[发明专利]一种电力宽带入户终端系统

摘要

本发明提供了一种电力宽带入户终端系统，由智能电表、电源转换模块、交换机模块、主控板模块、电力猫模块及相关线路组成。通过本终端系统，电网公司可远程获取用户用电的详细信息，在必要时可远程控制用户的供电情况。同时，本发明终端系统还将互联网宽带网络信号通过交换机模块和电力猫模块调制到电力线上，用户不需要另外进行网络部署即可通过原有的电力线上网。因此，本发明集合了智能电网技术和电力线上网技术的优点，实现了仅仅通过一个盒子即可上网和抄表的双重功能，降低了网络布线的复杂性，提高了用户的便利性，同时也降低了成本。

主权项

一种电力宽带入户终端系统，其特征是：由智能电表、电源转换模块、交换机模块、主控板模块、电力猫模块及相关线路组成；所述智能电表设有火线和零线的输入接口和输出接口以及RS485接口，智能电表的RS485接口通过RS485总线与主控板模块相连接以进行双向数据交换；智能电表实时测量并显示电量读数，通过RS485总线接收主控板模块的指令并将电量读数上传给主控板模块；所述电源转换模块的输入端设有火线和零线分别与智能电表的火线和零线的输出接口相连接，电源转换模块的输出端分别连接主控板模块和交换机模块为其供电；所述交换机模块采用一个3口千兆交换机模块进行构建，其具有3个10/100/1000Mbps自适应 RJ45端口，其中第一个RJ45端口连接外部网络，实现对外的网络通信功能；第二个RJ45端口连接电力猫模块，将外部网络通过电力猫模块进行转换，将上网的信道转移到电力线上；第三个RJ45 端口连接主控板模块，外部网络通过主控板模块与智能电表实现双向数据信息交换；所述电力猫模块采用常规电力猫内部模块进行构建，电力猫模块的火线和零线的接口分别设有火线和零线连接至智能电表的火线和零线的输出接口，电力猫模块的RJ45 端口设有网线与交换机模块的第二个RJ45 端口相连接；电力猫模块将从交换机模块传输过来的外部网络信号调制到室内的电力线上；所述主控板模块集成了以太网模块、电源接口模块、指示灯模块、MCU模块；以太网模块采用USR‑TCP232‑E2嵌入式以太网模块，其内部集成了WEB服务器功能，其网络接口端设有网线连接交换机模块的第三个RJ45 端口，其信号端连接到MCU模块；电源接口模块承接电源转换模块的供电，进而转换成多种电压接口为主控板模块进行供电；指示灯模块设有2个工作指示灯和一组多彩指示灯，指示灯模块与MCU模块相连接并由工作指示灯对整个主控板模块的工作状态进行指示；MCU模块由STM32系列芯片及外围电路构成，其作为整个主控板模块的主控部分，其设有RS485接口并通过RS485总线与智能电表的RS485接口相连接；所述主控板模块与智能电表的通信规约设置为：1）、字节格式每字节含8 位二进制码，传输时加上一个起始位（0）、一个偶校验位和一个停止位（1），共11 位，D0 是字节的最低有效位，D7 是字节的最高有效位，先传低位，后传高位；2）、帧格式帧格式中的校验码部分按照以下算法生成：（1）将帧起始符的数据一直到帧数据域的全部数据按照0和1的二进制序列进行排列，形成一长串由0与1组成的序列，记为K；（2）设置以下几组数：a、1011；b、1001 10；c、1101 0011；d、1101 0011 10；f、1011 1111 1101 ；g、1011 1110 0011 0101；（3）将序列K与a至f中的任意序列进行异或运算，具体选择哪一个序列根据实际通信速率、对错误的容忍度进行确定，然后在运算结果中再加入8bit的奇偶校验位，将整个总的需要序列放入校验位中作为整体校验数据；3）、帧格式数据域部分在帧格式数据域的末尾，添加一个数字，这个数字为数据域所有数字的和，计算方法为：调用主控板模块中MCU模块的N个加法单元，每个加法单元只把两个数相加，然后输出这两个数的和，再调用N/2个加法单元，将前述的数字和以两个为一组，进行相加，输出和，进而再调用N/4个加法单元，重复以上步骤，最后得出一个数字和；所述主控板模块的控制工作流程包括数据上行和数据下行两个部分，具体如下：（1）数据上行工作流程a）各模块上电、初始化；b）MCU模块检查智能电表模块、电源转换模块、交换机模块、电力猫模块、以太网模块是否正常，如果发现异常，指示灯模块指示故障；c）MCU模块通过RS485接口读取智能电表的数据信息，数据信息包括但不限于用电量、剩余电量、有功功率、无功功率、谐波情况、电能质量的信息，如果发现异常，指示灯模块指示故障；d）MCU模块将得到的数据信息按照主控板模块与智能电表的通信规约的格式进行整合，并加入校验码，再上传至以太网模块，由以太网模块经交换机模块将数据上传到电网公司服务器和以太网模块内部指向的WEB服务器；e）电网公司可通过电网公司服务器远程读取智能电表采集的用户用电信息，同时用户可通过电脑在浏览器中输入WEB服务器地址，从网页查看智能电表采集的用户用电信息；（2）数据下行工作流程a）各模块上电、初始化；b）MCU模块检查智能电表模块、电源转换模块、交换机模块、电力猫模块、以太网模块是否正常，如果发现异常，指示灯模块指示故障；c）在MCU模块中设置侦听数据的IP地址和相应的端口号；d）电网公司服务器发出指令数据经过交换机传入以太网模块，再由以太网模块将数据发送给MCU模块，MCU模块控制要侦听的数据，如果遇到需要侦听的数据，将其解析，分析其控制指令，并传输至智能电表和以太网模块内部指向的WEB服务器上，如MCU模块长时间侦听不到数据，指示灯模块指示故障；e）MCU模块通过RS485接口将控制指令传输至智能电表，智能电表执行控制指令；用户可通过电脑在浏览器中输入WEB服务器地址，从网页查看电网公司传来的信息。