本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及計量自動化數(shù)據(jù)采集方法。

背景技術(shù)：

在電力系統(tǒng)領(lǐng)域，計量自動化系統(tǒng)是指對電廠、變電站、公變、專變、低壓用戶等發(fā)電側(cè)、供電側(cè)、配電側(cè)和售電側(cè)電能量等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)采集、監(jiān)測與統(tǒng)計分析功能的系統(tǒng)。參考圖1所示，計量自動化系統(tǒng)一般包括主站系統(tǒng)、采集終端(圖1中的集中器、采集器以及交互終端構(gòu)成)。其中，系統(tǒng)的通信信道分為下行通道和上行通道，下行通道指由具體電能表到采集終端之間的通信通道，其覆蓋面積由幾百米至數(shù)公里不等，根據(jù)實(shí)際環(huán)境可選擇通信方式靈活多樣；上行通道指采集終端到主站之間的通信通道。

由于計量自動化系統(tǒng)覆蓋面廣闊，目前計量自動化系統(tǒng)的上行通道多依靠電信運(yùn)營商所提供的廣域無線網(wǎng)絡(luò)(如GPRS、CDMA)，或電力無線通信專網(wǎng)(如LTE230等)解決，且上行通道通信的各類方式均基于基站的中繼轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)，因此目前計量自動化系統(tǒng)對處于無基站信號覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)的采集終端，無法實(shí)現(xiàn)自動化采集、控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)全覆蓋的電能數(shù)據(jù)采集。

本發(fā)明一方面提供基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括：包括現(xiàn)場采集層和系統(tǒng)主站層，所述現(xiàn)場采集層包括采集終端和現(xiàn)場通信裝置，所述系統(tǒng)主站層包括主站通信裝置和主站服務(wù)器；采集終端連接若干待計量的電能表，采集終端還與現(xiàn)場通信裝置通信連接，現(xiàn)場通信裝置與主站通信裝置通過北斗衛(wèi)星通信連接，主站通信裝置還與主站服務(wù)器通信連接；

采集終端采集電能表數(shù)據(jù)，并將采集到的電能表數(shù)據(jù)發(fā)送至現(xiàn)場通信裝置，現(xiàn)場通信裝置將電能表數(shù)據(jù)以北斗短報文的方式發(fā)送至北斗衛(wèi)星；主站通信裝置接收所述北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的電能表數(shù)據(jù)，將接收到的電能表數(shù)據(jù)發(fā)送至主站服務(wù)器，主站服務(wù)器對電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和管理。

本發(fā)明另一方面提供一種計量自動化數(shù)據(jù)采集方法，基于上述所述的基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述方法包括：

采集終端采集電能表數(shù)據(jù)，將采集到的電能表數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)的北斗報文格式發(fā)送至現(xiàn)場通信裝置；

現(xiàn)場通信裝置將接收到的電能表數(shù)據(jù)通過北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至主站通信裝置；

主站通信裝置根據(jù)北斗通信規(guī)約對接收到的電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將解析得到的電能表數(shù)據(jù)上報至主站服務(wù)器；

主站服務(wù)器掃描上報的電能表數(shù)據(jù)，檢測出缺漏數(shù)據(jù)的采集終端，生成對應(yīng)的數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)并發(fā)送至主站通信裝置；

主站通信裝置將所述數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)通過北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至對應(yīng)的現(xiàn)場通信裝置；

對應(yīng)的現(xiàn)場通信裝置根據(jù)北斗通信規(guī)約對接收到的數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)進(jìn)行解析，將解析得到的數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)傳輸至所述缺漏數(shù)據(jù)的采集終端；

所述缺漏數(shù)據(jù)的采集終端根據(jù)所述數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)采集相應(yīng)的電能表數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)上報。

上述技術(shù)方案，基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)場采集層與系統(tǒng)主站層通過北斗衛(wèi)星通信連接，基于北斗衛(wèi)星的短報文通信功能特點(diǎn)，發(fā)揮衛(wèi)星通信可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時、短報文通信服務(wù)的特點(diǎn)，在計量自動化系統(tǒng)中整合北斗通信技術(shù)，利用北斗衛(wèi)星全天候雙向通信功能通過短報文通信方式，將采集到的電能表數(shù)據(jù)發(fā)送至到系統(tǒng)主站層中，無需依賴電信運(yùn)營商提供的廣域無線網(wǎng)絡(luò)或電力無線通信專網(wǎng)，也無需依賴對應(yīng)的基站進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，有利于實(shí)現(xiàn)全覆蓋的終端數(shù)據(jù)的采集，保證了覆蓋范圍內(nèi)電能表數(shù)據(jù)收集及時性和可靠性。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖；

