专利名称：一种集中器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及公用能源供应及使用领域，具体的说是一种集中器。
现有技术中的计量终端大多是一种各自独立存在的计量终端，其所能计量的计量数据仅为单一的计量数据，同时其读取计量终端的方法为人工读取。因此，这种能源使用的计量监控的方法是一种从人工采集单个计量终端的参数、人工传递信息，到能源供应部门汇总处理，再到反馈各种用能计量监控信息，最终得到用能计量监控结果的管理系统。然而这种系统实际上存在着很大的弊端，其中所述的计量终端功能单一，计量的计量数据仅为单一的计量数据，这种单一的参数不能全面反映用能的情况。而能源供应部门所需的重要供能参数，根本无法从现有计量终端中取得，这便严重影响了用能计量监控的全面性和准确性。
以供电为例现有用电参数计量器(电表)只能计量单一的用电参数(电度数)，而供电部门所需的重要供电参数，如有功正转总电量、有功尖时电量、有功峰时电量、有功谷时电量、有功平时电量、有功反向总电量、有功电量数组、无功正向总电量、无功反向总电量、最大需量、最大需量发生时间、月停电时间细节、整点电压、整点电量、单相表状态、三相表状态、电压值、电流值、复费率格式等，根本无法从现有电表中取得，这便严重影响了用电计量监控的全面性和准确性；且目前的人工计量单个电表的参数、人工传递信息，实际上是一种信息传递周期长、准确率低，且浪费大量人力的方法，其无法使供电部门及时准确的得到用户的用电信息，因此供电部门不能对其用户实施实时、准确的监控。
为了解决现有用能计量监控方法中的弊端，中国专利，专利号92110485.5公开了一种电表、水表、气表自动数据计量系统，该系统由电力线及跨接在电力线上的中心站主机、用户终端器组成，可实现电表、水表、气表自动数据计量。
由于这种电表、水表、气表自动数据计量系统的联网基础为电力线路，因此该系统在信息传输过程中将面临如何克服配电线网络的干扰问题。在现有技术下，由于电网干扰极其严重，即便是少量的信息通信也无法真正进入实用，而抗干扰问题不能有效解决也就不能解决数据传输的稳定性问题，如果数据传输不稳定，也就不能实现真正意义上的信息自动传输。因此用配电线路联网的用能计量监控系统也就很难大批量稳定使用。这里应特别指出的是，其公开的电表、水表、气表自动数据计量系统的实质内容是以信息自动传输取代人工信息传递，以达到计量终端集抄及电脑计费的目的。因此这种系统的出发点便是建立一种从用户端计量终端到能源供应端控制中心的单向通讯网络，完成一个从控制中心直接读取用户端计量数据的任务。可见在这样的系统中用户端计量终端虽然得以和控制中心相连，但其计量的参数仍然是单一参数，所起的作用仍然是独立运行，而控制中心得到的参数仍然是简单参数。所以这种单向通讯的网络无法从根本上解决实际问题，而这种基于配电线路的单向通讯的网络也只是网络化的一种初期形式。
现代意义上的网络概念是以服务器-客户机的结构搭建、以网络协议为主要特征的双向通信的网络系统。现有技术中的网络可分为两种局域网和互联网(INTERNET网)。局域网的特性决定了其无法搭建用能计量监控系统这样涉及到千家万户的庞大的网络。而互联网是已经存在的、世界范围的、庞大的网络群。其特征是全世界的计算机都可以方便的接入互联网并以TCP/IP协议的通讯方式进行交互式的通讯。因此一种采用互联网来搭建用能计量监控系统的设想得以提出。因为只要将用户端计量终端和控制中心的主控电脑都接入互联网就能行成一个从用户端计量终端到互联网再到控制中心主控电脑的完整的网络系统。然而在实际中虽然控制中心主控电脑联入互联网是件容易的事情，但是若想将用户端计量终端联入互联网便是现有计量终端所无法做到的了。
