CN102810243B - 基于北斗卫星导航系统技术的用电信息采集方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于北斗卫星导航系统技术的用电信息采集方法和系统。技术方案包括：获取采集的用电信息抄表数据报文，并将所述抄表数据报文通过数据转换生成北斗通信报文，通过北斗通信链路将所述北斗通信报文发送至前置端；前置端将所述北斗通信报文还原成抄表数据报文的原始格式，并发送至中心主站应用服务器进行统一管理和监控。采用本发明提供的方法和系统能够在不改造现投运设备的情况下，利用北斗卫星导航系统双向通信功能将现场居民用电信息无缝接入到用电信息管理系统主站，实现现场采集数据到北斗通信通道的接入，能够实时，有效，可靠地获得通信不发达地区用电信息。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域的电信息采集的方法、系统和装置，特别涉及一种将偏远地区居民用电信息（电能量）传输至电力公司用电信息管理系统的方法、系统和装置。
背景技术
电能表采集居民用电数据主要就近上送到附近集中抄表装置，一台集中抄表装置可同时连接几台、几十台，甚至上百台电能表。目前集中抄表装置主要通过光纤和公网通道传回部署在电力公司的用电信息管理主站系统，而对于广大人烟稀少的牧区，既无光纤通路，也尚无公网信号，这种地区在通信上则显得无能为力，而新铺设光缆也存在成本过高、通信架构受限等问题。
目前，存在GPRS无线电力远程抄表系统，电力部门可将工业和民用电表采集的用电信息数据通过GPRS网络实时传递到地、市、省级电力公司的用电信息管理主站系统，以实现对居民及工业用电信息的管理，及负荷分析等，参见附图1，然而该系统需要基于现有的GPRS网络，在广袤的无人区及高山峻岭地区，GPRS并不能完全覆盖，因此在通信盲区GPRS无线电力远程抄表系统并不能得到充分的应用。
如何找到一种行之有效的通信通道来满足此需求成了必须解决的问题。
本发明旨在不改造现投运设备，不改造主站系统的情况下，利用北斗卫星双向通信功能将现场居民用电信息无缝接入到用电信息管理系统主站，实现现场采集数据到北斗通信通道的接入，能够实时，有效，可靠地获得通信不发达地区用电信息。
发明内容
为此，本发明的目的在于提出一种基于北斗卫星导航系统技术的用电信息采集方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1) 装置端的现场集中抄表装置采集用电信息生成抄表数据报文；
2) 装置端的北斗数据通信装置获取所述抄表数据报文，并将所述抄表数据报文通过数据转换生成北斗通信报文，通过装置端的北斗用户终端将所述北斗通信报文发送至前置端；
3) 前置端的北斗用户终端接收北斗通信报文，并由前置端的北斗数据通信装置将所述北斗通信报文还原成抄表数据报文的原始格式；
4) 中心主站应用服务器接收所述前置端的北斗数据通信装置发送的还原后的抄表数据报文。
此外，本发明还提出一种基于北斗卫星导航系统技术的用电信息采集系统，所述系统包括装置端北斗数据通信装置和前置端北斗数据通信装置，其特征在于，
所述装置端北斗数据通信装置包括：
第一数据传输单元，接收装置端的现场集中抄表装置采集用电信息生成的抄表数据报文；
第一转换处理单元，将所述抄表数据报文通过数据转换生成北斗通信报文；
第一北斗通信单元，通过装置端北斗用户终端将所述北斗通信报文发送至前置端。
所述前置端北斗数据通信装置包括：
第二北斗通信单元，通过前置端北斗用户终端接收装置端发送的所述北斗通信报文；
第二转换处理单元，将所述北斗通信报文还原成用电信息抄表数据报文的原始格式；
第二数据传输单元，将还原后的抄表数据报文发送到中心主站。
根据本发明实施例，本发明所采用的技术方案与现有技术相比具备以下优点：
1、 能够解决通信盲区或通信受限地区的用电信息的管理；
2、 使高字节数量抄表数据报文得到准确高效地传输。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的优点结合以下附图对实施例的描述作出详细说明，其中：
图1为现有技术中远程抄表系统；
图2为本发明的远程抄表系统；
图3为北斗通讯报文格式；
图4为北斗通信报文中的电文内容格式；
具体实施方式
如图2所示。远程抄表系统包括两部分：位于现场集中抄表装置侧的装置端，以及位于中心主站侧的前置端。
