专利名称：用于通信信号盲区的负控终端无线数据传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据传输系统，特别是一种应用在移动通信信号盲区内工作的负控终端无线数据传输系统。
背景技术：
智能电网就是把最新的信息化技术、通信技术、计算机控制技术和原有的输、配电基础设施高度结合，形成一个新型电网，实现电力系统的智能化。建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，而构建一个能够全面地对用电单位进行用电监测的通信网络是智能电网建设中基础的基础。从技术层面上讲，目前对用电单位进行用电监测的通信网络系统按底层通信方式的不同可分为以下几种
I)通过电力载波通信方式
这种通信方式不需要投资铺设通信线路，可以节约资金投入，还具有维护量小的特点，尤其是近年来扩频通信技术的成功应用，使得低压电力载波通信开始应用在远程无线自动电抄表系统中。但目前电力载波通信有着明显不足主要表现为高噪声、低阻抗、损耗大、波动大、易受外界干扰。在我国的一些低压配电网中，由于负荷变化大且缺乏规律性，各种干扰十分严重，将扩频通信技术应用于负控终端对用电单位进行用电监测通信还面临很多问题，因此目前在我国并未取得好的效果。2)通过RS485有线通信网方式
EIA RS485是标准化CCITT V. 11/X. 27兼容的平衡式电气特性标准，RS485有线通信网通过在一对平衡的互连电缆上传送差分信号并在接收端进行信号判决的方式来实现数据传输。该网络具有抗干扰能力强、传输距离远(1200M)、数据速率高(100kb/S)的特点，但由于它是有线网络，需要专门铺设传输设备，这需要额外的投资费用。3)采用电话线和调制解调器传送数据和控制信号方式
该方案的优点是安装使用方便，只要通电话的地方就能实施，其缺点是维护成本高、扩展性能差，且MODEM长时间带电，易出现不稳定的情况。另外对于没有安装电话线路的偏远地区，因需要重新铺设电话线路而使成本增加。4)北斗通信方式
北斗通信是利用卫星通信不受地域限制、无需专门铺设传输设备的一种通信方式，其优点是具有定位和通信双重作用，具备短信通信功能，可以解决其它方式信号无法覆盖地区的通信问题。但就供电行业负控终端的应用通信而言，使用成本很高，不仅需要购买卫星通信终端，而且施工复杂，并要为每条短信通信支付一定的费用。5 )通过GPRS/CDMA无线通信网方式
GPRS是通用无线分组业务的英文简称，CDMA是码分多址的英文缩写，参照图1，目前大多数负控终端设备都提供了基于GPRS/CDMA的通信方式来实现对用电单位进行用电监测。GPRS/CDMA无线通信网方式作为一种成熟的传输网络，具有传输率大、频率利用率高、数据传输可靠等特点，可以满足负控终端设备数据通信的要求。同时由于每个负控终端设备一年的使用费仅100元左右，因此是目前大多数数据采集与监控设备比较常用的无线通信方式。但GPRS/CDMA通信方式也存在ー些限制，例如在地下室或比较偏远的地区，如小水电站所处的山谷地带等，往往没有移动通信信号或移动通信信号不够稳定，无法直接采用带GPRS/CDMA通信模块的负控终端设备对用电单位进行用电监测和管理。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应用在移动通信信号盲区内工作的负控终端无线数据传输系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 用于通信信号盲区的负控终端无线数据传输系统，包括用于采集用电数据、进行用电监测的数据采集模块，所述数据采集模块包括负控终端设备；用于进行网络通信的GPRS/CDMA通信模块；用于负控終端设备与GPRS/CDMA通信模块之间进行无线通信的无线数据传输模块，所述无线数据传输模块包括与负控终端设备连接的TM模块和与GPRS/CDMA通信模块连接的GM模块。进ー步，所述数据采集模块中还包括多功能电表，所述多功能电表与负控终端设备连接，多功能电表直接设置在电网終端用于进行数据采集和用电检查。优选的，所述TM模块由用干与负控终端设备连接的終端接ロ电路、串ロ通信电路