圖2為一實(shí)施例的基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖；

圖3為一實(shí)施例的采集終端的功能模塊的示意性結(jié)構(gòu)圖；

圖4為一實(shí)施例的基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方案一的示意性結(jié)構(gòu)圖；

圖5為一實(shí)施例的基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方案二的示意性結(jié)構(gòu)圖；

圖6為一實(shí)施例的現(xiàn)場通信裝置和采集終端間傳輸數(shù)據(jù)的報文格式的示意圖；

圖7為一實(shí)施例的計量自動化數(shù)據(jù)采集方法的示意性流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖2為一實(shí)施例的基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖；如圖2所示，本實(shí)施例中的計量自動化系統(tǒng)包括：現(xiàn)場采集層和系統(tǒng)主站層，所述現(xiàn)場采集層與所述系統(tǒng)主站層通過北斗衛(wèi)星通信連接。其中，所述現(xiàn)場采集層包括采集終端和現(xiàn)場通信裝置，所述系統(tǒng)主站層包括主站通信裝置和主站服務(wù)器；采集終端連接若干待計量的電能表，采集終端還與現(xiàn)場通信裝置通信連接，現(xiàn)場通信裝置與主站通信裝置通過北斗衛(wèi)星通信連接，主站通信裝置還與主站服務(wù)器通信連接；采集終端采集電能表數(shù)據(jù)，并將采集到的電能表數(shù)據(jù)發(fā)送至現(xiàn)場通信裝置，現(xiàn)場通信裝置將電能表數(shù)據(jù)以北斗短報文的方式發(fā)送至北斗衛(wèi)星；主站通信裝置接收所述北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的電能表數(shù)據(jù)，將接收到的電能表數(shù)據(jù)發(fā)送至主站服務(wù)器，主站服務(wù)器對電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和管理。

本實(shí)施例中，在現(xiàn)場采集側(cè)，涉及預(yù)先在現(xiàn)場安裝的符合設(shè)定技術(shù)規(guī)范的電能表、經(jīng)適應(yīng)性改造的采集終端、北斗通信模塊以及北斗天線(兩者結(jié)合起來稱作現(xiàn)場通信裝置)等；采集終端到電能表之間的通道稱為下行通道。電能表安裝遵循電網(wǎng)公司的設(shè)計要求，優(yōu)選的，各電能表可靠通過RS485接口與采集終端相連；采集終端通過專用通信接口，例如以RS485方式實(shí)現(xiàn)與北斗通信模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸及控制。優(yōu)選的，所述北斗通信模塊安裝在北斗天線設(shè)備內(nèi)部，所述北斗通信模塊將打包后的數(shù)據(jù)報文按照北斗通信規(guī)約通過北斗天線傳輸至北斗衛(wèi)星。本方案中，現(xiàn)場采集層的數(shù)據(jù)采集安全加密要求遵循電網(wǎng)公司預(yù)設(shè)的電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定。通過現(xiàn)場采集層實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場電能數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸；其中采集終端按照已配置任務(wù)對電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并完成數(shù)據(jù)的壓縮、打包和發(fā)送，并響應(yīng)系統(tǒng)主站層下發(fā)的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對其本身、電能表和/或現(xiàn)場通信裝置的控制。

本實(shí)施例中，現(xiàn)場采集層與系統(tǒng)主站層之間的通信信道，涉及北斗衛(wèi)星以及與其一起完成通信服務(wù)的地面通信裝置(包括主站通信裝置和現(xiàn)場通信裝置)，由北斗衛(wèi)星運(yùn)營服務(wù)商提供數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)。本方案中，電能表可包括三相費(fèi)控電能表和單相費(fèi)控電能表；現(xiàn)場采集層的北斗天線到系統(tǒng)主站層的北斗天線之間的通道稱為衛(wèi)星通道。

本實(shí)施例中，系統(tǒng)主站層還涉及計量自動化主站系統(tǒng)相關(guān)的軟硬件，軟件可對接收到的電能表數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的通信協(xié)議進(jìn)行解析，并將得到的電能表數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至數(shù)據(jù)庫中，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)補(bǔ)招、手動任務(wù)下發(fā)、數(shù)據(jù)展示/統(tǒng)計/分析等功能。

