本發(fā)明涉及一種電能表停電事件上報(bào)方法，屬于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

長(zhǎng)期以來，供電公司主要依據(jù)客戶電話來確定低壓配網(wǎng)故障位置，根據(jù)用戶停電后打入的電話來預(yù)判跌落保險(xiǎn)或開關(guān)的位置，對(duì)停電規(guī)模、人員力量、搶修計(jì)劃進(jìn)行分析，確定搶修優(yōu)先級(jí)，計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)所需工作力量，預(yù)估恢復(fù)時(shí)間，并管理現(xiàn)場(chǎng)工作，效率低下，甚至因?yàn)樘幚聿患皶r(shí)而被投訴。

我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了智能電能表的全覆蓋工作，而且用電信息采集系統(tǒng)也基本實(shí)現(xiàn)對(duì)所有電能表的數(shù)據(jù)采集，若能利用智能電表和用電信息采集系統(tǒng)及時(shí)的上報(bào)停電信息，在用戶電話來之前就知道停電情況甚至提前進(jìn)行停電搶修，提高服務(wù)質(zhì)量。

但是，目前的智能電能表很多采用的是rs485總線通訊，而且是與mcu電路電隔離的，依靠光耦傳輸數(shù)據(jù)，停電后，失去工作電源無法傳輸數(shù)據(jù)，而且rs485是半雙工的兩線制通訊總線，在用電信息采集系統(tǒng)中，都是采集終端發(fā)起抄表指令，電能表收到后再應(yīng)答，電能表不能主動(dòng)發(fā)起傳輸，否則就會(huì)多個(gè)設(shè)備同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，誰都收不到正確數(shù)據(jù)的情況，因此，要解決停電時(shí)電能表通過rs485總線主動(dòng)上報(bào)，存在一定的困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有電能表停電事件上報(bào)方法的上述不足，本發(fā)明提供一種基于rs485總線的電能表停電事件主動(dòng)上報(bào)方法

本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種基于rs485總線的電能表停電事件主動(dòng)上報(bào)方法，采集終端下屬小于32個(gè)電能表，各電能表及采集終端均與rs485總線連接，采集終端對(duì)其下屬電能表的提供一個(gè)序號(hào)，用1個(gè)字節(jié)代表，停電事件上報(bào)步驟如下：

①.電能表的停電檢測(cè)電路檢測(cè)到停電后，電能表關(guān)閉除rs485部分以外的電路，以降低功耗；

②.停電的電能表監(jiān)測(cè)rs485總線的通訊狀態(tài)，若處于空閑狀態(tài)，則直接進(jìn)入步驟③，否則等待正在通訊的數(shù)據(jù)幀完成后再進(jìn)入步驟③；

③.在電能表的通訊間隙內(nèi)，停電的電能表將rs485總線強(qiáng)行輸出為發(fā)送“0”狀態(tài)，保持1個(gè)字節(jié)通訊以上的時(shí)間；

④.總線上的其它電能表和采集終端監(jiān)測(cè)到超過1個(gè)字節(jié)通訊時(shí)間以上“0”狀態(tài)后，進(jìn)入等待停電事件上報(bào)狀態(tài)，不再發(fā)送任何數(shù)據(jù)；

⑤.當(dāng)采集終端收到停電電能表發(fā)送的序號(hào)后，標(biāo)記該表為停電狀態(tài)，并向上一級(jí)終端或主站系統(tǒng)上報(bào)。

其中停電時(shí)rs485通訊電路通過一個(gè)容量大于0.152f的5v以上的第一電容進(jìn)行供電；停電時(shí)電能表的mcu通過一個(gè)第二電容供電，第二電容的容量不超過所述第一電容的容量。