要想解决用户端计量终端上网的问题就必须使这种计量终端满足与互联网之间的服务器/客户机结构关系，且具有TCP/IP协议的通讯特征，而这样的计量终端至少具有一个单片机的构成并包含一个调制解调器。又由于这种计量终端应具有计量多种参数的功能，所以其对传感器部分的要求将大大高于现有计量终端，那么这样一个计量终端的价格也将大大高于现有计量终端的价格，而昂贵的价格将使其失去实用性。
由于在现有技术中很难使计量终端达到上网与低成本的统一，而低成本的计量终端是实现用能计量监控系统的关键，因为它涉及到广大用户的利益，因此一种中间装置的概念得以提出，这种中间装置向上可以联入互联网，向下可以连接多个用户端计量终端，使计量终端通过中间装置上网。由于计量终端与中间装置连接的技术要求相对较低，这样便可以在降低计量终端成本的同时达到上网的目的。然而在现有技术中能够胜任这种中间装置的设备只能是一台电脑，而在庞大的用能计量监控系统中这种中间装置的使用量是很大的，因此采用电脑作为中间装置不仅成本太高，而且每台电脑都须相应的机房和人员与之配套，所以采用电脑作为中间装置是没有实用价值的。
中国专利，专利号00238681.X公开了一种大容量远程抄表集中控制器，该大容量远程抄表集中控制器提供了一种用于自来水、供热和煤气等公用能源公司远程抄表和控制的中间装置，其采用了逻辑控制接口单元，并通过译码器集成电路和开关电路切换来完成信号检测和电磁阀控制，用以实现用户与控制端的连接，其每一大容量远程抄表集中控制器可控制96户以上的用户。
然而，这种大容量远程抄表集中控制器必须通过逻辑控制接口单元及专线与其用户相连，其安装成本仍然较高，且控制的用户数量十分有限，更重要的是，其不能实现用户端到控制端的实时双向通信，因此这种中间装置不能起到从用户端到控制端实现以通信协议为基础的双向通信的作用。
实现本实用新型的技术方案为一种集中器，包括数据处理器，其特征是还包括调制解调器；数据处理器载有网络通信接口，调制解调器载有网络通信接口，数据处理器与调制解调器相联；数据处理器接收控制网络传来的控制指令，数据处理器处理所述的控制指令并将处理后的控制指令输出到调制解调器，调制解调器将所述的控制指令调制发射到采集网络；调制解调器解调接收采集网络传来的计量数据信号，并将所述的计量数据输入数据处理器，数据处理器处理所述的计量数据并将处理后的计量数据输出到控制网络。
所述的调制解调器可为电缆调制解调器；所述的电缆调制解调器载有可与HFC有线电视网连接的同轴电缆接口；所述的电缆调制解调器可调制FSK信号。
所述的数据处理器至少包括CPU和网卡；网卡载有网络通信接口，CPU与网卡相联，CPU可通过网卡载有的网络通信接口与控制网络相联。
所述的数据处理器可包括CPU，网卡和存储器；网卡载有网络通信接口，CPU与网卡相联，CPU可通过网卡载有的网络通信接口与控制网络相联；CPU与存储器相联，CPU可对存储器存取数据。
所述的数据处理器可包括CPU，网卡，存储器，高精度时钟模块；网卡载有网络通信接口，CPU与网卡相联，CPU可通过网卡载有的网络通信接口与控制网络相联；CPU与存储器相联，CPU可对存储器存取数据；CPU与高精度时钟模块相联，高精度时钟模块向CPU输出时钟指令。
所述的数据处理器可为载有以太网口的工控机，所述的工控机通过COM口与所述的电缆调制解调器相联。
所述的一种集中器还可包括电源，所述的电源向所述的工控机和电缆调制解调器提供电能。
所述的一种集中器还可包括，温度检测装置，温度控制装置，红外收发装置，硬件狗电路。
所述的电源包括，可提供5V、12V电压的普通电源，后备电池，电源切换装置。
所述的一种集中器至少包括一个机箱，该机箱至少设有两个接线口。
本实用新型为一种集中器，其提供了一种能够使能源供应部门主控设备与用户端计量终端实现双向通信的、低成本的、适于户外安装和工作的中间装置。使计量终端采集的多项计量数据经采集网络(如HFC有线电视网)传入所述的集中器，集中器对收到的数据进行处理后，再经控制网络(如INTERNET网)传入主控设备进行处理；使主控设备生成的控制指令经控制网络(如INTERNET网)传入所述的集中器，集中器对收到的指令进行处理后，再经采集网络(如HFC有线电视网)传入计量终端，使得能源供应部门主控设备通过集中器与用户端计量终端进行双向通信，从而实现了公用能源计量监控中的实时自动数据采集，实时自动数据传送。