本實(shí)施例中，需結(jié)合北斗通信的特點(diǎn)，對系統(tǒng)主站層進(jìn)行配置，需配置的功能需求主要包括主站通信裝置的狀態(tài)監(jiān)控、采集終端的參數(shù)配置、數(shù)據(jù)接收及存儲、缺數(shù)自動補(bǔ)招、數(shù)據(jù)手動召測、數(shù)據(jù)查詢及展示、報警管理等。其中數(shù)據(jù)查詢及展示和報警管理2項(xiàng)功能可通過在現(xiàn)有計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主站功能模塊改造實(shí)現(xiàn)，其余5項(xiàng)為在現(xiàn)有計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主站功能的基礎(chǔ)上新增的功能，下面對各項(xiàng)功能進(jìn)行具體說明：

主站通信裝置的狀態(tài)監(jiān)控：為保證主站通信裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需在主站開發(fā)狀態(tài)監(jiān)控模塊，對主站通信裝置的工況及IC卡(即北斗用戶卡)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，工況信息主要包括主機(jī)硬件狀態(tài)、電池電量及功率狀態(tài)等；IC卡狀態(tài)信息主要包括卡號、服務(wù)頻度和下屬用戶數(shù)等信息；

采集終端的參數(shù)配置：通過主站對現(xiàn)場采集終端的任務(wù)進(jìn)行配置，包括自動上傳任務(wù)、數(shù)據(jù)采集任務(wù)、電源管理任務(wù)等。

數(shù)據(jù)接收及存儲：采集終端根據(jù)任務(wù)設(shè)置定時自動上傳采集到的電能表數(shù)據(jù)，主站通信裝置接收衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)后，通過串口傳輸至主站前置機(jī)的緩沖區(qū)中，主站定時掃描所述緩沖區(qū)，對接收到報文進(jìn)行解析，將解析后得到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。

缺數(shù)自動補(bǔ)招：由于北斗帶寬限制，可能存在采集終端的采集數(shù)據(jù)缺失現(xiàn)象，為保證數(shù)據(jù)采集的完整性，主站系統(tǒng)可通過任務(wù)配置，自動掃描指定范圍內(nèi)缺失數(shù)據(jù)的采集終端，并生成數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)下發(fā)到對應(yīng)的采集終端，采集終端收到數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)后優(yōu)先傳送補(bǔ)招數(shù)據(jù)。每日自動補(bǔ)抄任務(wù)應(yīng)綜合考慮通信容量限制，對因大面積缺數(shù)造成的補(bǔ)抄任務(wù)過載應(yīng)有相應(yīng)告警提示。

數(shù)據(jù)手動召測：對于自動補(bǔ)抄失敗的數(shù)據(jù)，還提供人工補(bǔ)抄功能作為補(bǔ)充手段，保證必要數(shù)據(jù)的可及時上傳；通過手動選擇采集終端、需補(bǔ)抄的數(shù)據(jù)項(xiàng)及時間范圍組織數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)，采集終端優(yōu)先響應(yīng)該類數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)。系統(tǒng)在配置手動數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)數(shù)時，應(yīng)綜合計算其他需要占用通信資源數(shù)據(jù)任務(wù)量，對補(bǔ)抄數(shù)據(jù)量進(jìn)行限制并對超出傳輸帶寬任務(wù)進(jìn)行報警，以免影響采集終端正常的數(shù)據(jù)上傳。

數(shù)據(jù)查詢與展示：在系統(tǒng)原有數(shù)據(jù)查詢界面上，新增北斗通信類型下廠站、計量點(diǎn)(采集終端及電能表)相關(guān)狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集完整情況等運(yùn)行信息查詢功能；

報警管理：在系統(tǒng)原有報警模塊上新增對上述各項(xiàng)功能的異常報警，例如主站系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的異常報警、數(shù)據(jù)缺失報警、新增數(shù)據(jù)補(bǔ)抄(含系統(tǒng)自動補(bǔ)抄、人工點(diǎn)抄)任務(wù)超限報警等功能。