本發(fā)明的有益效果在于：1.解決了在半雙工總線上的停電事件主動(dòng)上報(bào)，大幅提升了停電事件處理的響應(yīng)速度；2.利用電容作為停電時(shí)mcu及rs485電路的工作電源，無需電池，既可靠又環(huán)保；3.不改變目前用電信息采集系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，原有的rs485通訊總線的布線不需要變更。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種基于rs485總線的電能表停電事件主動(dòng)上報(bào)方法，采集終端下屬小于32個(gè)電能表，各電能表及采集終端均與rs485總線連接，rs485總線包含了a、b兩條線。

rs485總線是差模通訊，當(dāng)發(fā)送“1”時(shí)，a-b>0.2v，當(dāng)發(fā)送“0”時(shí)b-a>0.2v，空閑狀態(tài)，即-0.2v<a-b<0.2v時(shí)維持原值，因?yàn)榇型ㄓ崟r(shí)的停止位是“1”，所以在空閑狀態(tài)，總線保持為“1”（指rs485接收端）。

在用電信息采集系統(tǒng)中，采用rs485總線的通訊為半雙工模式，采集終端發(fā)送一條指令，指令中包含了電表編號(hào)，電能表收到指令后，如果指令正確且指令中的電表編號(hào)是自己的編號(hào)，就執(zhí)行相應(yīng)的操作同時(shí)等待td時(shí)間后返回?cái)?shù)據(jù)給采集終端。根據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)要求，td需大于20ms和小于500ms。

按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采集終端的下一條抄表指令前，與上一條電能表返回?cái)?shù)據(jù)的指令間隔時(shí)間tf必須大于20ms。

不論是采集終端發(fā)送幀與電能表返回幀之間的間隔td還是電能表返回幀與下一條采集終端發(fā)送幀之間的間隔tf，都是大于20ms的。也就是說不論是采集終端還是電能表，在這20ms中都不會(huì)正常通過rs485總線發(fā)送數(shù)據(jù)，因此我們可以利用這個(gè)20ms進(jìn)行特殊處理，實(shí)現(xiàn)電能表的停電上報(bào)功能，采集終端對(duì)其下屬電能表的提供一個(gè)序號(hào)，用1個(gè)字節(jié)代表，因?yàn)椴杉K端下屬電能表小于32個(gè)電表，所以用1個(gè)字節(jié)就可以代表，停電事件上報(bào)步驟如下：

①.電能表的停電檢測(cè)電路檢測(cè)到停電后，電能表關(guān)閉除rs485部分以外的電路，以降低功耗。

②.停電的電能表監(jiān)測(cè)rs485總線的通訊狀態(tài)，若處于空閑狀態(tài)，則直接進(jìn)入步驟③，否則等待正在通訊的數(shù)據(jù)幀完成后再進(jìn)入步驟③，等待時(shí)間最長(zhǎng)為2000字節(jié)的通訊時(shí)間（9.17秒）。因?yàn)橐谕ㄓ嶉g隙中來實(shí)現(xiàn)停電事件上報(bào)處理，因此，必須等待前面的數(shù)據(jù)幀的完成，根據(jù)通訊協(xié)議，單幀通訊數(shù)據(jù)最長(zhǎng)不超過2000字節(jié)，通訊參數(shù)為2400bps、偶校驗(yàn)、1個(gè)停止位，每個(gè)字節(jié)需要傳輸11個(gè)數(shù)據(jù)位，最長(zhǎng)的傳輸時(shí)間:t=2000×11/2400=9.17秒。

③.在電能表的通訊間隙內(nèi)，停電的電能表將rs485總線強(qiáng)行輸出為發(fā)送“0”狀態(tài)，保持1個(gè)字節(jié)通訊以上的時(shí)間；按照2400bps的通訊速率，1個(gè)字節(jié)的傳輸時(shí)間tb為4.58ms，不到通訊間隙td與tf的最小值的1/4。

