一種智能儀表信息采集設備及方法與流程

本申請涉及物聯網領域，尤其涉及一種智能儀表信息采集設備及方法。

背景技術：

目前，能源部門對居民能源使用的管理通常利用集抄系統來實現。集抄系統是由遠程集抄后臺對多個智能儀表記錄的用戶能源使用數據進行集中抄讀的網絡抄表系統。

現有技術中，集抄系統由智能儀表、采集器、集中器和遠程集抄后臺組成。采集器對用戶智能儀表記錄的用戶能源使用數據采集并發送到集中器，遠程集抄后臺定時對集中器進行訪問，獲取用戶能源使用數據，并對用戶能源使用數據進行分類及存儲，進而對用戶進行計費、過載限制等能源使用管理。

由于能源部門需要保證集抄系統的數據安全性，防止不法分子對采集器、集中器內的用戶能源使用數據進行篡改，因此，能源部門的數據傳輸網絡為專用網絡，不與公眾互聯網絡直接連通，導致現有采集器或集中器內的用戶能源使用數據不能被用戶訪問，用戶只能通過現場實地觀察智能儀表得到能源使用總量、能源剩余量等有限數據，而不能遠程或通過登陸公眾互聯網絡得知上述數據，同時對于智能儀表記錄的一些如過壓、過流、功率越限等用戶能源使用數據用戶也無法得知，進而無法及時掌握自己家庭的能耗狀態，并對家庭異常能耗狀態及時采取應對措施，也不能有效參與電力公司的需求響應控制等用電互動。

技術實現要素：

本申請提供了一種智能儀表信息采集設備及方法，以解決用戶無法獲取智能儀表記錄的用戶能源使用數據的問題。

第一方面，本申請提供了一種智能儀表信息采集設備，該設備包括：采集模塊、第一控制模塊和第二控制模塊，其中，

所述采集模塊與智能儀表通信連接，用于獲取所述智能儀表記錄的用戶能源使用數據，將所述用戶能源使用數據發送到所述第一控制模塊；

所述第一控制模塊設置有第一通信單元和單向發送單元，所述第一通信單元用于將所述用戶能源使用數據發送到遠程集抄后臺，所述單向發送單元用于將所述用戶能源使用數據發送到所述第二控制模塊；

