实现用户电量数据的同步存储，电力线网桥通信单元主要实现该集中器与采集器之间的数据交互，GPRS通信单元主要实现集中器与管理中心的数据交互，电源模块单元主要实现为整个集中器硬件部分提供所需电源。

所述微控制器单元是采用三星ARM9 S3C2440处理器，它是基于ARM920T内核的32位嵌入式微处理器，最高工作频率可达533MHz；其带有MMU内存管理单元可支持Windows CE、Linux等嵌入式操作系统，具有丰富的片上资源，如：LCD、DMA控制器，以及USB、以太网、UART、摄像头、触摸屏等接口。

所述数据存储单元是采用一片三星的K9F1208芯片(64M×8bit)，用于储存系统的Boot Loader、OS内核镜像、文件系统和用户应用程序；采用两片三星的HY57V561620芯片(4M×16bit×4Banks)构成64MB的同步动态随机存取存储器(即SDRAM)，用于加载Linux操作系统和运行应用程序。