装置端包括：集中抄表装置202，北斗数据通信装置200，北斗用户终端201；装置端每台集中抄表装置可以同时连接几台、几十台，甚至上百台电能表。集中抄表装置采集电能表的用电信息，并将其生成抄表数据报文（集中抄表装置生成的抄表数据报文可以遵循国网公司集中抄表装置的通信规约，如：1--Q／GDW 376.1-2009《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》规约）。集中抄表装置与北斗数据通信装置通过网络相连，网络可以是以太网、无线网络等。集中抄表装置通过网络将抄表数据报文传送给北斗数据通信装置。北斗数据通信装置将所述抄表数据报文通过数据转换生成北斗通信报文，经过串口线，将北斗通信报文通过北斗用户终端201传输到前置端。
前置端包括：北斗用户终端201，北斗数据通信装置200，中心主站203。经过北斗卫星通信发送到前置端的北斗通信报文通过北斗用户终端201接收，经串口线传输至北斗数据通信装置。北斗数据通信装置将所述北斗通信报文还原成用电信息抄表数据报文的原始格式，并将还原后的用电信息抄表数据报文发往中心主站。中心主站中的服务器对用电信息进行集中的统计、管理和存储。主站在数据存储方面，采用数据分布存储，集中备份的策略，同时满足数据的完整性和安全性要求。另外，中心主站服务器可以对用电信息进行主动分析（例如：设置阈值），并对异常数据进行提醒。
北斗通信支持报文长度有限，而集中抄表数据报文可能具备较大的长度，为了解决两者的矛盾，本发明在装置端对抄表数据报文进行数据的转换处理，将具有较大长度的抄表数据报文进行拆包，然后将拆分的每一条抄表数据报文重新组包成北斗通信报文依次发送，在前置端再从北斗通信报文中提取拆分的抄表数据报文，将其进行组合。为了保证通信的流畅性，可以将拆分的抄表数据报文长度限制在220字节以内。
如图3所示，为北斗通讯报文格式。其中，“指令”传输时以ASCⅡ码表示，每个ASCⅡ码为一个字节；“长度”表示从“指令或内容”起始符“$”开始到“校验和”（含校验和）为止的数据总字节数；“用户地址1”为与北斗数据通信装置相连的北斗用户终端地址，长度为3字节，其中有效位为低21 bit，高3 bit填“0”；“校验和”是指从“指令或内容”起始符“$”起到“校验和”前一字节，按字节异或的结果；“信息内容”中的用户地址2是目标北斗数据通信装置的地址，电文内容的长度是变长，取决于所选用的北斗卡。
在利用北斗通信传输抄表数据时，可以将拆分的抄表数据报文（以下称之为子报文）封装到北斗通信报文中的电文内容内。但是长期的运行中，难免会出现丢包或者乱序现象发生，为了避免这种情况，防止接收端将子报文重新组合时得到错误数据，本发明结合北斗卫星导航系统技术本身具备的授时功能，在子报文前加入了世纪秒时间标志位，以及抄表数据报文拆分的总包数，当前子报文的包号的标志位，将上述标志位与子报文一起封装在北斗通信报文的电文内容中。其中世纪秒时间是为了使接收端将相同时间的报文组合在一起，同时也便于主站对数据进行统计、分析和管理；总包数表示具体一共有多少包需要组合在一起，因此可以用此来判断有无丢包发生；包号是为了在重新组包时按照包号的顺序组合，避免了乱序的发生。
如图4所示，本发明优选地设置4个字节的世纪秒时间，1个字节的总包数，1个字节的包号。
本发明提供的远程抄表系统的装置端北斗数据通信装置，包括数据传输单元、转换处理单元、北斗通信单元。其中数据传输单元用于获取现场集中抄表装置采集的用电信息生成的抄表数据报文，并将抄表数据报文发送给转换处理单元，转换处理单元再将所述抄表数据报文通过数据转换生成北斗通信报文，并送至北斗通信单元，北斗通信单元可以是串口通信单元，北斗通信单元与北斗用户终端相连，可进行双向通信，并通过北斗用户终端将所述北斗通信报文发送至前置端。
装置端北斗数据通信装置的转换处理单元至少包括：将所述抄表数据报文拆包为多个子报文的报文拆分单元，以及将每个所述子报文依次嵌入到不同的北斗通信报文中的封装单元。为了防止由于丢包或者乱序造成接收端将子报文重新组合时得到错误数据，所述封装单元在北斗通信报文中的电文内容中设置世纪秒时间、抄表数据报文拆包的总包数、当前子报文的包号的标志位。
作为本实施例的变形，北斗用户终端可以内置于装置端北斗数据通信装置，直接作为装置端北斗数据通信装置的北斗通信单元。
本发明提供的远程抄表系统的前置端北斗数据通信装置，包括北斗通信单元、转换处理单元、数据传输单元。其中北斗通信单元接收北斗通信报文并将其发送至转换处理单元，其中北斗通信单元可以是串口通信单元，北斗通信单元与前置端北斗用户终端相连，可进行双向通信，并通过北斗用户终端接收所述北斗通信报文；转换处理单元将所述北斗通信报文还原成用电信息抄表数据报文的原始格式；数据传输单元将还原后的抄表数据报文发送到中心主站。
前置端北斗数据通信装置接收的每个所述北斗通信报文包含一个构成抄表数据报文部分数据的子报文，其中的转换处理单元至少包括：报文解析单元，对所述北斗通信报文进行解析，获取电文内容部分的子报文；还原单元，将各个北斗通信报文中的子报文按序进行组合。