所述第二控制模塊設置有單向接收單元和第二通信單元，所述單向接收單元用于接收所述用戶能源使用數據，所述第二通信單元用于將所述用戶能源使用數據發送到用戶終端。

優選地，所述單向發送單元包括通用異步發送傳輸器。

優選地，所述單向接收單元包括通用異步接收傳輸器。

優選地，所述第二控制模塊還包括存儲單元，所述存儲單元用于存儲所述用戶能源使用數據。

優選地，所述第二通信單元包括有線通信單元，所述有線通信單元與以太網服務器通信連接，所述以太網服務器與所述用戶終端通信連接。

優選地，所述第二通信單元包括無線通信單元，所述無線通信單元與所述用戶終端通信連接。

優選地，所述采集模塊與所述第一控制模塊可拆卸連接。

第二方面，本申請提供了一種智能儀表信息采集方法，該方法利用上述裝置進行智能儀表的信息采集，包括：

采集模塊采集智能儀表記錄的用戶能源使用數據，并將所述用戶能源使用數據發送到第一控制模塊；

所述第一控制模塊接收所述用戶能源使用數據，并將所述用戶能源使用數據發送到遠程集抄后臺；

所述第一控制模塊接收所述用戶能源使用數據，并將所述用戶能源使用數據發送到第二控制模塊，其中，所述第一控制模塊和第二控制模塊的數據傳輸方向為單向傳輸；

所述第二控制模塊接收所述用戶能源使用數據，并將所述用戶能源使用數據發送到用戶終端。

本申請提供的智能儀表信息采集設備及方法的有益效果包括：

本申請提供的智能儀表信息采集設備，包括采集模塊、第一控制模塊和第二控制模塊，采集模塊與智能儀表通信連接，與第一控制模塊連接；第一控制模塊與遠程集抄后臺通信連接，與第二控制模塊單向連接；第二控制模塊與用戶終端通信連接。利用本申請提供的智能儀表信息采集設備中的采集模塊，可采集智能儀表記錄的用戶能源使用數據，將用戶能源使用數據通過第一控制模塊發送到遠程集抄后臺和第二控制模塊，使用戶終端可從第二控制模塊內獲取用戶能源使用數據。由于第一控制模塊是通過單向發送單元向第二控制模塊的單向接收單元發送數據，因此用戶終端不能夠通過第二控制模塊訪問第一控制模塊的數據，實現了第一控制模塊數據和第二控制模塊數據相隔離，第一控制模塊發送到遠程集抄后臺的用戶能源使用數據不會受到與第二控制模塊通信連接的用戶終端影響，實現了在保障集抄系統數據安全性的基礎上，用戶可獲取自己的用戶能源使用數據。本申請提供的智能儀表信息采集方法，可采集智能儀表記錄的用戶能源使用數據，并分別發送至遠程集抄后臺和用戶終端，且發送到用戶終端時為單向傳輸，安全性高。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例提供的一種智能儀表信息采集設備的結構示意圖；

圖2為本申請實施例提供的一種gprs模塊電源關斷電路示意圖；

圖3為本申請實施例提供的一種智能儀表信息采集系統的結構示意圖；

圖4為本申請實施例提供的另一種智能儀表信息采集系統的結構示意圖；

圖5為本申請實施例提供的一種智能儀表信息采集方法的流程示意圖。

具體實施方式

本申請實施例提供的智能儀表信息采集設備，可以采集家庭用戶的智能儀表的數據，其中，智能儀表包括智能電表、智能熱水表、智能冷水表和智能氣表，智能儀表的數據為智能儀表記錄的用戶能源使用數據，用戶能源使用數據包含用戶能源使用量數據以及能源使用過程中出現的故障數據等其他數據。智能儀表信息采集設備將上述智能電表、智能熱水表、智能冷水表和智能氣表的數據分別上傳至各智能儀表對應的遠程集抄后臺，各遠程集抄后臺也將各自的命令數據通過智能儀表信息采集設備下發到對應的各智能儀表。智能儀表信息采集設備在實現上述采集多個智能儀表數據的采集器功能和連接遠程集抄后臺的集中器功能基礎上，還具有將各智能儀表的數據發送到如智能手機、平板電腦、計算機等用戶終端的功能。用戶可以通過獲取各智能儀表的數據，了解家庭能源使用總量以及能源使用過程中出現的問題，如過壓、過流、功率越限等故障，并及時采取相應的應對措施。

參見圖1，為本申請實施例提供的一種智能儀表信息采集設備的結構示意圖，如圖1所示，本申請實施例提供的智能儀表信息采集設備，包括采集模塊、第一控制模塊和第二控制模塊。

具體的，采集模塊包括i型采集器模塊，i型采集器模塊設置有無線模塊接口，無線模塊接口可選為多個獨立的rs-485接口。多個rs-485接口用于與用戶的智能電表、智能熱水表、智能冷水表和智能氣表進行本地通訊。

本地通訊包括智能儀表信息采集設備采集各智能儀表的數據，以及智能儀表信息采集設備向各智能儀表發送來自于遠程集抄后臺的命令數據。當然，本地通訊方式還可選擇微功率無線通信、高速無線通信、寬帶載波通信、窄帶載波通信等方式。利用本申請實施例提供的智能儀表信息采集設備，可周期性地采集32個用戶的智能電表、智能熱水表、智能冷水表和智能氣表的用戶能源使用數據，包括用電量、電壓、電流、功率、水氣用量以及告警信息等。

采集模塊為可插拔結構，與第一控制模塊可拆卸連接，更換方便。利用采集模塊獲取的用戶能源使用數據可傳輸到第一控制模塊。

第一控制模塊包括智能儀表信息采集設備主芯片及相關電路，本實施例中，第一控制模塊可采用spear310芯片作為智能儀表信息采集設備主芯片。主芯片用i/o口模擬的一個sd卡(securedigitalmemorycard，安全數碼存儲卡)接口，用于存儲采集模塊采集的用戶能源使用數據。第一控制模塊主要設置有第一通信單元和單向發送單元。其中，第一通信單元包括i型集中器模塊，i型集中器模塊設置有遠程模塊接口。遠程模塊接口為可插拔結構，與第一控制模塊可拆卸連接，更換方便。第一控制模塊將用戶能源使用數據通過i型集中器模塊內的gprs模塊周期性地發送到遠程集抄后臺。參見圖2，為本申請實施例提供的一種gprs模塊電源關斷電路示意圖。如圖2所示，主芯片可通過三極管q5、三極管q6關斷gprs模塊電源。當第一控制模塊向遠程集抄后臺發送數據時，打開gprs模塊電源，當數據發送完畢時，關斷電源。利用gprs模塊電源關斷電路，有效降低了智能儀表信息采集設備的功耗。