④.總線上的其它電能表和采集終端監(jiān)測(cè)到超過1個(gè)字節(jié)通訊時(shí)間以上“0”狀態(tài)后，進(jìn)入等待停電事件上報(bào)狀態(tài)，不再發(fā)送任何數(shù)據(jù)。因?yàn)檎Ｍㄓ嵵?，一個(gè)字節(jié)的停止位是“1”，不會(huì)出現(xiàn)超過1個(gè)字節(jié)通訊時(shí)間長(zhǎng)的“0”狀態(tài)發(fā)生，因此，可以“0”的時(shí)間來作為判斷條件。

⑤.當(dāng)采集終端收到停電電能表發(fā)送的序號(hào)后，標(biāo)記該表為停電狀態(tài)，并向上一級(jí)終端或主站系統(tǒng)上報(bào)，使得電能表停電事件快速反饋到主站系統(tǒng)中。

其中rs485通訊電路通過一個(gè)電容容量大于0.152f的5v以上的第一電容進(jìn)行供電；電能表的mcu通過一個(gè)第二電容供電，第二電容的容量不超過所述第一電容的容量，第一電容容量、第二電容容量的計(jì)算推理過程如下：電能表的mcu和rs485電路是由電源變壓器兩組次級(jí)線圈分別供電，電源變壓器次級(jí)線圈輸出的交流12v左右的電壓經(jīng)過整流和穩(wěn)壓電路后變?yōu)?v電源，原來的設(shè)計(jì)中，沒考慮停電事件上報(bào)，5v的整流電容不超過1000μf，不能滿足停電事件上報(bào)要求。需要增加容量以滿足停電事件上報(bào)的供電需要。

因?yàn)橐谕ㄓ嶉g隙中來實(shí)現(xiàn)停電事件上報(bào)處理，因此，必須等待前面的數(shù)據(jù)幀的完成，根據(jù)通訊協(xié)議，單幀通訊數(shù)據(jù)最長(zhǎng)不超過2000字節(jié)，通訊參數(shù)為2400bps、偶校驗(yàn)、1個(gè)停止位，每個(gè)字節(jié)需要傳輸11個(gè)數(shù)據(jù)位，最長(zhǎng)的傳輸時(shí)間:t=2000*11/2400=9.17秒

設(shè)計(jì)上考慮一定的余量，按停電后可工作15秒時(shí)間考慮，可保證能正常返回停電上報(bào)事件。

線路上的采集終端和電能表的總數(shù)不超過32臺(tái)，電能表每個(gè)rs485總線上都一般a/b線分別配10kω的上/下拉電阻，對(duì)于總線來說，相當(dāng)于156ω的阻抗，相當(dāng)于總線通訊的工作電流32ma左右，另外，rs485電路與通過光耦與mcu的通訊部分，工作電流大約10ma的左右，在rs485通訊期間最大不超過42ma，實(shí)際上，需要發(fā)送停電上報(bào)報(bào)文的時(shí)間非常短，在其它等待接收時(shí)間，功耗不到發(fā)送的一半，按21ma來計(jì)算，等效的阻抗為238ω，考慮到電容放電到3.3v以下工作會(huì)不正常，因此，在5v下降到3.3v的期間要能超過15秒的要求。根據(jù)電容放電公式：

uc=u0×e^(-t/t)（式1）

其中：

u0是放電前電容上電壓，這里為5v；

uc是放電t時(shí)刻后的電壓，這里目標(biāo)是3.3v；

t是放電時(shí)間常數(shù)，這里等于rc，其中r是rs485電路的等效阻抗238ω，c是需要的電容容量；

t是放電時(shí)刻，這里等于需要維持工作的時(shí)間，即15秒；

代入上述數(shù)據(jù)到式1，可以得到需要的電容容量為0.152f，取一個(gè)大于此值的5v以上的電容可滿足要求。

對(duì)于mcu部分的工作電源，因?yàn)橥ｋ姾笸鈬娐返墓ぷ鞫继幱陉P(guān)閉狀態(tài)，實(shí)際工作電流較小，10ma左右，因此，需要的電容不超過上述rs485部分的容量。