由于该集中器通过采集网络(如HFC有线电视网)与用户端计量终端实现联网，使得计量终端与集中器之间形成客户机/服务器的通信形式，每一计量终端在采集网络中相对与之相联的集中器有唯一的IP地址，而每一集中器可控制约1024台计量终端，因此该集中器大大增加了所控计量终端的台数；而且其通过已经存在的公用网络(如HFC有线电视网)搭建采集网络，所以建网成本低，通信效果好；同时该集中器适应户外安装和工作条件，其使用还收到了降低用户端计量终端成本，从而降低能源使用计量监控系统的构建成本的良好效果，使能源供应部门实施高质量的用能计量与监控成为现实。使能源供应部门能够实时计量、监控其用户端的各种能量使用情况，从而准确、迅速的采集计量数据，掌握停能，盗能等情况，可对公用能源网进行及时维护，并根据复费率的计量，实现用能的分时计费，以提高能源网的运行效率，取得了节约能源，降低损耗，提高能源网络的运行质量，打击盗能，提高供能服务质量的良好效果，从而得到巨大的经济效益和社会效益。
图7为本实用新型的计量终端设置模块软件流程框图。
实施时调制解调器可为电缆调制解调器；所述的电缆调制解调器载有可与HFC有线电视网连接的同轴电缆接口；所述的电缆调制解调器可调制FSK信号。所述的数据处理器至少包括CPU和网卡；网卡载有网络通信接口，CPU与网卡相联，CPU可通过网卡载有的网络通信接口与控制网络相联。
所述的数据处理器还可包括CPU，网卡和存储器；网卡载有网络通信接口，CPU与网卡相联，CPU可通过网卡载有的网络通信接口与控制网络相联；CPU与存储器相联，CPU可对存储器存取数据。所述的数据处理器可还包括CPU，网卡，存储器，高精度时钟模块；网卡载有网络通信接口，CPU与网卡相联，CPU可通过网卡载有的网络通信接口与控制网络相联；CPU与存储器相联，CPU可对存储器存取数据；CPU与高精度时钟模块相联，高精度时钟模块向CPU输出时钟指令。
本实用新型提供了一种能够使能源供应部门主控设备与用户端计量终端实现双向通信的、低成本的、适于户外安装和工作的中间装置。使计量终端采集的多项计量数据经采集网络(如HFC有线电视网)传入所述的集中器，集中器对收到的数据进行处理后，再经控制网络(如INTERNET网)传入主控设备进行处理；使主控设备生成的控制指令经控制网络(如INTERNET网)传入所述的集中器，集中器对收到的指令进行处理后，再经采集网络(如HFC有线电视网)传入计量终端，使得能源供应部门主控设备通过集中器与用户端计量终端进行双向通信，从而实现了公用能源计量监控中的实时自动数据采集，实时自动数据传送。
由于该集中器通过采集网络(如HFC有线电视网)与用户端计量终端实现联网，使得计量终端与集中器之间形成客户机/服务器的通信形式，每一计量终端在采集网络中相对与之相联的集中器有唯一的IP地址，而每一集中器可控制约1024台计量终端，因此该集中器大大增加了所控计量终端的台数；而且其通过已经存在的公用网络(如HFC有线电视网)搭建采集网络，所以建网成本低，通信效果好；同时该集中器适应户外安装和工作条件，其使用还收到了降低用户端计量终端成本，从而降低能源使用计量监控系统的构建成本的良好效果，使能源供应部门实施高质量的用能计量与监控成为现实。使能源供应部门能够实时计量、监控其用户端的各种能量使用情况，从而准确、迅速的采集计量数据，掌握停能，盗能等情况，可对公用能源网进行及时维护，并根据复费率的计量，实现用能的分时计费，以提高能源网的运行效率，取得了节约能源，降低损耗，提高能源网络的运行质量，打击盗能，提高供能服务质量的良好效果，从而得到巨大的经济效益和社会效益。