作為一優(yōu)選實(shí)施方式，參考圖3所示，本實(shí)施例的采集終端結(jié)合北斗通信特點(diǎn)，設(shè)置有北斗電源管理模塊、北斗通信管理模塊以及北斗狀態(tài)監(jiān)測模塊；所述北斗電源管理：用于給現(xiàn)場通信模塊提供電源，并控制電源的開斷；所述北斗通信管理：用于實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場通信模塊之間的數(shù)據(jù)收發(fā)管理，所述北斗通信管理還包括協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊；所述北斗狀態(tài)監(jiān)測：用于對現(xiàn)場通信模塊工作狀態(tài)、信號強(qiáng)度、北斗用戶卡信息的管理。參考圖3所示，還包括其他功能模塊，各模塊的功能如下：

采集管理模塊：采集終端根據(jù)所接電能表的通信參數(shù)、規(guī)約和電能表的類型，啟動數(shù)據(jù)采集任務(wù)，循環(huán)或按一定的采集間隔采集預(yù)設(shè)確定的各種數(shù)據(jù)項(xiàng)，并按一定的格式解析并存儲在采集終端的實(shí)時數(shù)據(jù)庫中；

存儲管理模塊：用于按設(shè)定的存儲間隔存儲采集到的電能表數(shù)據(jù)，包括曲線數(shù)據(jù)、日數(shù)據(jù)、月數(shù)據(jù)、狀態(tài)及事件等，并提供進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢管理；

通信通道管理模塊：管理各種不同的通信方式下通信設(shè)備的加載、初始化、收發(fā)控制、異常自檢等；

協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊：根據(jù)所選采集方案不同，需要滿足對應(yīng)方案所需的協(xié)議處理要求；

傳輸任務(wù)管理模塊：對采集終端應(yīng)完成的數(shù)據(jù)收發(fā)任務(wù)進(jìn)行管理，包括數(shù)據(jù)報文組幀、數(shù)據(jù)定時發(fā)送、命令接收、數(shù)據(jù)解析等功能；

時鐘管理模塊：對采集終端本身的時鐘以及所接電能表的時鐘進(jìn)行管理；

顯示管理模塊：通過液晶屏幕按要求顯示當(dāng)前采集終端的狀態(tài)、采集電能表的數(shù)據(jù)、通信模塊的通信狀態(tài)，并動態(tài)顯示現(xiàn)場通信模塊的狀態(tài)、信號強(qiáng)度等信息；

日志管理模塊：記錄采集終端運(yùn)行過程出現(xiàn)異常、參數(shù)修改、非法侵入、時鐘變化等信息；

自檢管理模塊：對采集終端本身的狀態(tài)、各通信接口進(jìn)行自我管理和檢查，發(fā)現(xiàn)狀態(tài)異常后，進(jìn)行自恢復(fù)；

維護(hù)管理模塊：采集終端的參數(shù)配置、文件管理、設(shè)備日常維護(hù)等。

上述實(shí)施例的基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，基于北斗短報文的數(shù)據(jù)采集方案，可在露天條件下，實(shí)現(xiàn)全天候、全天時電能數(shù)據(jù)的采集與現(xiàn)場設(shè)備的控制；現(xiàn)場采集層與所述系統(tǒng)主站層之間的通信信道采用北斗通信規(guī)約的通信協(xié)議，內(nèi)容簡單、通信效率高；主站側(cè)的數(shù)據(jù)采集方案，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失自動補(bǔ)抄，并可監(jiān)控通信帶寬占用量，可對數(shù)據(jù)采集相關(guān)的任務(wù)超載進(jìn)行告警提示。在傳統(tǒng)計量自動化系統(tǒng)基礎(chǔ)上整合北斗通信技術(shù)，利用北斗衛(wèi)星全天候雙向通信功能通過短報文通信方式，將采集到的電能數(shù)據(jù)發(fā)送至到系統(tǒng)主站，實(shí)現(xiàn)電能數(shù)據(jù)及時、有效、可靠上傳。

參考圖4所示，作為一優(yōu)選實(shí)施方式，所述主站通信裝置包括天線、北斗指揮機(jī)和主站前置機(jī)，所述北斗指揮機(jī)通過串口與主站前置機(jī)連接，所述主站前置機(jī)連接主站服務(wù)器，所述主站前置機(jī)包括協(xié)議解析單元；所述北斗指揮機(jī)通過天線接收北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的電能表數(shù)據(jù)，將所述電能表數(shù)據(jù)按照北斗電能數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳送規(guī)約傳輸至主站前置機(jī)；所述主站前置機(jī)的協(xié)議解析單元根據(jù)北斗電能數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳送規(guī)約對所述電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并將解析得到的電能表數(shù)據(jù)傳輸至主站服務(wù)器進(jìn)行存儲和管理。本方案中，北斗指揮機(jī)到主站前置機(jī)之間的通道稱為前置傳輸通道。所述北斗指揮機(jī)的協(xié)議解析單元能夠兼容現(xiàn)有所有北斗通信協(xié)議，完成北斗報文的解析，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場終端采集報文的透傳。

