CN102882556B - 一种用电信息的采集方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用电信息的采集方法、装置和系统，涉及电力线载波通信技术领域，采集装置采用电力线窄带载波通信方式，通过电力线从用户电表获取用户用电数据，并且采用电力线宽带载波通信方式，通过电力线将用户用电数据上传至集中器。本发明公开的方法、装置和系统，由于采取窄带载波通信方式从用户电表获取用电数据，并采用宽带载波通信方式通信将用电数据上传至集中器，可以免去复杂的布线穿线问题，同时使通信安全可靠，快速稳定。

Description

一种用电信息的采集方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及电力线载波通信技术领域，尤其涉及一种用电信息的采集方法、装置和系统。

背景技术

电力线通信（PowerLineCommunication，简称PLC）技术是指利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式，该技术是把载有信息的高频加载于电流，然后用电线传输，接受信息的适配器再把高频从电流中分离出来并传送到计算机或电话以实现信息传递。该技术最大的优势是不需要重新布线在现有电线上实现数据语音和视频等多种业务。迄今，PLC技术已经有几十年的发展历史，在技术发展的各个阶段，电力系统已经得到了不同的应用。在高压输电网、中压输电网以及低压的各个领域，数据传输的通讯速率不断提高。近年来，随着调制技术、传输技术和信号处理技术的进步和硬件设施的改善，电力线载波通信技术在用电信息数据采集领域得到越来越广泛的应用。

目前，国内现有的用电信息采集系统在集中器到采集器或采集器到智能电表的本地通信方式上，大都采取的是485布线、窄带低频电力线载波通信或无线的通信方式。这些通信方式或者是施工量太大，不方便大范围实施（如485布线）；或者是受电力线负载特性的影响较大，而造成通信信道的不稳定不可靠（如窄带低频电力线载波）。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种用电信息的采集方法，通过电力线载波通信方式从用户电表获取用电数据信息。

一种用电信息的采集方法，包括：用电信息采集装置采用电力线窄带载波通信方式，通过电力线从用户电表获取用户用电数据;所述用电信息采集装置采用电力线宽带载波通信方式，通过电力线将所述用户用电数据上传至集中器。

根据本发明方法的一个实施例，所述用电信息采集装置上传所述用户用电数据时采用OFDM编码技术。

根据本发明方法的一个实施例，所述用电信息采集装置解析采集的用户用电数据，并将所述用户用电数据封装为上传的数据格式。

根据本发明方法的一个实施例，所述用电信息采集装置实时监听是否接收到抄表指令；当接收到抄表指令时，所述用电信息采集装置采集用户的用电数据，并存储用户的用电数据。

根据本发明方法的一个实施例，所述用电信息采集装置采集用户电表中的用电信息，将用电信息上报至所述集中器，所述集中器将用电信息上报给主站。

采取窄带载波通信方式从用户电表获取用户用电数据，采用宽带载波通信方式通信将所述用户用电数据上传至集中器，可以免去复杂的布线穿线问题，同时使得通信安全可靠，快速稳定。

本发明要解决的一个技术问题是提供一种用电信息采集装置，能够通过电力线载波通信方式从用户电表获取用户用电数据信息。

一种用电信息采集装置，包括：数据收集单元，用于采用电力线窄带载波通信方式，通过电力线从用户电表获取用户用电数据；数据上传单元，用于采用电力线宽带载波通信方式，通过电力线将所述用户用电数据上传至集中器；其中，所述数据上传单元上传所述用户用电数据时采用OFDM编码技术。

根据本发明装置的一个实施例，所述采集装置还包括：数据通信协议处理单元，用于解析所述数据收集单元采集的用户用电数据，并将所述用户用电数据封装为所述数据上传单元上传的数据格式格式；电路电源单元，用于提供电源；时钟控制单元，用于提供时钟信号。

根据本发明装置的一个实施例，所述采集装置还包括：接收控制指令单元，用于监听集中器发送的抄表指令；主处理单元，用于当接收到所述抄表指令时，控制所述数据收集单元采集用户用电数据，并将所述用户用电数据通过数据上传单元上传至所述集中器；存储单元，用于存储所述用户用电数据。

根据本发明装置的一个实施例，所述数据收集单元包括：载波模块、耦合电路模块、接口电路模块和电源模块；所述数据上传单元包括：OFDM基带处理模块、耦合电路模块、接口电路模块和电源模块。

数据收集单元采取窄带载波通信方式从用户电表获取用户用电数据，数据上传单元采用宽带载波通信方式通信将所述用户用电数据上传至集中器，可以免去复杂的布线穿线问题，同时使得通信安全可靠，快速稳定。

本发明要解决的一个技术问题是提供一种用电信息的采集系统，包括上述的用电信息采集装置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明的用电信息的采集方法的一个实施例的流程图；

图2为根据本发明的用电信息采集装置的一个实施例的示意图；

图3为根据本发明的用电信息采集装置的另一个实施例的示意图；

图4为根据本发明的用电信息采集装置中数据上传单元的一个实施例的示意图；

图5为根据本发明的用电信息采集装置中数据收集单元的一个实施例的示意图；

图6为根据本发明的用电信息采集网络的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合各个图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。