实施例2以本实用新型在供电系统中的应用为例，详细说明所述集中器的实施。如图3所示，本实用新型的硬件环境为采用载有以太网口7的工控机3作为数据处理器，其中工控机3可选用研华工控机(PCM4823、PCM5820、PC/104 3350)。电源1通过电源连线2与工控机3和调制解调器(Modem)5连接；工控机3通过COM口连线4与调制解调器(Modem)5连接；调制解调器(Modem)5载有同轴电缆接口6；
电源1包括，可提供5V、12V电压的普通电源，后备电池，电源切换装置。
所述的一种集中器至少包括一个机箱，该机箱至少设有两个接线口；其还可包括，温度检测装置，温度控制装置，红外收发装置，用以适应户外工作环境，硬件狗电路用于保护。调制解调器(Modem)5采用可调制解调FSK信号的Modem。
本实用新型的软件环境为系统软件工作平台为操作系统Wince 3.0；系统开发环境EmbededVisual C++3.0。
如图4所示，本实用新型主要软件模块为计量终端设置，实时数据读取、自动采集数据、统计数据、系统设置、文件存取。
如图5所示，实时数据读取模块是指控制端电脑主动发送读取实时读取命令给集中器，集中器收到后进行解析然后分别组成下发给采集器的读取命令，电表执行完命令后上报给集中器，集中器收到命令中包含的所有电表的应答后进行组帧，上报给控制端电脑。
如图6所示，统计数据模块是指集中器在平时工作中自动读取的一些数据如整点电量、整点电压，然后控制端电脑发送读取统计数据命令给集中器，集中器收到后解析，并从本地库文件中提取命令中所需要的数据，并组帧上报。
如图7所示，计量终端设置模块是指控制端电脑向集中器发送电表设置命令，用于设置电表工作模式(包括复费率格式、节假日格式、最大需量等)。集中收到设置命令后首先保存要设置的内容，根据具体命令分别进行不同处理，对于实时设置命令的，及时组帧发送设置命令给电表，并上报设置结果，对于节假日、指定时间段抄表等需要定时发送设置命令给采集器。统计设置结果并组帧上报。下面以设置电表通断命令为例，详细说明设置命令的执行过程，集中器在日常工作中要自动执行数据采集，平时集中器定时进行电表状态采集，并根据采集回来的电表状态判断采集器工作是否正常、是否存在停电、是否有超功运行情况，然后根据状态字类型，如存在停电，自动读取停电细节，如存在超功，则自动读取超功数据，最后组帧上报。整点时自动读取整点电量、整点电压，每天进行电表校时，每月发送一次节假日设置命令，每个季度下发一次复费率设置命令，自动上报定时冻结数据，如果在上报队列中存在没有及时上报的数据，自动进行上报操作。
如图4所示，文件存取是系统中的一个重要功能，库文件中保存了采集器的整点电量、整点电压、月冻结数据、停电细节、系统设置参数、系统工作参数等。系统在初始化的时候会自动建立各个库文件以便于系统工作时访问。
如图4所示，系统设置主要设置集中器号、上报服务器IP、上报服务器Port、本地连接Port，考虑到网络安全的问题，这项功能由操作人员在现场初始化的时候完成。
本实用新型提供了一种能够使供电部门主控电脑与用户端电表实现双向通信的、低成本的、适于户外安装和工作的中间装置。使电表采集的多项计量数据经采集网络(如HFC有线电视网)传入所述的集中器，集中器对收到的数据进行处理后，再经控制网络(如INTERNET网)传入主控电脑进行处理；使主控电脑生成的控制指令经控制网络(如INTERNET网)传入所述的集中器，集中器对收到的指令进行处理后，再经采集网络(如HFC有线电视网)传入电表，使得供电部门主控电脑通过集中器与用户端电表进行双向通信，从而实现了供电计量监控中的实时自动数据采集，实时自动数据传送。