對應(yīng)的，在主站側(cè)涉及北斗指揮機(jī)、北斗天線、主站前置機(jī)以及主站服務(wù)器。北斗指揮機(jī)接收北斗衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過串口與主站前置機(jī)連接，主站服務(wù)器通過主站前置機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收；主站側(cè)的數(shù)據(jù)加解密要求按照電網(wǎng)公司預(yù)設(shè)的電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定配置，主站前置機(jī)通過預(yù)設(shè)的安全接入?yún)^(qū)接入主站服務(wù)器，所述主站服務(wù)器包括對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器。需要說明的是，本實(shí)施例中，主站前置機(jī)中需新增對北斗電能量數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳送規(guī)約的解析程序，以實(shí)現(xiàn)北斗短報文的解析。對應(yīng)的，衛(wèi)星通道的數(shù)據(jù)傳輸包括：現(xiàn)場通信模塊在采集終端控制下，在傳統(tǒng)用戶報文基礎(chǔ)上設(shè)置對應(yīng)的北斗傳輸信息，并發(fā)往北斗衛(wèi)星；北斗衛(wèi)星根據(jù)報文數(shù)據(jù)包內(nèi)地址完成數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)往對應(yīng)的主站通信裝置；主站側(cè)的北斗指揮機(jī)接收衛(wèi)星傳輸?shù)亩虉笪?，完成相?yīng)處理后，轉(zhuǎn)存至主站前置機(jī)。北斗指揮機(jī)接收北斗衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)，完成北斗通信協(xié)議解析，以串口方式將數(shù)據(jù)按照北斗電能數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳送規(guī)約透傳至主站前置機(jī)，主站前置機(jī)完成北斗電能數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳送規(guī)約的解析，得到現(xiàn)場采集層上報的電能數(shù)據(jù)。

參考圖5所示，作為一優(yōu)選實(shí)施方式，所述主站通信裝置包括北斗通信管理機(jī)、天線和主站前置機(jī)，所述北斗通信管理機(jī)包括一協(xié)議解析單元；所述北斗通信管理機(jī)通過天線接收北斗衛(wèi)星傳輸?shù)碾娔鼙頂?shù)據(jù)，通過協(xié)議解析單元根據(jù)北斗電能數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳送規(guī)約對所述電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將解析得到的電能表數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的上行通信規(guī)約的報文傳送至主站前置機(jī)；所述主站前置機(jī)根據(jù)傳統(tǒng)計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的上行通信規(guī)約對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將得到的電能表數(shù)據(jù)傳輸至主站服務(wù)器。本方案中，北斗通信管理機(jī)到主站前置機(jī)之間的通道稱為前置傳輸通道，該前置傳輸通道以傳統(tǒng)計量自動化系統(tǒng)的上行通信規(guī)約進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。所述北斗通信管理機(jī)的協(xié)議轉(zhuǎn)換單元能夠兼容現(xiàn)有所有北斗通信協(xié)議。

優(yōu)選的，北斗通信管理機(jī)通過3G/4G無線公網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)，以傳統(tǒng)計量自動化系統(tǒng)的上行通信規(guī)約形式，向主站前置機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，主站側(cè)數(shù)據(jù)加解密要求按照預(yù)設(shè)的電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定配置。本方案中，主站前置機(jī)無需新增協(xié)議解析功能，僅需對數(shù)據(jù)展示、處理、查詢、報警等功能進(jìn)行改造。

作為一優(yōu)選實(shí)施實(shí)施，采集終端與現(xiàn)場通信裝置一一對應(yīng)，兩者通過專用連接線相連。采集終端與現(xiàn)場通信裝置之間傳輸數(shù)據(jù)的報文格式采用預(yù)設(shè)的可變長度幀的報文格式；所述報文格式包括北斗報文頭、北斗通信規(guī)約層以及北斗報文尾；具體報文格式如圖6所示。

