本實(shí)用新型涉及一種基于北斗通信技術(shù)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展、電力系統(tǒng)容量的增加、用戶規(guī)模的擴(kuò)大、用戶對(duì)供電的可靠性和質(zhì)量的要求越來越高，配電網(wǎng)自動(dòng)化逐漸成為電力體系化領(lǐng)域的新興熱點(diǎn)。然而作為系統(tǒng)中最重要的配電通信網(wǎng)絡(luò)，由于缺乏合適的組網(wǎng)解決方案，成為了電力通信網(wǎng)絡(luò)的薄弱環(huán)節(jié)，制約了智能電網(wǎng)在配電、用電應(yīng)用的發(fā)展。我國有相當(dāng)一部分地區(qū)，如南方大部分山區(qū)。其配電子站較為分散且所處地理位置較偏僻，電纜、光纖等有線線路建設(shè)會(huì)產(chǎn)生成本高、施工難度大、后期維護(hù)不方便等問題；而用傳統(tǒng)三大電信運(yùn)營商提供的無線業(yè)務(wù)又將面臨偏遠(yuǎn)山區(qū)洗好覆蓋不完全、通信質(zhì)量難以保證的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種基于北斗通信技術(shù)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本實(shí)用新型的任務(wù)采用如下技術(shù)方案來完成：

本實(shí)用新型的基于北斗通信技術(shù)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)智能電能表、電力抄表集中器、低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置、RJ-45以太網(wǎng)、發(fā)送端北斗通信機(jī)、接收端北斗通信前置服務(wù)機(jī)、中心主站應(yīng)用服務(wù)器;智能電能表與電力抄表集中器之間通過載波通信方式連接. 電力抄表集中器與發(fā)送端RJ-45以太網(wǎng)接口連接, 發(fā)送端RJ-45以太網(wǎng)與低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置以通信方式連接.將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降蛪号_(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置，低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置與發(fā)送端北斗通信機(jī)連接, 發(fā)送端北斗通信機(jī)與北斗通信輸入串口之間通過北斗鏈路通信方式連接. 北斗通信輸出串口與接收端北斗通信機(jī)之間通過北斗鏈路通信方式連接. 接收端北斗通信機(jī)與接收端北斗通信前置服務(wù)機(jī)連接, 接收端北斗通信前置服務(wù)機(jī)與接收端RJ-45以太網(wǎng)接口連接, 接收端RJ-45以太網(wǎng)與中心主站應(yīng)用服務(wù)器以通信方式連接。

低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置設(shè)有北斗通信天線，串口通信單元模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換單元模塊、以太網(wǎng)通信單元模塊、供電單元模塊，北斗通信天線通過RS232串行通訊接口與串口通信單元模塊的RS232串行通訊接口相連，串口通信單元模塊與協(xié)議轉(zhuǎn)換單元模塊相連，協(xié)議轉(zhuǎn)換單元模塊通過處理器ARM926EJ-S CPU引腳與RS232串行通訊接口以及以太網(wǎng)通信單元的RJ-45以太網(wǎng)接口相連，以太網(wǎng)通信單元模塊通過RJ-45以太網(wǎng)接口與集抄設(shè)備的RJ-45以太網(wǎng)接口相連，供電單元模塊通過電力導(dǎo)線與整機(jī)電源相連。

本實(shí)用新型的基于北斗通信技術(shù)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)抄表集中器發(fā)送抄讀命令通過載波通信到現(xiàn)場(chǎng)電能表，電能表通過載波通信返回到現(xiàn)場(chǎng)集中器中。然后集中器通過RJ45通信將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置上后向北斗通信鏈路轉(zhuǎn)發(fā)，之后到北斗通信前置機(jī)上，最后經(jīng)過RJ45將數(shù)據(jù)上傳至中心主站應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。

用電信息采集主站下行指令給電力北斗抄表終端，通過北斗衛(wèi)星鏈路向低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)北斗終端下發(fā)指令。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸之后到低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)北斗抄表終端;低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)北斗抄表終端通過RJ45通信向下集中器下發(fā)指令;電力抄表集中器通過載波通信完成指令下發(fā)到智能電能表。

智能電能表將回復(fù)數(shù)據(jù)通過載波通信上傳給電力抄表集中器。集中器通過RJ45通信將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降蛪号_(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗抄表終端，通過北斗通信鏈路向用電信息采集主站上傳數(shù)據(jù)。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸（該步驟由北斗衛(wèi)星系統(tǒng)自動(dòng)完成）。之后將數(shù)據(jù)上行給主站側(cè)電力北斗抄表終端。之后通過RJ45網(wǎng)絡(luò)向主站上傳數(shù)據(jù)。最后用電信息采集系統(tǒng)接收并處理數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型主要針對(duì)北斗技術(shù)的定位、授時(shí)、導(dǎo)航和短報(bào)文服務(wù)在用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型有以下優(yōu)勢(shì)：

