一种基于USB总线的厂站电能量采集系统
文献发布时间:2023-06-19 10:48:02
技术领域
本发明涉及厂站电能量信息采集领域,尤其涉及一种基于USB总线的厂站电能量采集系统。
背景技术
随着用电信息采集系统的应用和完善,支持电力市场的运营、电费结算,提升供电可靠性和准确性尤为重要,由此供电公司需要不断完善及增加对变电站自动抄表管理、有序用电管理、用电情况统计分析、异常用电分析、电能质量数据统计、线损和母线电量平衡分析等增值服务。因此对厂站电能量采集系统的采集能力、运算速度以及上下行速度提出了更高的要求,当前行业内下行采集和上行通信,受系统框架影响,总线速度都停留在几兆上,而使用USB总线后,可达到480Mbps的上、下行速度,使得基于USB总线的厂站电能量采集系统显得尤为重要。
发明内容
为解决上述现有技术存在的不足,本发明提供了一种基于USB总线的厂站电能量采集系统,通过利用USB总线,实现对电能量信息的快速、准确采集、处理和上传。
为实现上述目的,本发明提出了一种基于USB总线的厂站电能量采集终端,能够实现对变电站、发电厂的电能量数据的自动采集、存储、处理并通过多种通信线路将数据上传至主站,包含控制模块、USB HUB模块、管理模块、外插模块、USB转以太网模块、电源模块、指示灯模块、维护接口模块、触摸LCD模块、主站和电能表,其中:
控制模块,采集电能表中的电能量数据,并记录数据、处理数据及统计数据;并将处理后的数据传输至主站;
USB HUB模块,与管理模块和外插模块相连,用于实现数据传输;
管理模块,采集电能表信息;
外插模块,与主站或电能表进行交互;
USB转以太网模块,实现采集系统与主站的数据交互;
电源模块,包含交、直流两路电源以及超级电容模块,为系统供电;
指示灯模块,包含运行灯、告警灯、电源指示灯、抄表指示灯以及LINK和DATE以太网状态灯,实现运行、本地通信、远程通信及数据上传的提示功能;
维护接口模块,包含USB接口、RS232调试接口、TYPE-C调试接口、RS-485调试接口、蓝牙接口,通过串口协议与控制模块连接,可实现本地的手动采集电能表信息、读取系统状态、配置参数、监控报文、导出存储的电能量信息和日志功能;
触摸LCD模块,包含触摸板和LCD液晶屏,可通过界面实现本地采集并显示电能表信息、配置系统参数、显示系统工作状态;
主站,随时或定时召唤、抄取厂站电能量采集系统数据,进行处理,形成各类报表、曲线和历史数据库,以满足用户需求;
电能表,用于电表用户用电量的计量;
控制模块通过USB总线与电能表进行通信,采集电能表中的相关数据,进行记录、处理及统计,并将处理后的数据通过USB转以太网模块或外插模块传输至主站;
主站通过USB转以太网模块或外插模块通道将主站信息反向传输至控制模块;控制模块可以把反向传输的信息通过USB HUB连接的管理模块或外插模块与电能表进行交互,实现电能量采集。
进一步的,控制模块包含CPU、DDR3及EMMC。
进一步的,电源模块交、直流电源可无间断切换也可以同时供电。
进一步的,超级电容规格为7.2V,当电源模块转换为DC-DC升压模式时,电源断开后超级电容模块可短时间继续进行供电。
进一步的,管理模块可将USB总线转换为多路UART接口和IO,作为PCB板上功能接口,如RS-485功能接口、RS-232功能接口和遥信功能接口。
进一步的,外插模块为USB总线方式连接,能够外接4G通信、5G通信、MODEM通信三种上行通信模块,用于上行与主站连接和交互,也可外接RS-485、RS-232、遥信下行采集模块,用于下行与电能表交互。
进一步的,USB转以太网模块将USB总线转换出多路以太网及光纤接口,实现上行与主站连接,进行采集终端与主站的数据交互。
本发明的有益效果:整个厂站电能量采集系统通过USB总线贯通,将通信速率提升到了 480Mbps,保证了系统采集能力、运算速度以及上下行速度的高效运行,解决了由于接口原因导致的数据延迟和信息积压。
附图说明
为了更清楚的描述本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要实用的附图作简单介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于USB总线的厂站电能量采集系统图;
符号说明:
控制模块—1,USB HUB模块—2,管理模块—3,外插模块—4,USB转以太网模块—5,电源模块—6,指示灯模块—7,维护接口模块—8,触摸LCD模块—9,主站—10,电能表—11。
具体实施方式
为使本发明的上述目的,特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明。
本发明提供一种基于USB总线的厂站电能量采集系统,通过USB总线去管理下行的电能表控制和信息采集、上行的主站连接与交互。可实现多路采集、多路上行的高采集能力、高运行速度以及高上下行速度的采集系统。
如图1所示,本发明一种基于USB总线的厂站电能量采集系统包括控制模块1、USBHUB 模块2、管理模块3、外插模块4、USB转以太网模块5、电源模块6、指示灯模块7、维护接口模块8、触摸LCD模块9、主站10以及电能表11。
电源模块1为整个系统提供工作电压,包含交、直流两路电源以及超级电容模块,其中交、直流电源可无间断切换也可以同时供电;另电源断开后超级电容模块可短时间继续进行供电。
控制模块1定时发起或者主站请求控制模块1发起对电能表11的数据采集,通过与电能表11交互,获得数据并进行存储和处理,并通过外插模块4、USB转以太网模块上传至主站。
主站10与控制模块1通过外插模块4或者USB转以太网模块5建立的通道进行连接和交互。
外插模块4为USB总线方式连接,可外接4G通信、5G通信、MODEM通信三种上行通信模块,用于上行主站10连接与交互,也可外接RS-485、RS-232、遥信下行模块,用于电能表11信息采集。
USB转以太网模块5将USB总线转换出多路以太网及光纤接口,建立与主站10连接的上行通道,实现采集终端与主站10的数据交互。
控制模块1与电能表11通过USB HUB模块2转接的外插模块4或者管理模块3进行采集。
管理模块3可将USB总线转换为多路UART接口和IO,作为PCB板上功能接口,如RS-485、 RS-232、遥信,用于电能表11的信息采集。
指示灯模块7与控制模块1连接,控制模块1根据运行、本地通信、远程通信及数据上传状态,控制各类指示灯的闪烁,可实现提示功能。
维护接口模块8包含USB接口、RS232调试接口、TYPE-C调试接口、RS458调试接口、蓝牙接口,通过串口协议与控制模块1连接。
触摸LCD模块9与控制模块1连接,可通过界面实现本地采集并显示电能表信息、配置系统参数、显示系统工作状态。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例相同相似部分相互参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;对本领域的一般技术工作人员,依照本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书的内容不应理解为对本发明的限制。
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