單向發送單元包括通用異步發送傳輸器，即uart-txd接口，單向發送單元用于將用戶能源使用數據發送到第二控制模塊。

第二控制模塊包括智能儀表信息采集設備副芯片及相關電路，本實施例中，第二控制模塊可采用lpc1778芯片作為智能儀表信息采集設備副芯片。第二控制模塊設置有單向接收單元、第二通信單元和存儲單元。其中，單向接收單元包括通用異步接收傳輸器，即uart-rxd接口，單向接收單元用于接收來自于單向發送單元的用戶能源使用數據。

需要說明的是，本實施例中，第一控制模塊不僅設置有單向發送單元(uart-txd接口)，還設置有單向接收單元(uart-rxd接口)，同樣，第二控制模塊不僅設置有單向接收單元(uart-rxd接口)，還設置有單向發送單元(uart-txd接口)。第一控制模塊的uart-txd接口與第二控制模塊的uart-rxd接口連接，使第一控制模塊的用戶能源使用數據能夠發送到第二控制模塊；第一控制模塊的uart-rxd接口與第二控制模塊的uart-txd接口通過硬件切斷，使第一控制模塊不能收到來自第二控制模塊的數據，保證了第一控制模塊內的用戶能源使用數據不被更改。但第一控制模塊的uart-rxd接口與第二控制模塊的uart-txd接口仍可通過跳線帽接通，便于實驗室調試使用。

第二通信單元可為有線通信單元，有線通信單元包括以太網接口，有線通信單元與以太網服務器通信連接，以太網服務器與用戶終端通信連接。第二控制模塊的數據可設置為定時發送到以太網服務器，用戶終端通過訪問以太網服務器可獲取用戶能源使用數據。當然，第二通信單元也可為無線通信單元，無線通信單元包括藍牙單元、wifi單元等，無線通信單元與用戶終端通信連接，用戶可通過用戶終端上的藍牙或wifi獲取第二控制模塊上的用戶能源使用數據。第二模塊上的用戶能源使用數據存儲于存儲單元。本實施例中，存儲單元包括lpc1778芯片內置的eeprom(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，電可擦可編程只讀存儲器)以及第二控制模塊外接的存儲器。

參見圖3，為本申請實施例提供的一種智能儀表信息采集系統的結構示意圖。如圖3所示，本申請實施例提供的一種智能儀表信息采集系統，包括智能電表、智能熱水表、智能冷水表、智能氣表、智能儀表信息采集設備、遠程集抄后臺、以太網服務器和用戶終端。智能儀表信息采集設備通過采集模塊采集智能電表、智能熱水表、智能冷水表、智能氣表的用戶能源使用數據，并發送到第一控制模塊，第一控制模塊利用第一通信單元將用戶能源使用數據發送到遠程集抄后臺，利用單向發送單元將用戶能源使用數據發送到第二控制模塊，第二控制模塊利用第二通信單元將用戶能源使用數據發送到以太網服務器，用戶終端通過以太網服務器獲取來自于第二控制模塊的用戶能源使用數據。

進一步的，用戶終端也可以直接與智能儀表信息采集設備建立無線/有線連接，或者通過連接家庭能源管理終端獲取用戶能源使用數據。參見圖4，為本申請實施例提供的另一種智能儀表信息采集系統的結構示意圖。如圖4所示，智能儀表信息采集設備的主芯片將采集的智能儀表的用戶能源使用數據通過第一以太網口(即第一通信單元)發送到遠程集抄后臺，并將遠程集抄后臺的命令數據反饋至智能儀表；智能儀表信息采集設備的主芯片將采集的智能儀表的用戶能源使用數據通過uart_txd發送到副芯片，副芯片通過第二以太網口發送到家庭能源管理終端，用戶通過家庭能源管理終端可獲得自己的用戶能源使用數據。

