[发明专利]基于无线HART和电力线通信的用电终端设备及系统

说明书

技术领域

本发明涉及智能用电终端领域，特别涉及智能用电终端设备和智能用电终端系统。

背景技术

目前，常见的家庭智能用电终端设备一般分为家庭安防终端、信息服务终端、电器智能控制终端等等，它们通常是由传感器模块、主控模块、驱动模块、显示模块、报警模块等组成的嵌入式设备。传感器模块能感知外界信息的变化，并将传感器信息传递给主控模块进行处理；主控模块负责整个系统的控制以及数据处理、存储与传输；驱动模块可以驱动外部用电设备工作，以控制电器；显示模块可以将系统的工作状态、处理后的数据等信息显示出来，供用户查询。电力线通信技术是一种利用高压、低压电力线作为传输介质的通信技术，无线HART(Highway Addressable Remote Transducer)技术是一种面向过程测量、控制和资产管理的无线通信技术。由于家庭环境中电力线覆盖范围广，具有电力线通信的先天性优势；又由于家庭环境中建筑结构复杂，障碍物较多，而无线HART技术具有自组织网络特性，可以绕过障碍物，所以具有潜在性的优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能用电终端设备。

本发明智能用电终端设备，包括核心控制单元、以及连接于该核心控制单元的输入单元和输出驱动单元，还包括电力线通信单元和无线HART通信单元，所述电力线通信单元和无线HART通信单元分别与所述核心控制单元连接。

优选地，所述智能用电终端设备还包括以太网单元，该以太网单元与所述核心控制单元连接。

优选地，所述智能用电终端设备还包括显示单元和/或电源管理单元，该显示单元与所述核心控制单元连接，该电源管理单元与所述核心控制单元连接。

优选地，所述智能用电终端设备也可以采用SoC（System on Chip）芯片或类似的方式集成实现。

优选地，所述输入单元包括按键和/或传感器；所述输出驱动单元包括继电器、可控硅、电流调节器、电压调节器和/或频率转换器。

优选地，所述核心控制单元采用STM32F103ZET6微控制器，所述电力线通信单元采用KQ-130F电力线通信模块，所述无线HART通信单元采用CC1100E射频芯片。

优选地，所述核心控制单元包括帧发送模块，用于在有需要的情况下（如查询终端状态信息）向其他终端发送数据帧，或者在帧响应流程中发送回应帧。

优选地，所述核心控制单元包括帧响应模块，用于处理从电力线接收到的帧，所述帧响应模块包括：第一至第三三个子模块，第一子模块用于获取帧的长度值，与第一设定值和第二设定值比较，确定该帧的第一类别属性；第二子模块用于帧寻址；第三子模块用于根据帧的第一类别属性对该帧进行相应的处理；所述第一类别属性包括数据帧和回应帧。

优选地，所述第三子模块包括数据帧处理子模块和回应帧处理子模块；

所述数据帧处理子模块包括：用于获取数据帧的第二类别属性，确定该数据帧承载的数据的类别的子模块；用于从数据帧中提取并记录承载的数据的子模块；用于检验该数据帧的完整性的子模块；以及用于根据数据帧的接收状态执行相应操作并构造回应帧发送到电力线的子模块；所述数据帧的第二类别属性包括信息帧和命令帧；

所述回应帧处理子模块包括：用于从回应帧中获取数据帧的接收状态，并根据数据帧的接收状态执行相应操作的子模块。

优选地，所述第二子模块包括：用于从数据帧中提取并记录发送设备地址，根据发送设备地址判断自己是否是该数据帧的接收设备，实现数据帧寻址的子模块；以及用于从回应帧中提取所述发送设备地址，与对应数据帧中的发送设备地址比较，实现回应帧寻址的子模块。

优选地，所述帧响应模块还包括用于从帧中获取帧的协议ID，与第三设定值比较，排除错误帧的子模块。

本发明智能用电终端系统，包括一个终端和至少一个节点，所述终端采用上述任意一项所述的智能用电终端设备，所述节点采用上述任意一项所述的智能用电终端设备，所述终端和所述至少一个节点通过电力线和/或无线HART网络连接。

由于具有电力线通信单元和无线HART通信单元，本智能用电终端设备能够同时通过无线HART网络和电力线组建通信网络，因此能够方便地控制支持无线HART协议的用电设备和支持电力线通信协议的用电设备，以及能够与它们进行通信。

附图说明

图1是第一实施例智能用电终端设备的原理框图；

图2是第二实施例智能用电终端设备的原理框图；

图3为一些实施例智能用电终端系统的原理框图。