I、微处理器I、看门狗及复位电路I、无线射频电路I和用于转换电压的电源电路I构成，所述终端接ロ电路、串ロ通信电路I和无线射频电路I分别与微处理器I连接，所述看门狗及复位电路I连接微处理器I用于微处理器I的复位。进ー步，所述终端接ロ电路设置有与负控终端设备连接的电源线和数据线，所述电源电路I连接终端接ロ电路，TMホ旲块通过终端接ロ电路连接在负控终端设备后，可从负控终端设备处取得电源，并通过电源电路I转换为TM模块上各个元器件的工作电压。优选的，所述GM模块由用于与GPRS/CDMA通信模块连接的通信模块接ロ电路、串ロ通信电路II、微处理器II、看门狗及复位电路II、无线射频电路II和用于转换电压的电源电路II构成，所述通信模块接ロ电路、串ロ通信电路II和无线射频电路II分别与微处理器II连接，所述看门狗及复位电路II连接微处理器II用于微处理器II的复位。进ー步，所述电源电路II连接GPRS/CDMA通信模块并为GPRS/CDMA通信模块提供工作电源。进ー步，所述GM模块还包括太阳能电池，所述太阳能电池连接电源电路II，太阳能电池输出的电经电源电路II转换电压后为GM模块的各电路提供工作电源。本发明的有益效果是本发明的无线数据传输系统采用无线数据传输与GPRS/CDMA无线通信网络相结合的方式，在GPRS/CDMA无线通信网络的通信信号盲点处采用无线数据传输模块进行短距离的数据传输，再通过GPRS/CDMA无线通信网络进行长距离数据传输，克服了 GPRS/CDMA无线通信网络具有通信盲点的缺点。本发明的无线数据传输系统具有传输率大、频率利用率高、数据传输可靠、成本低、维护费用低等特点，同时消除了网络通信中存在信号盲点问题，满足负控终端设备数据通信的要求，适用于供电局对用电单位进行用电监測。
下面结合附图和实施例对本发明进ー步说明。图I是现有基于GPRS/CDMA通信方式的负控终端设备工作示意 图2是本发明的无线数据传输系统结构示意 图3是本发明中TM模块的结构框 图4是本发明中GM模块的结构框 图5是TM (GM)模块的工作流程 图6是TM (GM)模块无线接收中断流程 图7是TM (GM)模块串ロ接收中断流程图。图中标号说明1、数据采集模块，2、多功能电表，3、负控终端设备，4、无线数据传输模块，5、TM模块，51、终端接ロ电路，52、串ロ通信电路I，53、微处理器I，54、看门狗及复位电路I，55、无线射频电路I，56、电源电路I，6、GM模块，61、通信模块接ロ电路，62、串ロ通信电路II，63、微处理器II，64、看门狗及复位电路II，65、无线射频电路II，66、电源电路II，67、太阳能电池，7、GPRS/CDMA通信模块，8、信息控制中心。
具体实施例方式參照图2，本发明提供的一种用于通信信号盲区的负控终端无线数据传输系统，包括用于采集用电数据、进行用电监测的数据采集模块1，由一个负控終端设备3和一至多个多功能电表2组成，所述多功能电表2通过标准接ロ与负控终端设备3连接，所述负控終端设备3通过无线数据传输模块4连接GPRS/CDMA通信模块7，GPRS/CDMA通信模块7用干与供电局里的信息控制中心8进行网络通信。 所述无线数据传输模块4包括与负控终端设备3连接的TM模块5和与GPRS/CDMA通信模块7连接的GM模块6。參照图3，TM模块5由终端接ロ电路51、串ロ通信电路I 52、微处理器I 53、看门狗及复位电路I 54、无线射频电路I 55和电源电路I 56构成，所述的终端接ロ电路51、串ロ通信电路I 52、看门狗及复位电路I 54和无线射频电路I 55分别与微处理器I 53连接。其中，終端接ロ电路51用来与负控终端设备3直接相连，以实时接收负控終端设备3发出的电平信号和数据包，并把这些信号和数据包传给微处理器I 53，所述终端接ロ电路51也会把微处理器I 53传出的电平信号和数据包传给负控終端设备3。微处理器I 53把终端接ロ电路51送来的电平信号和数据包经过编码送往无线射频单元I 55，也可将无线射频单元I 55送来的数据信号经解码后送到終端接ロ电路51。无线射频单元I 55把微处理器I 53送来的编码信号经天线发射出去，也可把GM模块6发送过来的无线信号接收下来，并送到微处理器I 53。串ロ通信电路I 52用来与PC机的RS232串ロ电路相连，以便装载程序到微处理器I 53。看门狗及复位电路I 54用来对微处理器I 53上电时复位，以及当TM模块5不能正常工作时的重新复位，使TM模块5能够恢复到正常工作状态。终端接ロ电路51处设置有与负控终端设备3连接的电源线和数据线，TM模块5通过终端接ロ电路51与负控终端设备3连接后，电源电路I 56把终端接ロ电路51传过来的5V电源转换为3. 3V电源，供TM模块5上的元器件工作之用。