图1为根据本发明的用电信息的采集方法的一个实施例的流程图。电力线载波通信PLC技术是利用低压电力线信道传输高速数据、话音、图像等多媒体业务信号的一种通信技术。宽带电力线通信(BroadbandoverPowerLine)，简称BPL，是指带宽限定在2～30MHz之间、通信速率通常在1Mbps以上的电力线载波通信。电力线通信技术可直接利用电力线，无须重新布线，组网简单快捷、成本较低廉，应用范围广，同时保障信息安全。窄带电力线通信利用低压配电网络进行数据通信。如图1所示：

步骤102：用电信息采集装置采用电力线窄带载波通信方式，通过电力线从用户电表获取用户用电数据。

步骤103：用电信息采集装置采用电力线宽带载波通信方式，通过电力线将用户用电数据上传至集中器。

传统电力线通信产品中，主要使用窄带FSK通信方式。如利用电力线ModemLM1893和ST7536在电力线上实现数字通信。由于电力线固有的高噪声、多径效应和衰落等特点,通常采用扩频技术进行数据传输。扩频通信虽然抗干扰能力较强,但受其原理的制约,传输速率最高只能达到1Mb/s。随着对通信传输速率要求的不断提高,出现了一种利用正交频分复用(OFDM)技术在低压电力线上实现宽带高速数据传输的通信技术。该技术具有抗噪声、抗多径效应和抗衰落的特性,其数据传输速率可以超过10Mb/s。低压电力线信道对电力线载波通信影响严重的干扰源主要有信道噪声、信道衰耗和多径效应。为适应高速率的传输要求，多载波正交频分复用将是解决传输频带利用的有效方法。OFDM技术的主要工作原理就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。其最大的特点是传输速率高，对码间干扰和信道选择性衰落具有很强的抵抗能力。

根据本发明的一个实施例，用电信息采集装置上传用户用电数据时采用OFDM编码技术。用电信息采集装置解析采集的用户用电数据，并将用户用电数据封装为上传的数据格式。用电信息采集装置实时监听是否接收到抄表指令；当接收到抄表指令时，用电信息采集装置采集用户的用电数据，并存储用户的用电数据。用电信息采集装置采集用户电表中的用电信息，将用电信息上报至集中器，集中器将用电信息上报给主站。

采取窄带载波通信方式从用户电表获取用户用电数据，数据上传单元采用宽带载波通信方式通信将用户用电数据上传至集中器，解决了系统布线穿线问题，同时解决了通信的可靠性问题。

图2为根据本发明的用电信息采集装置的一个实施例的示意图。如图2所示，用电信息采集装置21包括数据收集单元211和数据上传单元212。数据收集单元211采用电力线窄带载波通信方式，通过电力线从用户电表获取用户用电数据。数据上传单元212采用电力线宽带载波通信方式，通过电力线将用户用电数据上传至集中器；数据上传单元上传用户用电数据时采用OFDM编码技术。

图3为根据本发明的用电信息采集装置的另一个实施例的示意图；如图3所示，用电信息采集装置31包括数据收集单元311、数据上传单元312、数据通信协议处理单元313、存储单元314、电源电源315、时钟控制单元316、主处理单元317和接收控制指令单元318。数据收集单元311采用电力线窄带载波通信方式，通过电力线从用户电表获取用户用电数据。数据上传单元312采用电力线宽带载波通信方式，通过电力线将用户用电数据上传至集中器；数据上传单元上传用户用电数据时采用OFDM编码技术。数据通信协议处理单元313解析数据收集单元采集的用户用电数据，并将用户用电数据封装为数据上传单元上传的数据格式格式；电路电源单元314提供电源；时钟控制单元315提供时钟信号。接收控制指令单元318监听集中器发送的抄表指令；当接收控制指令单元318接收到抄表指令时，主处理单元317控制数据收集单元采集用户用电数据，并将用户用电数据通过数据上传单元上传至集中器；主处理单元317可以为ARM处理器实现。存储单元314存储用户用电数据。

用电信息采集装置31下行信道以电力线窄带载波通信方式采集窄带电表数据，上行信道以电力线宽带通信与集中器或手持设备进行数据交换。数据上传单元312采用具有1536个子载波的OFDM调制技术的DSS9501电力载波通讯芯片，输出速率最高可达200Mbit/s。数据传输速率高，数据容量大，双向传输，无需另外铺设通信线路，安全方便。下行采取电力线载波通信方式，这种通信方式，相比于既有的RS-485通信，最大的好处是免去布线穿线的麻烦，可以即插即用。数据收集单元311采用国网系列载波通信芯片PLCI38-III-E，该芯片具有通信可靠性高、处理数据准确、数据存储可靠和安全的控制力，且具有低成本、低功耗、外围器件少等优点。

图4为根据本发明的用电信息采集装置中数据上传单元的一个实施例的示意图；数据上传单元包括：OFDM基带处理模块41、耦合电路模块43、接口电路模块42和电源模块44。耦合电路模块43用于从电力线上接收或发送信息，接口电路模块42与用电信息采集装置中的其余单元进行通信。

