CN103346824B - 电力数据传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电力数据传输系统，包括监控设备、无线终端CPE、接入点AP、交换机、工控机和用于控制接入点AP的WiFi控制器；接入点AP和无线终端CPE的数量均为多个；监控设备与无线终端CPE通过以太网通信连接；多个接入点AP组成Mesh网路；接入点AP与无线终端CPE通信连接；接入点AP、wifi控制器和工控机均与交换机通信连接；监控设备将采集到的电力数据信息通过以太网传输至无线终端CPE，无线终端CPE将电力数据信息发送至接入点AP，接入点AP通过单跳或多跳的方式将电力数据信息转发到交换机上，交换机将收到的电力数据信息发送至工控机。其采用基于802.11n标准的WLAN技术和智能天线技术，传输速率高、时延小、成本低、覆盖范围大、安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及电力通信领域，尤其涉及一种基于智能天线WLAN技术的电力数据传输系统。
背景技术
电力数据信息的采集和传输需要相关通信网络来实现。我国电力通信网络经过几十年发展，已经初具规模，通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展，无线通信系统的特性发生巨大的变化。目前电网数据主要通过GPRS、GSM、ZigBee等网络进行传输，但其存在传输速率低、时延大、安全性差、可靠性低、使用费用高等问题。此外，同时，在移动通信中，由于复杂的地形、建筑物结构、道路行人车辆等对电波传播的影响，以及用户之间的相互影响，将产生时延扩散、瑞利（Rayleigh）衰落、多径、共信道干扰等问题，使通信质量严重下降，传统的全向天线技术已不能满足用户的需求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种设计合理的电力数据传输系统，其采用基于802.11n标准的WLAN技术和智能天线技术，传输速率高、时延小、成本低、覆盖范围大。本发明实现上述目的所采用的技术方案是：
一种电力数据传输系统，包括监控设备、无线终端CPE、接入点AP、交换机、工控机和用于控制接入点AP的WiFi控制器；
所述接入点AP和无线终端CPE的数量均为多个；
所述监控设备与无线终端CPE通过以太网通信连接；
多个所述接入点AP组成Mesh网路；
所述接入点AP与无线终端CPE通信连接，用于接收无线终端CPE传送的数据信息；
所述接入点AP、wifi控制器和工控机均与所述交换机通信连接；
所述监控设备将采集到的电力数据信息通过以太网传输至所述无线终端CPE，所述无线终端CPE将所述电力数据信息发送至接入点AP，所述接入点AP通过单跳或多跳的方式将所述电力数据信息转发到所述交换机上，所述交换机将收到的所述电力数据信息发送至所述工控机。
较优地，当所述交换机处于与所述无线终端CPE直接通信的接入点AP的单跳通信距离范围内时，所述接入点AP直接转发所述电力数据信息至所述交换机；
当所述交换机处于与所述无线终端CPE直接通信的接入点AP的单跳通信距离范围外时，所述接入点AP通过多跳的方式，将所述电力数据信息最终转发到与所述交换机单跳通信距离范围内的接入点AP上，再由与所述交换机单跳通信距离范围内的接入点AP将所述电力数据信息转发至所述交换机。
较优地，所述接入点AP设置服务器标识集SSID；
所述无线终端CPE与802.11a/b/g/n兼容，识别多个服务器标识集SSID，支持HTTP/HTTPs协议。
较优地，所述无线终端CPE的工作模式为桥接或/和路由。
较优地，所述接入点AP上设置有指示器，所述指示器用于指示接入点AP的信号强度。
较优地，所述接入点AP还包括垂直和水平极化定向的天线单元；
所述垂直和水平极化定向天线单元的数量为19个；
所述天线单元支持2.4GHz和5GHz两个数据频段。
较优地，所述无线终端CPE由外设电源或以太网供电；
所述接入点AP由外设电源或以太网供电。
较优地，所述接入点AP基于802.11n构建无线Mesh网络。
本发明的有益效果是：
本发明的电力数据传输系统，采用基于802.11n标准的WLAN技术和智能天线技术，利用智能AP构建电力数据可靠传输方案，解决了传统电力数据传输方案中存在的传输速率低、时延大、安全性差、可靠性低、使用费用高、覆盖范围小等问题，特别是解决在某些比较恶劣的环境下，传统的传输技术不能实现的问题；本发明的电力数据传输系统所采用的无线设备价格较为合理，相比光纤通信而言，大大降低了通信成本。通过实际环境的测试，证明本发明可靠性好，稳定性高，能够较好的应用于电力通信领域。