参照图4，GM模块6由通信模块接口电路61、串口通信电路II 62、微处理器II 63、看门狗及复位电路II 64、无线射频电路II 65、电源电路II 66和太阳能电池67构成，所述通信模块接口电路61、串口通信电路II 62、看门狗及复位电路II 64和无线射频电路II 65分别与微处理器II 63连接，所述太阳能电池67连接电源电路II 66。其中，通信模块接口电路61用来与GPRS/CDMA通信模块7直接相连，从GPRS/CDMA通信模块7获得电平信号和数据包后传送给微处理器II 63，也负责 把微处理器II 63传过来的电平信号和数据包传送给GPRS/CDMA通信模块7。电源电路II 66从太阳能电池67处获得电源，并转换为3. 3V电压供GM模块6上的元器件工作之用，优选的，太阳能电池67中的蓄电池规格为12V 50AH，太阳能电池板为40W 12V，能保证在连续15天无阳光时正常工作；进一步，电源电路II 66还连接GPRS/CDMA通信模块7，电源电路II 66为GPRS/CDMA通信模块7提供工作电源，GM模块6上的串口通信电路II 62、微处理器II 63、看门狗及复位电路II 64和无线射频电路II 65的作用与TM模块5上对应电路的作用相同。优选的，TM模块5和GM模块6中的无线射频电路55、65工作频率为2. 4GHz。无线射频电路55、65数据传送功率可调，最大传输速率为250Kbps。优选的，TM模块5和GM模块6中采用的微处理器53、63具有低功率、低成本、完全兼容IEEE802. 15. 4等特点，集成了 32位RISC MCU内核、高性能的2. 4GHz IEEE802. 15. 4射频收发器、192kB ROM和96kB RAM，并为无线传感器网络应用提供了通用的低成本解决方案。高度集成有助于降低整个系统的成本，特别是192K ROM存储器可实现点对点和网状网络协议栈的集成RAM可支持路由算法和应用控制的功能，无需添加额外的外部存储。使用硬件MAC和安全性极高的AES编码加速器，大大降低功耗和处理器的费用。优选的，所述的负控终端设备3选择采用华立HL3202型负荷管理终端，多功能电表2选择采用华立DTSD1088型三相电子式多功能电能表，GPRS/CDMA通信模块7为基于有方Neo_M590通信模块的BO10。本发明的工作过程是供电部门的信息控制中心8通过网络发送命令给安放在有移动通信信号区域内的GPRS/CDMA通信模块7，GPRS/CDMA通信模块7获得指令后借助相连的GM模块6，将指令传送到移动通信信号盲区内的TM模块5，TM模块5将指令传给相连接的负控终端设备3，负控终端设备3根据约定解析出相关指令，再对指令进行响应，例如进行参数设置、用电监测、或将指令传给与之连接的多功能电表2。数据采集的过程是安放在移动通信信号盲区内的负控终端设备3根据预先设置，从多功能电表2中采集数据或对用电单位进行用电监测，并借助与之连接的TM模块5，将数据传送到安放在有移动通信信号区域的GM模块6，GM模块6获得数据以后将数据传送给与之连接的GPRS/CDMA通信模块7，GPRS/CDMA通信模块7获得数据后将数据通过网络传回到供电部门的信息控制中心8中。图5至图7为TM模块5和GM模块6的工作过程流程图。本发明通过对负控终端设备3和GPRS/CDMA通信模块7之间的电平信号及数据包无线传输，实现了 GPRS/CDMA通信模块7与负控终端设备3空间位置上的分离，同时保证其间相互传送数据及电平信号的准确性，因此可以将GPRS/CDMA通信模块7与GM模块6 —起放置在有GPRS信号或CDMA信号的位置，从而解决了在负控终端设备3处无移动通信信号情况下，系统仍可以借助本发明实现远程数据传输。本发明的无线数据传输系统采用无线数据传输与GPRS/CDMA无线通信网络相结合的方式，在GPRS/CDMA无线通信网络的通信信号盲点处采用无线数据传输模块4进行短距离的数据传输，再通过GPRS/CDMA无线通信网络进行长距离数据传输，克服了 GPRS/CDMA无线通信网络无法适应通信信号盲区的缺点。