此外，在所述基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，由于北斗短報文的長度存在較大限制，為保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠上傳，還需預(yù)先測算上行通道的傳輸容量，在保證數(shù)據(jù)能夠完整上傳的前提下，預(yù)留一定量冗余帶寬，用于數(shù)據(jù)補(bǔ)抄等工作。采集終端內(nèi)置的北斗用戶卡按通信等級分4個等級：

一級卡：256bit(有效載荷14字節(jié))；

二級卡：552bit(有效載荷51字節(jié))；

三級卡：768bit(有效載荷78字節(jié))；

四級卡：984bit(有效載荷105字節(jié))；

根據(jù)造價及通信容量，采集終端內(nèi)置的北斗用戶卡優(yōu)選采用三級卡，其頻度設(shè)置為60S/次。根據(jù)采集終端的采集方案不同，分別測算各采集終端可下掛的電能表數(shù)量。在采集終端中需要將645規(guī)約轉(zhuǎn)換至北斗電能數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳送規(guī)約，因此每15分鐘內(nèi)北斗短報文最大可發(fā)送數(shù)據(jù)容量需要根據(jù)采集內(nèi)容測算。

優(yōu)選的，每個采集終端所連接的電能表的數(shù)量k的計算方式為:

k＝[m/[D/d]]；

其中，d為與采集終端對應(yīng)的現(xiàn)場通信裝置每次發(fā)送報文時的最大發(fā)送有效數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)；m為所述采集終端的數(shù)據(jù)采集密度(曲線數(shù)據(jù)為15分鐘)；D為每個采集周期內(nèi)一只電能表所有要發(fā)送數(shù)據(jù)的總字節(jié)數(shù)；[.]表示取整數(shù)部分。

以小水電采集終端為例，其需采集的數(shù)據(jù)項(xiàng)如表1所示，

表1：

基于表1中的數(shù)據(jù)項(xiàng)，每包發(fā)送數(shù)據(jù)大小為最大96個字節(jié)，除去北斗通信協(xié)議包頭、包尾、命令類型、校驗(yàn)、本地用戶卡地址、遠(yuǎn)方用戶卡地址等約為18字節(jié)，在規(guī)約層可傳輸?shù)膱笪淖止?jié)數(shù)為78字節(jié)，在規(guī)約層還應(yīng)去掉報文長度址、控制字、通信地、校驗(yàn)字符等信息所占空間7字節(jié)，實(shí)際可傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)為71字節(jié)，即d＝71。按照表1規(guī)定數(shù)據(jù)采集傳輸內(nèi)容，每日采集頻度為96點(diǎn)，電能量數(shù)據(jù)所需空間80字節(jié)，瞬時量數(shù)據(jù)所需空間為47字節(jié)，時標(biāo)等其它數(shù)據(jù)10字節(jié)，在式中D＝80+47+10＝137；每塊電能表需要137/71＝1.9，即可通過2次發(fā)送完成數(shù)據(jù)傳輸；因此每個采集終端下最多可掛載電能表為15/2＝7.5，取整為7塊電能表。

優(yōu)選的，在設(shè)計電能表裝接方案時，還需留出足夠的帶寬裕度進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)抄、事件上傳以及一些參數(shù)配置等，通過上面的計算，采集終端在15分鐘采集密度的基礎(chǔ)上，最大接表數(shù)量最好不超過6塊。對于其他等級的北斗用戶卡，計算方法類似。

本發(fā)明實(shí)施例的基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，現(xiàn)場采集層與系統(tǒng)主站層通過北斗衛(wèi)星通信連接，基于北斗衛(wèi)星的短報文通信功能特點(diǎn)，發(fā)揮衛(wèi)星通信可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時、短報文通信服務(wù)的特點(diǎn)，在計量自動化系統(tǒng)中整合北斗通信技術(shù)，利用北斗衛(wèi)星全天候雙向通信功能通過短報文通信方式，將采集到的電能表數(shù)據(jù)發(fā)送至到系統(tǒng)主站層中，無需依賴電信運(yùn)營商提供的廣域無線網(wǎng)絡(luò)或電力無線通信專網(wǎng)，也無需依賴對應(yīng)的基站進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，有利于實(shí)現(xiàn)全覆蓋的終端數(shù)據(jù)的采集，保證了覆蓋范圍內(nèi)電能表數(shù)據(jù)收集及時性和可靠性。