附图说明
图1为本发明的电力数据传输系统一实施例的示意图；
图2为智能AP实际场景测试方案示意图；
图3为智能AP实际场景测试现场环境示意图；
图4为智能AP与普通AP测试结果对比示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的电力数据传输系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，本发明的电力数据传输系统一实施例包括监控设备、CPE（CustomerPremise Equipment，无线终端）、AP（Access Point，接入点）、交换机11、工控机12和用于控制AP的WiFi控制器10；
AP和CPE的数量均为多个；监控设备与CPE通过以太网通信连接；多个AP组成Mesh网路；AP与CPE通信连接，用于接收CPE传送的数据信息；AP、wifi控制器10和工控机12均与交换机11通信连接；监控设备将采集到的电力数据信息通过以太网传输至CPE，CPE将电力数据信息发送至AP，AP通过单跳或多跳的方式将所述电力数据信息转发到交换机11上，交换机11将收到的所述电力数据信息发送至工控机12。
AP设置服务器标识集SSID（Service Set Identifier）；CPE与802.11a/b/g/n兼容，识别多个服务器标识集SSID，支持HTTP/HTTPs协议；CPE的工作模式为桥接或/和路由；CPE由外设电源或以太网供电；
AP基于802.11n构建无线Mesh网络；AP由外设电源或以太网供电；AP上设置有指示器，所述指示器用于指示接入点AP的信号强度。监控设备可为电力计量设备。
例如，AP和CPE的数量均为三个，三个接入点AP分别为第一接入点3、第二接入点4、第三接入点9；三个无线终端CPE分别为第一无线终端2、第二无线终端5、第三无线终端8，
第一接入点3、第二接入点4、第一无线终端2和第二无线终端5位于室外；第三接入点9和第三无线终端8位于室内；
第一接入点3、第二接入点4和第三接入点9组成Mesh网路；第一监控设备1通过以太网与第一无线终端2通信连接，第二监控设备6通过以太网与第二无线终端5通信连接，第三监控设备7通过以太网与第三无线终端8通信连接；
第一接入点3、第二接入点4和第三接入点9组成的Mesh网路与交换机11通信连接、WiFi控制器分别控制第一接入点3、第二接入点4和第三接入点9，工控机12用于接收和分析收到的电力数据信息；
第一监控设备1将采集到的数据信息通过以太网传输至第一无线终端2，第二监控设备6将采集到的电力数据信息通过以太网传输至第二无线终端5，第三监控设备7将采集到的电力数据信息通过以太网传输至第三无线终端8，第一无线终端2将收到的电力数据信息发送至第一接入点3，第二无线终端5将收到的电力数据信息发送至第二接入点4，第三无线终端8将收到的电力数据信息发送至第三接入点9；
第一接入点3通过单跳或多跳的方式将收到的电力数据信息转发到交换机11上，第二接入点4通过单跳或多跳的方式将收到的电力数据信息转发到交换机11上，第三接入点9通过单跳或多跳的方式将收到的电力数据信息转发到交换机11上；
当交换机11处于与第一无线终端2直接通信的第一接入点3的单跳通信距离范围内时，第一接入点3直接将收到的电力数据信息转发至交换机11；
当交换机11处于与第一无线终端2直接通信的第一接入点3的单跳通信距离范围外时，第一接入点3通过多跳的方式，将收到的电力数据信息最终转发到与交换机单跳通信距离范围内的第二接入点4上或第三接入点9上，再由与第二接入点4或第三接入点9将所述电力数据信息转发至交换机。
同样，第二接入点4也可将收到的电力数据信息直接发送到交换机11，或将收到的电力数据信息转发到与交换机11单跳通信距离范围内的第一接入点3上或第三接入点9上，再由与第一接入点3或第三接入9点将所述电力数据信息转发至交换机11。
第三接入点9也可将收到的电力数据信息直接发送到交换机11，或将收到的电力数据信息转发到与交换机11单跳通信距离范围内的第一接入点3上或第二接入点4上，再由与第一接入点3上或第二接入点4将所述电力数据信息转发至交换机11。
