CN102013923B - 基于以太网光纤网络实现抄表高速自动化的方法 - Google Patents
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Abstract
基于以太网光纤网络实现抄表高速自动化的方法，本发明将电力系统中常用的RS232接口业务，转换为无源光纤网络所要求的数据格式，借助无源光纤网络实现RS232接口数据的传送完成远程管理，使电力系统的抄表系统更加智能化，采用的技术方案是：终端用户电表信息收、发端口结构在原有RS232接口电路基础上加设以太网光纤模块转换电路、并配套有硬件逻辑电路及缓存器，借助硬件逻辑电路的选通方式实现以太网光纤模块转换电路与以太网光纤网络的通讯模式、实现用户电表终端与远程管理中心抄表高速自动化。
Description
技术领域
本发明属于电力网自动抄表领域，涉及一种借助于网络通讯，特别是基于以太网光纤网络实现对终端用户电表数据自动传输的方法。
背景技术
无源光纤网络这种点对多点的信息接入技术，由于其技术成熟，成本低、寿命长、距离远和带宽高等优点，近年来不仅成为光纤到户FTTH、光纤到楼FTTB等的首选技术方案，而且迅速、更广泛在物联网领域中采纳，在国家电网的智能化改造工程方案中，也成为首选的网络载体实用方案。
抄表终端设备首先选用在配电房或者环网配电柜中，负责至少一个居民区的电表抄表数据，这就对传输带宽提出了更高的要求，由于光纤传输的频宽上较大优势，所以以太网光纤传输网络成为首选。
由于传统的电表、监控系统终端设备都是基于RS232接口的。所以需要采用一种可以将RS232接口与无源光纤网络的接口实现对接、传输并与远程管理中心完成信息交换的电表终端来完成，使抄表工序的在智能化、自动化、高速化、高效化成为可能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，将电力系统通讯中常用的RS232接口电路，改进为无源光纤网络所要的数据传输结构，以实现无源光纤网络与RS232对接、完成数据的传送、接收远程管理CPU的指令，使电力系统的自动抄表系统更智能化、自动化、高速化、高效化。
本发明采用的技术方案是：基于以太网光纤网络实现抄表高速自动化的方法，上述方法借助于无源光纤网络将终端用户电表信息收、发端口与远程管理中心主机相连，关键是：终端用户电表信息收、发端口结构在原有RS232接口电路基础上加设以太网光纤模块转换电路、并配套有硬件逻辑电路及缓存器，借助硬件逻辑电路的选通方式实现以太网光纤模块转换电路与以太网光纤网络的通讯模式、实现用户电表终端与远程管理中心抄表高速自动化，具体步骤如下：
1)终端用户电表信息收、发端口接收远程管理中心发送的数据传送命令，管理程序选通数据上传通道；
2)管理程序指挥CPU控制RS232接口电路接收用户电表数据信号，并将数据信号发送至硬件逻辑电路；
3)硬件逻辑电路将用户电表数据分类、编组、加注标志码存储于缓存器中，由管理程序指挥将以上编码组按照规定的格式转换为以太网数据格式的数据发送至以太网光纤模块转换电路；
4)以太网光纤模块转换电路接收硬件逻辑电路发送的以太网数据格式的上行数据，将上行数据封装为以太网光纤网络报文，借助无源光纤网络传送至远程管理中心。
本发明的有益效果是：本发明实现将电力配电传输网中的传统RS232业务，与基于以太网的无源光纤网络融合，使电网的智能化改造能够充分利用无源光纤网络的成熟优势，并且无需更换最终用户的电表设备，实现抄表工序的智能化、自动化，从而将人力从繁重的抄表工作中解脱出来，并极大地提高了工作效率。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明的终端用户电表信息收、发端口结构的结构框图。
图2是实施本发明的系统流程图。
