一種超低功率損耗的計數器總線數據采集器，包括集成有通用異步接收/發送裝置UART芯片的主CPU模塊、時鐘模塊、存儲器、RS-485通信模塊，其特征在于：主CPU模塊采用由時鐘模塊喚醒的16位FIash型MSP430系列超低功率損耗單片機，RS-485通信模塊采用高速隔離芯片隔離且由時鐘模塊喚醒，還設有采集數據的M-Bus通信采集模塊。本發明專利技術功率損耗約為現有數據采集器的1/20，長期運行可節省大量的能源，在運行過程中根據采集方案自動進行數據采集，采集可靠性較高，對故障的計量儀表進行標記，可以盡早發現故障并進行處理，有利于減少計量損失。還不必頻繁抄表通信速度較高，可以進一步降低系統的功率消耗。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及數據采集，特別是涉及一種超低功率損耗的計數器總線數據采集器。
技術介紹
能源管理系統中的自動化集群抄表廣泛應用計數器總線(Meter-Bus，縮略詞為Μ-Bus)進行數據遠傳，其采用普通的兩芯電纜連接，同時完成提供表計電源和數據通信的功能，傳送數據能力、速度和數量完全可以滿足要求?，F有的具有現場實時數據采集和通信轉換功能的M-Bus數據采集器，將M-Bus的接口轉換為RS-232總線或者RS-485總線，由上位機通過RS-232總線或者RS-485總線訪問采集器，現場實時采集智能化水表或者智能化氣表(以下統稱計量儀表)的數據，M-Bus數據采集器需要保持在運行狀態以備進行采集，因此，功率損耗比較大，例如以一個抄表終端的功率損耗為2W計算，六千個集群抄表終端的總功率損耗為12KW，年耗電費用數萬元，浪費大量資源。而且，每次通信都要經過RS-485總線，以及M-Bus數據總線，不僅降低了系統可靠性，直接影響抄表成功率，而且，由于RS-485總線相對速度比較高，實用最高速率可達38400bps，而M-Bus數據總線相對速度比較低速，實用最高速率只有9600bps，M-Bus數據采集器花大量的時間等待M-Bus網絡的回復，相應增加了功率損耗。特別是現有的M-Bus數據采集器無數據存儲功能和自動診斷功能，不能對相應的能源消耗進行追溯，也不能診斷計量儀表的故障。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是彌補上述現有技術的缺陷，提供一種超低功率損耗的計數器總線數據采集器。本專利技術的技術問題通過以下技術方案予以解決。這種超低功率損耗的計數器總線數據采集器，包括集成有通用異步接收/發送裝置(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,縮略詞為 UART)芯片的主 CPU模塊、分別與所述主CPU模塊連接的具有定時中斷功能的時鐘模塊、存儲器、RS-485通信模塊、電源模塊，以及指示燈。所述主CPU模塊用于根據模塊本身的控制邏輯和其他模塊提供的信號，控制和訪問其他模塊，實現數據采集器的相關功能，所述主CPU模塊根據采集時間間隔設定時鐘模塊的輸出時間間隔，所述時鐘模塊在設定輸出時間間隔后輸出啟動采集脈沖至所述主CPU模塊，所述主CPU模塊在接收到時鐘模塊輸出的啟動采集脈沖后，啟動采集程序，不需人工或者其他輔助設備干預。所述存儲器用于存儲采集方案和采集到的數據，所述采集方案包括采集時間間隔、采集數據點個數。所述RS-485通信模塊用于上位機與區域所有計量儀表之間進行通訊，所述上位機通過所述RS-485通信模塊訪問M-Bus數據采集器，通信命令將所述主CPU模塊從待機狀態喚醒，對上位機命令進行解析，從所述存儲器獲取相應的采集方案數據，組成通信幀返回相應的命令，所述RS-485通信模塊功能還包括支持通信口程序在線升級，對M-Bus數據采集器的固件進行更新，全部操作通過通信口進行。這種超低功率損耗的M-Bus數據采集器的特點是所述主CPU模塊是采用由所述時鐘模塊喚醒的16位Flash型MSP430系列超低功率損耗單片機的主CPU模塊，所述超低功率損耗是長期運行功率損耗低于O. 1W，可以顯著·降低整機功率損耗。所述RS-485通信模塊是采用高速隔離芯片隔離且由所述時鐘模塊喚醒的RS-485通信模塊，具有較高的抗干擾能力，所述RS-485通信模塊讀取全部數據僅需要40分鐘，而在上位機中心站與所有計量儀表之間采用波特率為9600bps的信號轉換器進行通訊連接的，需要200分鐘。設有采集數據的M-Bus通信采集模塊，所述M-Bus通信采集模塊通過訪問采集器的M-Bus數據總線依次訪問M-Bus數據總線上的所有計量儀表進行抄表，現場實時采集與讀取其計量數據，并存儲至所述存儲器中，所述M-Bus通信采集模塊包括電平轉換電路、保護電路，以及M-bus總線電源控制電路，所述電平轉換電路與所述主CPU模塊的UART芯片連接。本專利技術的技術問題通過以下進一步的技術方案予以解決。所述主CPU模塊在1. 8 3. 6V電壓、IMHz的時鐘條件下，耗電電流在400 μ A以內，在非采集狀態時待機電流僅為2. 