本发明的无线数据传输系统具有传输率大、频率利用率高、数据传输可靠、成本低、维护费用低等特点，同时消除了网络通信中存在的信号盲点问题，满足负控终端设备3数据通信的要求，适用于供电局对用电单位进行用电监测。以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述所述的实施例，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
权利要求
1.用于通信信号盲区的负控终端无线数据传输系统，包括用于采集用电数据、进行用电监测的数据采集模块(I)，所述数据采集模块(I)包括负控终端设备(3);用于进行网络通信的GPRS/CDMA通信模块(7)；其特征在于还包括用于负控終端设备(3)与GPRS/CDMA通信模块(7)之间进行无线通信的无线数据传输模块(4)，所述无线数据传输模块(4)包括与负控终端设备(3)连接的TM模块(5 )和与GPRS/CDMA通信模块(7 )连接的GM模块(6 )。
2.根据权利要求I所述的用于通信信号盲区的负控终端无线数据传输系统，其特征在于所述数据采集模块(I)中还包括用于采集数据的多功能电表(2)，所述多功能电表(2)与负控终端设备(3)连接。
3.根据权利要求I或2所述的用于通信信号盲区的负控终端无线数据传输系统，其特征在于所述TM模块(5)由用于与负控终端设备(3)连接的终端接ロ电路(51)、串ロ通信电路I (52)、微处理器I (53)、看门狗及复位电路I (54)、无线射频电路I (55)和用于转换电压的电源电路I (56)构成，所述终端接ロ电路(51)、串ロ通信电路I (52)和无线射频电路I (55)分别与微处理器I (53)连接，所述看门狗及复位电路I (54)连接微处理器I(53)用于微处理器I (53)的复位。
4.根据权利要求3所述的用于通信信号盲区的负控终端无线数据传输系统，其特征在干所述终端接ロ电路(51)设置有与负控终端设备(3)连接的电源线和数据线，所述电源电路I (56)连接终端接ロ电路(51)。
5.根据权利要求I或2所述的用于通信信号盲区的负控终端无线数据传输系统，其特征在于所述GM模块(6 )由用于与GPRS/CDMA通信模块(7 )连接的通信模块接ロ电路(61)、串ロ通信电路II (62)、微处理器II (63)、看门狗及复位电路II (64)、无线射频电路II (65)和用于转换电压的电源电路II (66)构成，所述通信模块接ロ电路(61)、串ロ通信电路II(62)和无线射频电路II (65)分别与微处理器II (63)连接，所述看门狗及复位电路II (64)连接微处理器II (63)用于微处理器II (63)的复位。
6.根据权利要求5所述的用于通信信号盲区的负控终端无线数据传输系统，其特征在于所述电源电路II (66)连接GPRS/CDMA通信模块(7)并为GPRS/CDMA通信模块(7)提供工作电源。
7.根据权利要求5所述的用于通信信号盲区的负控终端无线数据传输系统，其特征在于所述GM模块(6 )还包括太阳能电池(67 )，所述太阳能电池(67 )连接电源电路II (66 )。
全文摘要
本发明公开了用于通信信号盲区的负控终端无线数据传输系统，包括用于采集用电数据、进行用电监测的数据采集模块，由负控终端设备和一至多个多功能电表组成；用于进行网络通信的GPRS/CDMA通信模块；以及用于负控终端设备与GPRS/CDMA通信模块之间进行无线通信的无线数据传输模块，所述无线数据传输模块包括与负控终端设备连接的TM模块和与GPRS/CDMA通信模块连接的GM模块。本发明的无线数据传输系统采用无线数据传输与GPRS/CDMA无线通信网络相结合的方式，消除了网络通信中存在信号盲点问题，满足负控终端设备数据通信的要求。
文档编号G08C17/02GK102868437SQ20121035670
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者何国辉, 黄险峰, 胡思平, 黄凯荣, 赵瞩华, 叶俊辉 申请人:五邑大学, 广东电网公司江门供电局