一种基于USB总线的厂站电能量采集系统

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。