6 μ Α，從待機模式喚醒時間僅為6 μ S，有著極低的功率損耗和較高的響應速度；所述主CPU模塊的UART芯片每隔6小時對M-Bus數據總線上的所有計量儀表進行一次輪詢檢測；如果M-Bus數據總線上的所有計量儀表都未回復，則判定M-Bus數據總線出現故障；如果M-Bus數據總線上的部分計量儀表未回復，則判定有部分計量儀表出現故障，將故障狀態進行保存；如果連續兩次都沒有回復，則判定該臺計量儀表損壞，用標志字進行標識并存儲至所述存儲器中，上位機通過所述RS-485通信模塊讀取計量儀表是否有相應的標志字，以及采集器運行燈是否快速閃爍，診斷M-Bus數據總線和所有計量儀表是否出現故障，及時維修或者更換損壞的M-Bus數據總線和計量儀表。所述M-Bus通信采集模塊抄表失敗時，會自動連續讀取3次數據，以排除計量儀表出現的故障，保證抄表成功率達到100%。本專利技術的技術問題通過以下再進一步的技術方案予以解決。 所述M-Bus總線電源控制電路由光電耦合器和功率開關器件組成，所述光電耦合器的一輸入端與所述主CPU模塊的一 I/O 口連接,所述功率開關器件的一輸出端與M-Bus總線的正極性端M-BUS+連接，M-Bus總線電源由所述主CPU模塊通過I/O 口控制，在通信開始前接通M-Bus總線電源，并在通信完成后立即關閉M-Bus總線電源，以進一步節省系統功率損耗。所述M-Bus數據總線與64臺計量儀表連接，每小時采集一次計量數據，其輸出功率為3W，M-Bus數據總線關閉后系統功率損耗僅為O. 1W，節能超過96. 7%。所述時鐘模塊是采用帶溫度補償的芯片RX8025T的時鐘模塊，時鐘精度小于O. 5秒/日。所述存儲器采用Flash存儲芯片，可保存10個月的數據，數據掉電可保存20年以上，存儲容量為4M字節，存儲的每個數據長度為8字節，其結構為 采集數據(4字節)+采集時間點(4字節，unix秒)，最長可存儲5000條記錄，因為存儲的數據包括采集時間點，可以提供對歷史的能量消耗情況進行追溯。所述采集方案的采集時間間隔為I小時 744小時，采集數據點個數30個 5000個，通過標準modbus幀進行設置，數據幀格式是通信ID (I字節)+功能碼(0X10) +寄存器地址(2字節)+寄存器個數(2字節)+字節個數(I字節)+CRC校驗碼。所述RS-485通信模塊由高速隔離芯片IS07231、RS-485電平轉換芯片SN65HVD3082和保護電路組成。所述指示燈包括RS-485通信燈、M-Bus通信燈、M-Bus電源燈、M-Bus電源過載燈，以及采集器運行燈，RS-485通信模塊工作時，RS-485通信燈閃爍；M_Bus通信采集模塊工作時，M-Bus通信燈閃爍；M-Bus總線電源接通時，M-Bus電源燈亮;M_Bus總線電源過載時，M-Bus電源過載燈亮；采集器自檢正常，采集器運行燈以I秒/次的頻率閃爍，自檢失敗，采集器運行燈以O. 5秒/次的頻率快速閃爍，表明采集器存在故障。本專利技術與現有技術相比的有益效果是本專利技術本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種超低功率損耗的計數器總線數據采集器，包括集成有通用異步接收/發送裝置UART芯片的主CPU模塊、分別與所述主CPU模塊連接的具有定時中斷功能的時鐘模塊、存儲器、RS?485通信模塊、電源模塊，以及指示燈，所述主CPU模塊用于根據模塊本身的控制邏輯和其他模塊提供的信號，控制和訪問其他模塊，實現數據采集器的相關功能，所述主CPU模塊根據采集時間間隔設定時鐘模塊的輸出時間間隔，所述時鐘模塊在設定輸出時間間隔后輸出啟動采集脈沖至所述主CPU模塊，所述主CPU模塊在接收到時鐘模塊輸出的啟動采集脈沖后，啟動采集程序，不需人工或者其他輔助設備干預，所述存儲器用于存儲采集方案和采集到的數據，所述采集方案包括采集時間間隔、采集數據點個數，所述RS?485通信模塊用于上位機與區域所有計量儀表之間進行通訊，所述上位機通過所述RS?485通信模塊訪問M?Bus數據采集器，通信命令將所述主CPU模塊從待機狀態喚醒，對上位機命令進行解析，從所述存儲器獲取相應的采集方案數據，組成通信幀返回相應的命令，所述RS?485通信模塊功能還包括支持通信口程序在線升級，對M?Bus數據采集器的固件進行更新，全部操作通過通信口進行，其特征在于：所述主CPU模塊是采用由所述時鐘模塊喚醒的16位FIash型MSP430系列超低功率損耗單片機的主CPU模塊，所述超低功率損耗是長期運行功率損耗低于0.1W，可以顯著降低整機功率損耗；所述RS?485通信模塊是采用高速隔離芯片隔離且由所述時鐘模塊喚醒的RS?485通信模塊，具有較高的抗干擾能力，所述RS?485通信模塊讀取全部數據僅需要40分鐘；設有采集數據的M?Bus通信采集模塊，所述M?Bus通信采集模塊通過訪問采集器的M?Bus數據總線依次訪問M?Bus數據總線上的所有計量儀表進行抄表，現場實時采集與讀取其計量數據，并存儲至所述存儲器中，?所述M?Bus通信采集模塊包括電平轉換電路、保護電路，以及M?bus總線電源控制電路，所述電平轉換電路與所述主CPU模塊的UART芯片連接。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：何學軍，楊甫勇，孫梓鋒，蔣建榮，朱元國，劉健，楊玉婷，胡雪嬌，
申請(專利權)人：深圳市中電電力技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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