图3是本发明中的RS232接口电路的接口芯片图。
图4是本发明的以太网光纤模块转换电路的结构框图。
其中，1是以太网光纤模块转换电路，2是硬件逻辑电路，3是RS232接口电路，4是以太网/光纤协议栈处理模块电路，5是数据流处理模块电路，6是硬件逻辑电路的接口电路，7是光/电转换接口电路，U1是接口芯片，R1、R2是电阻，C1-C5是电容，图3中的箭头代表数据通道及管理命令通道的信号走向。
具体实施方式
基于以太网光纤网络实现抄表高速自动化的方法，上述方法借助于无源光纤网络将终端用户电表信息收、发端口与远程管理中心主机相连，重要的是：终端用户电表信息收、发端口结构在原有RS232接口电路3基础上加设以太网光纤模块转换电路1、并配套有硬件逻辑电路2及缓存器，借助硬件逻辑电路2的选通方式实现以太网光纤模块转换电路1与以太网光纤网络的通讯模式、实现用户电表终端与远程管理中心抄表高速自动化，具体步骤如下：
1)终端用户电表信息收、发端口接收远程管理中心发送的数据传送命令，管理程序选通数据上传通道；
2)管理程序指挥CPU控制RS232接口电路3接收用户电表数据信号，并将数据信号发送至硬件逻辑电路2；
3)硬件逻辑电路2将用户电表数据分类、编组、加注标志码存储于缓存器中，由管理程序指挥将以上编码组按照规定的格式转换为以太网数据格式的数据发送至以太网光纤模块转换电路1；
4)以太网光纤模块转换电路1接收硬件逻辑电路2发送的以太网数据格式的上行数据，将上行数据封装为以太网光纤网络报文，借助无源光纤网络传送至远程管理中心。
所述的以太网光纤模块转换电路1包括光/电转换接口电路7、以太网/光纤协议栈处理模块电路4、数据流处理模块电路5及硬件逻辑电路的接口电路6，步骤3)中的以太网数据格式的数据通过硬件逻辑电路的接口电路6发送至数据流处理模块电路5进行处理，生成的数据再借助以太网/光纤协议栈处理模块电路4的处理转换为以太网光纤网络报文，通过光/电转换接口电路7发送至无源光纤网络。
所述的硬件逻辑电路2是FPGA器件、或CPLD器件。
所述的RS232接口电路3包括接口芯片U1与外围配套电阻R1、R2，电容C1-C5元件。
所述的接口芯片U1的型号是SP3232ECN-L。
本发明的基于以太网光纤网络实现抄表高速自动化的方法，实现了将RS232业务在无源光纤网络上传输并与远程管理中心进行通讯来完成智能化抄表过程，使抄表工序变得智能化、自动化、高速化和高效化，另外增加标志位的校验功能，保证了数据的可靠传送。
本发明在具体实施时，参看附图1，终端用户电表信息收、发端口结构中设置有以太网光纤模块转换电路1、一组RS232接口电路3和配套的硬件逻辑电路2、缓存器，以及其他功能单元模块，有与无源光纤网络通讯中的光线路终端进行数据传送的数据通道及进行管理的管理命令通道。本发明设计的终端用户电表信息收、发端口结构支持远程光线路终端设备通过OAM管理，终端用户电表信息收、发端口结构内部设置有数据校验和加密等功能，满足在智能电网应用领域的可靠性和可维护性要求。首先由电力系统的抄表远程管理中心向终端用户电表信息收、发端口发出抄表指令，该指令被光线路终端设备接收到后形成无源光纤网络上的对应的OAM报文，该报文通过无源光纤网络传送到对应的终端用户电表信息收、发端口，终端用户电表信息收、发端口结构中的以太网光纤模块转换电路1确认收到该OAM报文并解析后，发送指令给硬件逻辑电路2去执行，参看附图2，硬件逻辑电路2收到指令后，将指令传送给RS232接口电路3，管理程序根据指令打开相应的RS232接口，其中，RS232接口电路3的接口芯片U1可参看附图3，然后最终用户的电表数据就被读取到缓存器中；读取数据时，硬件逻辑电路2首先会判断抄表终端内部增设的寄存器中的缓存状态标志位是否置位，如果未置位表示缓存器未满，则接收数据存入缓存器；如果置位表示