由于该集中器通过采集网络(如HFC有线电视网)与用户端电表实现联网，使得电表与集中器之间形成客户机/服务器的通信形式，每一电表在采集网络中相对与之相联的集中器有唯一的IP地址，而每一集中器可控制约1024台电表，因此该集中器大大增加了所控电表的台数；而且其通过已经存在的公用网络(如HFC有线电视网)搭建采集网络，所以建网成本低，通信效果好；同时该集中器适应户外安装和工作条件，其使用还收到了降低用户端电表成本，从而降低供电计量监控系统的构建成本的良好效果，使供电部门实施高质量的供电计量与监控成为现实。使供电部门能够实时计量、监控其用户端的各种用电情况，从而准确、迅速的采集计量数据，掌握停电，盗电等情况，可对电网进行及时维护，并根据复费率的计量，实现用电的分时计费，以提高电网的运行效率，取得了节约用电，降低损耗，提高电网的运行质量，打击盗电，提高供电服务质量的良好效果，从而得到巨大的经济效益和社会效益。
以上实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本本实用新型。
权利要求1.一种集中器，包括数据处理器，其特征是还包括调制解调器；数据处理器载有网络通信接口，调制解调器载有网络通信接口，数据处理器与调制解调器相联；数据处理器接收控制网络传来的控制指令，数据处理器处理所述的控制指令并将处理后的控制指令输出到调制解调器，调制解调器将所述的控制指令调制发射到采集网络；调制解调器解调接收采集网络传来的计量数据信号，并将所述的计量数据输入数据处理器，数据处理器处理所述的计量数据并将处理后的计量数据输出到控制网络。
2.根据权利要求1所述的一种集中器，其特征在于所述的调制解调器可为电缆调制解调器；所述的电缆调制解调器载有可与HFC有线电视网连接的同轴电缆接口；所述的电缆调制解调器可调制FSK信号。
3.根据权利要求2所述的一种集中器，其特征在于所述的数据处理器至少包括CPU和网卡；网卡载有网络通信接口，CPU与网卡相联，CPU可通过网卡载有的网络通信接口与控制网络相联。
4.根据权利要求2所述的一种集中器，其特征在于所述的数据处理器可包括CPU，网卡和存储器；网卡载有网络通信接口，CPU与网卡相联，CPU可通过网卡载有的网络通信接口与控制网络相联；CPU与存储器相联，CPU可对存储器存取数据。
5.据权利要求2所述的一种集中器，其特征在于所述的数据处理器可包括CPU，网卡，存储器，高精度时钟模块；网卡载有网络通信接口，CPU与网卡相联，CPU可通过网卡载有的网络通信接口与控制网络相联；CPU与存储器相联，CPU可对存储器存取数据；CPU与高精度时钟模块相联，高精度时钟模块向CPU输出时钟指令。
6.根据权利要求2所述的一种集中器，其特征在于所述的数据处理器可为载有以太网口的工控机，所述的工控机通过COM口与所述的电缆调制解调器相联。
7.根据权利要求6所述的一种集中器，其特征在于所述的一种集中器还可包括电源，所述的电源与工控机和电缆调制解调器为普通连接并向所述的工控机和电缆调制解调器提供电能。
8.根据权利要求7所述的一种集中器，其特征在于其还可包括，温度检测装置，温度控制装置，红外收发装置，硬件狗电路。
9.根据权利要求8所述的一种集中器，其特征在于所述的电源包括，可提供5V、12V电压的普通电源，后备电池，电源切换装置。
10.根据权利要求9所述的一种集中器，其特征在于其还至少包括一个机箱，该机箱至少设有两个接线口。
专利摘要一种集中器，包括数据处理器，其特征是还包括调制解调器；数据处理器载有网络通信接口，调制解调器载有网络通信接口，数据处理器与调制解调器相联；数据处理器接收控制网络传来的控制指令，数据处理器处理所述的控制指令并将处理后的控制指令输出到调制解调器，调制解调器将所述的控制指令调制发射到采集网络；调制解调器解调接收采集网络传来的计量数据信号，并将所述的计量数据输入数据处理器，数据处理器处理所述的计量数据并将处理后的计量数据输出到控制网络。能够使能源供应部门主控设备与用户端计量终端实现双向通信。
文档编号G01F15/06GK2531363SQ02201270
公开日2003年1月15日 申请日期2002年1月10日 优先权日2002年1月10日
发明者孙鈜, 王瑞毅, 唐杰 申请人:北京世纪创微科技发展有限公司