为了防止由于丢包或者乱序造成将子报文重新组合时得到错误数据，解析的所述电文内容部分中包括世纪秒时间、构成抄表数据报文的子报文的总包数（即抄表数据报文拆包的总包数）、当前子报文的包号的标志位；所述还原单元将具有相同世纪秒时间的子报文根据包号按序组合。
作为本实施例的变形，北斗用户终端可以内置于前置端北斗数据通信装置，直接作为前置端北斗数据通信装置的北斗通信单元。
本发明提供的利用北斗卫星导航系统技术进行用电信息采集的方法，该方法包括以下步骤：
1) 装置端的现场集中抄表装置采集用电信息生成抄表数据报文；
2) 装置端的北斗数据通信装置获取所述抄表数据报文，并将所述抄表数据报文通过数据转换生成北斗通信报文，通过北斗通信链路将所述北斗通信报文发送至前置端；
3) 前置端的北斗数据通信装置接收所述北斗通信报文，并将所述北斗通信报文还原成抄表数据报文的原始格式；
4) 中心主站应用服务器接收所述前置端的北斗数据通信装置发送的还原后的抄表数据报文。
其中，步骤2中将所述抄表数据报文通过数据转换生成北斗通信报文包括：
将所述抄表数据报文拆包为多个子报文，将每个所述子报文嵌入到北斗通信报文中依次发送。
其中，为了防止由于丢包或者乱序造成接收端将子报文重新组合时得到错误数据，在北斗通信报文中的电文内容中设置世纪秒时间、抄表数据报文拆包的总包数、当前子报文的包号的标志位。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (8)
1.一种基于北斗卫星导航系统技术的用电信息采集方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)装置端的现场集中抄表装置采集用电信息生成抄表数据报文；
2)装置端的北斗数据通信装置获取所述抄表数据报文，并将所述抄表数据报文通过数据转换生成北斗通信报文，通过装置端的北斗用户终端将所述北斗通信报文发送至前置端；
3)前置端的北斗用户终端接收北斗通信报文，并由前置端的北斗数据通信装置将所述北斗通信报文还原成抄表数据报文的原始格式；
4)中心主站应用服务器接收所述前置端的北斗数据通信装置发送的还原后的抄表数据报文；
步骤2）中将所述抄表数据报文通过数据转换生成北斗通信报文包括：
将所述抄表数据报文拆包为多个子报文，将每个所述子报文嵌入到北斗通信报文中依次发送；其中，所述将每个所述子报文嵌入到北斗通信报文包括：在北斗通信报文中的电文内容中设置世纪秒时间、抄表数据报文拆包的总包数、当前子报文的包号的标志位。
2.如权利要求1所述的基于北斗卫星导航系统技术的用电信息采集方法，其特征在于，所述子报文长度不大于220字节。
3.如权利要求1所述的基于北斗卫星导航系统技术的用电信息采集方法，其特征在于，所述电文内容是变长的。
4.一种基于北斗卫星导航系统技术的用电信息采集系统，所述系统包括装置端北斗数据通信装置和前置端北斗数据通信装置，其特征在于，
所述装置端北斗数据通信装置包括：
第一数据传输单元，接收装置端的现场集中抄表装置采集用电信息生成的抄表数据报文；
第一转换处理单元，将所述抄表数据报文通过数据转换生成北斗通信报文；
第一北斗通信单元，通过装置端北斗用户终端将所述北斗通信报文发送至前置端；
所述前置端北斗数据通信装置包括：
第二北斗通信单元，通过前置端北斗用户终端接收装置端发送的所述北斗通信报文；
第二转换处理单元，将所述北斗通信报文还原成用电信息抄表数据报文的原始格式；
第二数据传输单元，将还原后的抄表数据报文发送到中心主站；
所述第一转换处理单元包括：
报文拆分单元，将所述抄表数据报文拆包为多个子报文；
封装单元，将每个所述子报文依次嵌入到不同的北斗通信报文中；其中，所述封装单元在北斗通信报文中的电文内容中设置世纪秒时间、抄表数据报文拆包的总包数、当前子报文的包号的标志位。
5.如权利要求4所述的基于北斗卫星导航系统技术的用电信息采集系统，其特征在于，所述第二北斗通信单元接收的每个所述北斗通信报文包含一个构成抄表数据报文部分数据的子报文，所述第二转换处理单元包括：
报文解析单元，对所述北斗通信报文进行解析，获取电文内容部分的子报文；
还原单元，将各个北斗通信报文中的子报文按序进行组合。
6.如权利要求4所述的基于北斗卫星导航系统技术的用电信息采集系统，其特征在于，所述电文内容部分还包括世纪秒时间、抄表数据报文拆包的总包数、当前子报文的包号的标志位；所述还原单元将具有相同世纪秒时间的子报文根据包号按序组合。
7.如权利要求4或5所述的基于北斗卫星导航系统技术的用电信息采集系统，其特征在于，所述子报文长度不大于220字节。
8.如权利要求4或5所述的基于北斗卫星导航系统技术的用电信息采集系统，其特征在于，所述电文内容是变长的。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20140326 |