图5为根据本发明的用电信息采集装置中数据收集单元的一个实施例的示意图；数据收集单元包括：载波模块51、耦合电路模块53、接口电路模块52和电源模块54；耦合电路模块53用于从电力线上接收或发送信息，接口电路模块52与用电信息采集装置中的其余单元进行通信。载波模块51可以为PLCI38-III-E芯片。

图6为根据本发明的用电信息采集网络的一个实施例的示意图。用电信息采集系统可以是一个大型的数据采集系统，管理多种通讯信道，同时接入大用户负荷管理终端、集中抄表终端等多种终端，自动采集所有电力用户的用电信息，实现客户用电信息管理、负荷控制、预购电控制等直接应用功能。

用电信息采集系统的主站61负责信息采集业务，执行实际数据采集动作，将业务指令转变为实际向现场终端发出的通讯报文，将现场终端返回报文解释成真实的客户用电信息传递个采集业务流程。集中器62、63收集各用电信息采集装置64－67采集的载波电表68－6E的数据，并进行处理储存，同时和主站61进行数据交换。

集中器62、63与系统主站61之间的数据传输通道有：专用的光纤网络和GPRS/CDMA虚拟专网。用电信息采集装置64－67对载波电表68－6E可以完成实时抄表应用，采用电力线窄带载波通信方式，通过电力线获取并存贮电表的计量数据和信息，并采用电力线宽带载波通信方式，通过电力线将用电数据上传至集中器62、63。主站61通过集中器62、63，下达指令和参数信息，收集用户用电信息。

本发明的用电信息采集系统以及用电信息采集装置的上行通信通过电力线宽带载波信道与集中器交换数据，采用先进的OFDM通信编码技术。由于利用了覆盖范围最为广泛的电力线作为高速数据通信的载体，安全性更好，通信更可靠。传统的采集器下行大多采用RS-485通信，穿线复杂且不利于设备移动。本发明的用电信息采集装置与智能电表之间的下行通信采用电力线窄载波带通信，它利用软件、硬件技术结合完成组网优化。安装方便、可以方便地将电力通信网络延伸到低压用户侧，实现对用户电表的数据采集和控制，适应性好。本发明的用电信息采集装置可以即插即用，并且具有低成本、低功耗、外围器件少等优点。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (4)

1.一种用电信息的采集方法，包括：

用电信息采集装置采用电力线窄带载波通信方式，通过电力线从用户电表获取用户用电数据；

所述用电信息采集装置采用电力线宽带载波通信方式，通过电力线将所述用户用电数据上传至集中器；

所述用电信息采集装置上传所述用户用电数据时采用正交频分复用OFDM编码技术，所述用电信息采集装置解析采集的用户用电数据，并将所述用户用电数据封装为上传的数据格式；

其中,所述用电信息采集装置实时监听是否接收到抄表指令；当接收到抄表指令时，所述用电信息采集装置采集用户的用电数据，并存储用户的用电数据；所述用电信息采集装置采集用户电表中的用电信息，将用电信息上报至所述集中器，所述集中器将用电信息上报给主站；主站将业务指令转变为实际向现场终端发出的通讯报文，将现场终端返回报文解释成真实的客户用电信息；

集中器与系统主站之间的数据传输通道有：专用的光纤网络和GPRS/CDMA虚拟专网；主站通过集中器下达指令和参数信息，收集用户用电信息。

2.一种用电信息采集装置，包括：

数据收集单元，用于采用电力线窄带载波通信方式，通过电力线从用户电表获取用户用电数据；所述数据收集单元还包括：载波模块、第一耦合电路模块；第一耦合电路模块用于从电力线上接收或发送信息；

数据上传单元，用于采用电力线宽带载波通信方式，通过电力线将所述用户用电数据上传至集中器；其中，所述数据上传单元上传所述用户用电数据时采用OFDM编码技术；所述数据上传单元还包括：OFDM基带处理模块、第二耦合电路模块、接口电路模块和电源模块；第二耦合电路模块用于从电力线上接收或发送信息；

数据通信协议处理单元，用于解析所述数据收集单元采集的用户用电数据，并将所述用户用电数据封装为所述数据上传单元上传的数据格式格式；

所述用电信息采集装置还包括：

接收控制指令单元，用于监听集中器发送的抄表指令；

主处理单元，用于当接收到所述抄表指令时，控制所述数据收集单元采集用户用电数据，并将所述用户用电数据通过数据上传单元上传至所述集中器；

存储单元，用于存储所述用户用电数据；

其中,集中器与系统主站之间的数据传输通道有：专用的光纤网络和GPRS/CDMA虚拟专网；主站通过集中器下达指令和参数信息，收集用户用电信息,主站将业务指令转变为实际向现场终端发出的通讯报文，将现场终端返回报文解释成真实的客户用电信息。

3.如权利要求2所述的采集装置，其特征在于，所述采集装置还包括：

电路电源单元，用于提供电源；

时钟控制单元，用于提供时钟信号。

4.一种用电信息的采集系统，其特征在于，包括：

如权利要求2或3所述的用电信息采集装置。