基于上述實(shí)施例的基于北斗衛(wèi)星的計量自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，圖7為一實(shí)施例的電能數(shù)據(jù)采方法的示意性流程圖；如圖7所示，本實(shí)施例的計量自動化數(shù)據(jù)采集方法包括步驟：

S11，采集終端采集電能表數(shù)據(jù)，將采集到的電能表數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)的北斗報文格式發(fā)送至現(xiàn)場通信裝置；

S12，現(xiàn)場通信裝置將接收到的電能表數(shù)據(jù)通過北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至主站通信裝置；

S13，主站通信裝置根據(jù)北斗通信規(guī)約對接收到的電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將得到的電能表數(shù)據(jù)上報至主站服務(wù)器；

S14，主站服務(wù)器掃描上報的電能表數(shù)據(jù)，檢測出缺漏數(shù)據(jù)的采集終端，生成對應(yīng)的數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)并發(fā)送至主站通信裝置；

S15，主站通信裝置將所述數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)通過北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至對應(yīng)的現(xiàn)場通信裝置；

S16，對應(yīng)的現(xiàn)場通信裝置根據(jù)北斗通信規(guī)約對接收到的數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)進(jìn)行解析，將解析得到的數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)傳輸至所述缺漏數(shù)據(jù)的采集終端；

S17，所述缺漏數(shù)據(jù)的采集終端根據(jù)所述數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)采集相應(yīng)的電能表數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)上報。

作為一優(yōu)選實(shí)施方式，步驟S11中，將采集到的電能表數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)的北斗報文格式發(fā)送至現(xiàn)場通信裝置的步驟包括：采集終端根據(jù)下掛的電能表的數(shù)量以及待上報的數(shù)據(jù)類型，生成主動上傳任務(wù)隊(duì)列；當(dāng)偵測到信道可用時，啟動數(shù)據(jù)主動發(fā)送任務(wù)，向現(xiàn)場通信裝置發(fā)送所述主動上傳任務(wù)隊(duì)列中對應(yīng)的報文；所述主動上傳任務(wù)隊(duì)列中報文的格式為預(yù)設(shè)的北斗報文格式，參見圖6所示，且以先進(jìn)先出的方式排隊(duì)。

對應(yīng)的，步驟S17中，當(dāng)采集終端接收到數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)時，中斷所述數(shù)據(jù)主動發(fā)送任務(wù)，優(yōu)先響應(yīng)所述數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)；當(dāng)所述數(shù)據(jù)補(bǔ)抄任務(wù)應(yīng)答結(jié)束時，恢復(fù)所述數(shù)據(jù)主動發(fā)送任務(wù)。

作為一優(yōu)選實(shí)施方式，所述數(shù)據(jù)類型包括：電能示值、當(dāng)前瞬時量、監(jiān)控數(shù)據(jù)、日凍結(jié)數(shù)據(jù)以及月凍結(jié)數(shù)據(jù)；所述步驟S11中采集終端采集電能表數(shù)據(jù)的步驟包括：所述采集終端分別按照對應(yīng)的采集頻率采集各類型的電能表數(shù)據(jù)。

作為一優(yōu)選實(shí)施方式，所述計量自動化數(shù)據(jù)采集方法還包括以下步驟：

若主站服務(wù)器檢測到手動下發(fā)任務(wù)的配置信息，生成對應(yīng)的終端配置任務(wù)，通過主站通信裝置將所述終端配置任務(wù)發(fā)送至北斗衛(wèi)星；通過北斗衛(wèi)星向現(xiàn)場采集層下發(fā)所述終端配置任務(wù)；

現(xiàn)場采集層對應(yīng)的現(xiàn)場通信裝置接收所述北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的終端配置任務(wù)，根據(jù)北斗通信規(guī)約對所述終端配置任務(wù)進(jìn)行解析，將得到的終端配置任務(wù)傳輸至對應(yīng)的采集終端；

所述采集終端根據(jù)所述終端配置任務(wù)對其本身、對應(yīng)的現(xiàn)場通信裝置和/或電能表進(jìn)行配置。

需要說明的是，對于方法實(shí)施例，為了簡便描述，將其都表述為一系列的動作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其它順序或者同時進(jìn)行。

在上述實(shí)施例中，對各個實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個實(shí)施例中沒有詳述的部分，可以參見其它實(shí)施例的相關(guān)描述。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，不能理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。