缓存器已满，则暂停接收数据，等待缓存器恢复正常后再次发起接收；硬件逻辑电路2从缓存器中提取数据，将数据转换为以太网数据格式，转换为以太网格式的数据送到以太网光纤模块转换电路1处理，如果寄存器的缓存器状态标志位已置位则更改标志位为未置位；参看附图4，以太网光纤模块转换电路1包括以太网/光纤协议栈处理模块电路4、数据流处理模块电路5及与硬件逻辑电路的接口电路6，上述以太网数据格式的数据通过硬件逻辑电路的接口电路6发送至数据流处理模块电路5进行处理，生成的数据再借助以太网/光纤协议栈处理模块电路4的处理转换为以太网光纤网络报文；这个包含电表数据的以太网光纤网络报文通过以太网光纤模块电路1的光/电转换接口电路7发送给无源光纤网络中的光线路终端设备；光线路终端设备将数据解析后上传给远程管理中心。至此，用户的电表数据被抄送到抄表服务的远程管理中心。本发明成功实现了将电力配电传输网中的传统RS232业务，与基于以太网的无源光纤网络融合，使电网的智能化改造能够充分利用无源光纤网络的成熟优势，并且无需更换最终用户的电表设备，实现抄表工序的智能化、自动化，从而将人力从繁重的抄表工作中解脱出来，并极大地提高了工作效率。
Claims (6)
1.基于以太网光纤网络实现抄表高速自动化的方法，上述方法借助于无源光纤网络将终端用户电表信息收、发端口与远程管理中心主机相连，其特征在于：终端用户电表信息收、发端口结构在原有RS232接口电路(3)基础上加设以太网光纤模块转换电路(1)、并配套有硬件逻辑电路(2)及缓存器，借助硬件逻辑电路(2)的选通方式实现以太网光纤模块转换电路(1)与以太网光纤网络的通讯模式、实现用户电表终端与远程管理中心抄表高速自动化，具体步骤如下：
1)终端用户电表信息收、发端口接收远程管理中心发送的数据传送命令，管理程序选通数据上传通道；
2)管理程序指挥CPU控制RS232接口电路(3)接收用户电表数据信号，并将数据信号发送至硬件逻辑电路(2)；
3)硬件逻辑电路(2)将用户电表数据分类、编组、加注标志码存储于缓存器中，由管理程序指挥将以上编码组按照规定的格式转换为以太网数据格式的数据发送至以太网光纤模块转换电路(1)；
4)以太网光纤模块转换电路(1)接收硬件逻辑电路(2)发送的以太网数据格式的上行数据，将上行数据封装为以太网光纤网络报文，借助无源光纤网络传送至远程管理中心。
2.根据权利要求1所述的基于以太网光纤网络实现抄表高速自动化的方法，其特征在于：所述的以太网光纤模块转换电路(1)包括光/电转换接口电路(7)、以太网/光纤协议栈处理模块电路(4)、数据流处理模块电路(5)及硬件逻辑电路的接口电路(6)，步骤3)中的以太网数据格式的数据通过硬件逻辑电路的接口电路(6)发送至数据流处理模块电路(5)进行处理，生成的数据再借助以太网/光纤协议栈处理模块电路(4)的处理转换为以太网光纤网络报文，通过光/电转换接口电路(7)发送至无源光纤网络。
3.根据权利要求1所述的基于以太网光纤网络实现抄表高速自动化的方法，其特征在于：所述的硬件逻辑电路(2)是FPGA器件、或CPLD器件。
4.根据权利要求1所述的基于以太网光纤网络实现抄表高速目动化的方法，其特征在于：所述的RS232接口电路(3)包括接口芯片U1与外围配套阻、容元件。
5.根据权利要求4所述的基于以太网光纤网络实现抄表高速自动化的方法，其特征在于：所述的接口芯片U1的型号是SP3232ECN-L。
6.根据权利要求1所述的基于以太网光纤网络实现抄表高速自动化的方法，其特征在于：所述的抄表终端中还增设一个寄存器，寄存器的结构中包括缓存器的状态标志位，抄表终端CPU根据上述标志位的状态控制RS232接口电路(3)接收用户电表数据信号。
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