1. 具備無通信盲區(qū)，能將通信覆蓋到廣袤的無人區(qū)及高山峻嶺;利用我國的北斗衛(wèi)星技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程監(jiān)控。該技術(shù)大大地提高了數(shù)據(jù)傳輸可靠性、保密性，同時(shí)也極大地減少了前線線路人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2. 部署車載北斗通信終端和便攜式北斗通信模塊，為應(yīng)急搶修提供基于北斗的定位、授時(shí)、導(dǎo)航和短報(bào)文服務(wù)。

3.具有多媒體信息采集、北斗導(dǎo)航和短消息功能的一體化電力巡檢專用終端，提高巡檢效率和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)水平。

4.針對(duì)變電站室內(nèi)、地線管道等GPS信號(hào)無法覆蓋區(qū)域的檢修維護(hù)，利用北斗“羲和”系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)封閉環(huán)境的高精度定位導(dǎo)航功能。

采用本實(shí)用新型提供的方法和系統(tǒng)能夠在不改造現(xiàn)投運(yùn)行設(shè)備的情況下，利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)雙向通信功能將現(xiàn)場(chǎng)居民用電信息無縫接入到用電信息管理系統(tǒng)主站，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)到北斗通信通道的接入，能夠?qū)崟r(shí)、有效、可靠地獲得通信不發(fā)達(dá)地區(qū)用電信息。其主要技術(shù)點(diǎn)在于研發(fā)的一種小型數(shù)據(jù)交換裝置，該裝置實(shí)現(xiàn)北斗通信協(xié)議與電力抄表協(xié)議的規(guī)約轉(zhuǎn)換。且在不改變現(xiàn)有通信方式的前提下，實(shí)現(xiàn)中心主站與現(xiàn)場(chǎng)集中器之間的數(shù)據(jù)透?jìng)鳌?/p>

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的基于北斗通信技術(shù)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型的基于北斗通信技術(shù)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。系統(tǒng)部件組成及各部件之間的連接關(guān)系, 如圖1所示：

本實(shí)用新型的基于北斗通信技術(shù)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)智能電能表、電力抄表集中器、低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置、RJ-45以太網(wǎng)、發(fā)送端北斗通信機(jī)、接收端北斗通信前置服務(wù)機(jī)、中心主站應(yīng)用服務(wù)器;

智能電能表與電力抄表集中器之間通過載波通信方式連接. 電力抄表集中器與發(fā)送端RJ-45以太網(wǎng)接口連接, 發(fā)送端RJ-45以太網(wǎng)與低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置以通信方式連接.將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降蛪号_(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置，低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置與發(fā)送端北斗通信機(jī)連接, 發(fā)送端北斗通信機(jī)與北斗通信輸入串口之間通過北斗鏈路通信方式連接. 北斗通信輸出串口與接收端北斗通信機(jī)之間通過北斗鏈路通信方式連接. 接收端北斗通信機(jī)與接收端北斗通信前置服務(wù)機(jī)連接, 接收端北斗通信前置服務(wù)機(jī)與接收端RJ-45以太網(wǎng)接口連接, 接收端RJ-45以太網(wǎng)與中心主站應(yīng)用服務(wù)器以通信方式連接。

電力北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置通過北斗通信鏈路向用電信息采集主站上傳數(shù)據(jù)。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸（該步驟由北斗衛(wèi)星系統(tǒng)自動(dòng)完成）,之后將數(shù)據(jù)上行給主站側(cè)電力北斗北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置;之后通過RJ45網(wǎng)絡(luò)向主站上傳數(shù)據(jù)。最后用電信息采集系統(tǒng)接收并處理數(shù)據(jù)。

低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置的部件組成及各部件之間的連接關(guān)系,如圖2所示：低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置設(shè)有北斗通信天線，串口通信單元模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換單元模塊、以太網(wǎng)通信單元模塊、供電單元模塊，

北斗通信天線通過RS232串行通訊接口與串口通信單元模塊的RS232串行通訊接口相連，負(fù)責(zé)北斗信號(hào)的數(shù)據(jù)接收與數(shù)據(jù)發(fā)送；串口通信單元模塊與協(xié)議轉(zhuǎn)換單元模塊相連，串口通信單元將RS232串行通訊接口接收的北斗數(shù)據(jù)幀送至協(xié)議轉(zhuǎn)換單元模塊，串口通信單元通過RS232串行通訊接口將協(xié)議轉(zhuǎn)換單元上送的數(shù)據(jù)幀通過北斗通信天線發(fā)出；協(xié)議轉(zhuǎn)換單元模塊通過處理器ARM926EJ-S CPU引腳與RS232串行通訊接口以及以太網(wǎng)通信單元的RJ-45以太網(wǎng)接口相連，負(fù)責(zé)完成 TCP/IP或UDP 協(xié)議的數(shù)據(jù)幀與北斗協(xié)議的數(shù)據(jù)幀的相互轉(zhuǎn)換，和處理長(zhǎng)報(bào)文的拆包、組包；以太網(wǎng)通信單元模塊通過RJ-45以太網(wǎng)接口與集抄設(shè)備的RJ-45以太網(wǎng)接口相連，負(fù)責(zé)與居民現(xiàn)場(chǎng)的集中抄表裝置或用電信息主站系統(tǒng)的通信；供電單元，通過電力導(dǎo)線與整機(jī)電源相連。負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)AC220 伏到 DC12 伏電源的轉(zhuǎn)換，給整機(jī)供電。