本申請實施例中，主芯片和副芯片之間的數據傳輸方向為單向傳輸，主芯片的uart_txd和副芯片的uart_rxd之間還設置有光耦之間還設置有光耦，進一步防止副芯片對主芯片的數據訪問，提高主芯片數據安全性；副芯片到第二以太網口，第二以太網口到家庭能源管理終端到用戶終端，或第二以太網口到用戶終端均優選為單向傳輸的數據傳輸方式，使用戶終端接收來自副芯片的推送消息，而不能逐級訪問到副芯片，保障了副芯片數據的安全性，進一步避免了主芯片數據被訪問甚至篡改的可能性，保障了電力系統內網數據與外網數據的隔離效果，使用戶既能夠獲取到自己的用戶能源數據，又不會對電力系統內網的安全性造成威脅。副芯片持續以廣播方式向家庭能源管理終端或用戶終端發布實時用戶能源使用數據，滿足用戶隨時查看實時用戶能源使用數據的需求，不接受用戶終端或家庭能源管理終端的任何控制指令。第一以太網口和第二以太網口為完全物理隔離的以太網通信端口，分別由主芯片和副芯片獨立控制。

根據上述實施例提供的智能儀表信息采集設備，本申請還提供了一種智能儀表信息采集方法。參見圖5，為本申請實施例提供的一種智能儀表信息采集方法的流程示意圖，具體包括以下步驟：

步驟s110：采集模塊采集智能儀表記錄的用戶能源使用數據，并將用戶能源使用數據發送到第一控制模塊。

具體的，智能儀表信息采集設備的采集模塊通過rs485線采集儀表記錄的用戶能源使用數據，并將全部用戶能源使用數據傳送至第一控制模塊。

步驟s120：第一控制模塊接收用戶能源使用數據，并將用戶能源使用數據發送到遠程集抄后臺。

具體的，第一控制模塊接收用戶能源使用數據，并將全部用戶能源使用數據通過第一以太網口發送至遠程集抄后臺。

步驟s130：第一控制模塊接收用戶能源使用數據，并將用戶能源使用數據發送到第二控制模塊，其中，第一控制模塊和第二控制模塊的數據傳輸方向為單向傳輸。

具體的，第一控制模塊接收用戶能源使用數據后，還將用戶能源使用數據通過單向傳輸接口uare_txd發送到第二控制模塊。

步驟s140：第二控制模塊接收用戶能源使用數據，并將用戶能源使用數據發送到用戶終端。

具體的，第二控制模塊接收用戶能源使用數據后，通過第二以太網口將用戶能源使用數據發送到用戶終端，或將用戶能源使用數據發送到以太網服務器，用戶可利用用戶終端從以太網服務器中獲取用戶能源使用數據，或將用戶能源使用數據發送到家庭能源管理終端，用戶可利用用戶終端從家庭能源管理終端中獲取用戶能源使用數據。

由上述實施例可見，本申請提供的智能儀表信息采集設備，包括采集模塊、第一控制模塊和第二控制模塊，采集模塊與智能儀表通信連接，與第一控制模塊連接；第一控制模塊與遠程集抄后臺通信連接，與第二控制模塊單向連接；第二控制模塊與用戶終端(或以太網服務器)通信連接。利用本申請提供的智能儀表信息采集設備中的采集模塊，可采集智能儀表記錄的用戶能源使用數據，將用戶能源使用數據通過第一控制模塊發送到遠程集抄后臺和第二控制模塊，使用戶終端可從第二控制模塊內獲取用戶能源使用數據。由于第一控制模塊是通過單向發送單元向第二控制模塊的單向接收單元發送數據，因此用戶終端不能夠通過第二控制模塊訪問第一控制模塊的數據，實現了第一控制模塊數據和第二控制模塊數據相隔離，第一控制模塊發送到遠程集抄后臺的用戶能源使用數據不會受到與第二控制模塊通信連接的用戶終端影響，實現了在保障集抄系統數據安全性的基礎上，用戶可獲取自己的用戶能源使用數據。

智能儀表信息采集設備具有兩個獨立的上行網口，分別連接遠程集抄后臺和用戶終端(或以太網服務器)。相互獨立隔離的雙芯片既滿足了集抄系統的集抄需求，又能夠讓用戶實時獲取智能儀表的數據，符合集抄網絡與其他網絡安全隔離的需求。

以上所述的本發明實施方式并不構成對本發明保護范圍的限定。