同時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備還需要具備以下功能：

1）適用于所有遵循國網(wǎng)抄表規(guī)約的電力抄表集中器基于北斗衛(wèi)星通信的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元（DTU）設(shè)備,不存在因裝置不同而產(chǎn)生不適用的情況。

2）能夠支持在線升級(jí)在不失電的情況下，用一個(gè) U盤可以實(shí)現(xiàn)所有的DTU設(shè)備的程序升級(jí)。

3）能夠在線配置重要參數(shù)對(duì)于不同的 DTU 裝置，由于所載的北斗卡號(hào)不同，所以需要對(duì)不同的 DTU 設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置。

4）穩(wěn)定性好，適用領(lǐng)域廣本實(shí)用新型裝置所采用的主控板為ARM9，并嵌入了Linux操作系統(tǒng)，所以使處理速度更快，穩(wěn)定性更好。

本實(shí)用新型的基于北斗通信技術(shù)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)抄表集中器發(fā)送抄讀命令通過載波通信到現(xiàn)場(chǎng)電能表，電能表根據(jù)命令類型，響應(yīng)數(shù)據(jù)，并通過載波通信返回到現(xiàn)場(chǎng)集中器中。然后集中器通過RJ45通信將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換成北斗數(shù)據(jù)協(xié)議包后向北斗通信鏈路轉(zhuǎn)發(fā)，之后北斗數(shù)據(jù)協(xié)議包到北斗通信前置機(jī)上，再經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換成國網(wǎng)數(shù)據(jù)協(xié)議包，最后經(jīng)過RJ45將數(shù)據(jù)上傳至中心主站應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。

具體可以分為兩個(gè)流程：主站指令下發(fā)流程、現(xiàn)場(chǎng)終端數(shù)據(jù)上傳流程。

主站指令下行流程：用電信息采集主站下行指令給電力北斗抄表終端，電力北斗抄表終端通過北斗衛(wèi)星鏈路向低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)北斗終端下發(fā)指令。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸（該步驟由北斗衛(wèi)星系統(tǒng)自動(dòng)完成）。之后到低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)北斗抄表終端。低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)北斗抄表終端通過RJ45通信向下集中器下發(fā)指令。電力抄表集中器通過載波通信完成指令下發(fā)到智能電能表。

現(xiàn)場(chǎng)終端數(shù)據(jù)上傳：智能電能表將回復(fù)數(shù)據(jù)通過載波通信上傳給電力抄表集中器。集中器通過RJ45通信將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降蛪号_(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)電力北斗抄表終端，電力北斗抄表終端通過北斗通信鏈路向用電信息采集主站上傳數(shù)據(jù)。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸（該步驟由北斗衛(wèi)星系統(tǒng)自動(dòng)完成）。之后將數(shù)據(jù)上行給主站側(cè)電力北斗抄表終端。主站側(cè)電力北斗抄表終端通過RJ45網(wǎng)絡(luò)向主站上傳數(shù)據(jù)。最后用電信息采集系統(tǒng)接收并處理數(shù)據(jù)。

現(xiàn)場(chǎng)抄表裝置獲取采集的用電信息抄表數(shù)據(jù)，通過載波通信將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊衅髦校缓笸ㄟ^485將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖倍窋?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置，之后將所述抄表數(shù)據(jù)報(bào)文通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換生成北斗通信報(bào)文，通過北斗通信鏈路將所述北斗通信報(bào)文發(fā)送至北斗指揮機(jī)，北斗指揮機(jī)將數(shù)據(jù)發(fā)送到前置機(jī)，前置機(jī)將所述北斗通信報(bào)文還原成抄表數(shù)據(jù)報(bào)文的原始格式，并通過RJ45發(fā)送至中心主站應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。

采用本實(shí)用新型提供的系統(tǒng)能夠在不改造現(xiàn)投運(yùn)行設(shè)備的情況下，利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)雙向通信功能將現(xiàn)場(chǎng)居民用電信息無縫接入到用電信息管理系統(tǒng)主站，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)到北斗通信通道的接入，能夠?qū)崟r(shí)、有效、可靠地獲得通信不發(fā)達(dá)地區(qū)用電信息。

(本文未詳細(xì)說明的均為現(xiàn)有技術(shù)，故不在此展開復(fù)述，本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面描述可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的)。