较优地，作为一种可实施方式，每个接入点还包括垂直和水平极化定向的天线单元，每个接入点上垂直和水平极化定向天线单元的数量为19个；天线单元支持2.4GHz和5GHz两个数据频段。包括垂直和水平极化定向的天线单元的接入点称为智能AP,智能AP基于802.11n标准，其数据传输速率可达300Mbps，具有定向波束成型能力，可以应用于-40℃-65℃的环境中。
配置AP时，需要设置一个SSID（服务器标识集），CPE通过该服务器标识集与AP建立连接，并回传相应的电力数据信息。AP根据mesh多跳路由协议选择合适的路由路径将数据包发送到与工控机12相连的交换机11上（当交换机11处于与CPE直接通信的AP单跳距离范围内时，AP直接转发数据包到交换机11；当交换机11与该AP距离较远时，该AP就通过多跳的方式，将数据包最终转发到与交换机11单跳通信范围内的AP上），并由交换机11将收到的数据包转发至工控机12进行处理和分析。室外的环境通常存在着多种干扰，信号衰减比较严重，因此需要采用室外AP。工控机通过软件平台分析收到的数据包，了解网络中前端用电信息，并进行信息化的控制和管理。WiFi控制器用于对所有的AP进行综合管理，包括无线接入控制、安全、mesh功能实现、认证服务、鲁棒性等。
如图2和图3所示，以第一接入点为智能AP例，对普通AP和智能AP的性能进行对比，其中，第一无线终端2通过以太网与电力计量13设备连接，对普通AP与智能AP进行对比试验过程如下：
第一步：对第一接入点3和第一无线终端2进行相应的配置。对第一接入点3进行配置时，要设置一个固定的服务器标识集SSID，同时选择工作频段和带宽，为了对比智能AP和普通AP的性能，将第一接入点2的SSID设置为power-1，普通AP的SSID设置为power，工作频段选择2.4GHz，带宽选择自动；第一无线终端2要跟第一接入点3和普通AP建立联系，必须接入固定的SSID中，因此配置根据AP而改变；
第二步：将电力计量设备13通过以太网线与第一无线终端2连接，第一接入点3通过以太网线与交换机11相连，将第一无线终端2和第一接入点3接入相应的网络之中；
第三步：将一台PC接入到第一接入点3，打开cmd窗口，分别ping第一无线终端2、工控机12和电力计量设备13的IP地址，保证整个网络正常工作；
第四步：打开PC上相应的测量软件，不断地改变PC和第一接入点3之间的距离，对第一接入点的吞吐量、延时、接收信号强度等性能进行测试并记录；
第五步：用普通AP替代第一接入点3，重复步骤二、三、四的操作；
第六步：对测量数据进行分析，比较普通AP和第一接入点3的性能差异。
测量数据如图4所示，其中，纵坐标为接收灵敏度dBm，横坐标为PC和第一接入点3之间的距离；粗线为第一接入点3的试验数据，细线为普通AP的试验数据，通过对比不难发现，第一接入点3可靠性好，稳定性高，能够较好的应用于电力通信领域。
以上实施例中的电力数据传输系统采用基于802.11n标准的WLAN技术和智能天线技术，利用智能AP构建电力数据可靠传输方案，解决了传统电力数据传输方案中存在的传输速率低、时延大、安全性差、可靠性低、使用费用高、覆盖范围小等问题，特别是解决在某些比较恶劣的环境下，传统的传输技术不能实现的问题。本发明所采用的无线设备价格较为合理，相比光纤通信而言，大大降低了通信成本。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种电力数据传输系统，其特征在于：
包括监控设备、无线终端CPE、接入点AP、交换机、工控机和用于控制接入点AP的WiFi控制器；所述监控设备为电力计量设备；
所述接入点AP和无线终端CPE的数量均为多个；
所述监控设备与无线终端CPE通过以太网通信连接；
多个所述接入点AP组成Mesh网路；
所述接入点AP与无线终端CPE通信连接，用于接收无线终端CPE传送的数据信息；
所述接入点AP、wifi控制器和工控机均与所述交换机通信连接；
所述监控设备将采集到的电力数据信息通过以太网传输至所述无线终端CPE，所述无线终端CPE将所述电力数据信息发送至接入点AP，所述接入点AP通过单跳或多跳的方式将所述电力数据信息转发到所述交换机上，所述交换机将收到的所述电力数据信息发送至所述工控机；
所述接入点AP设置服务器标识集SSID；
所述无线终端CPE与802.11a/b/g/n兼容，识别多个服务器标识集SSID，支持HTTP/HTTPs协议；
所述接入点AP还包括垂直和水平极化定向的天线单元；
所述垂直和水平极化定向天线单元的数量为19个；
所述天线单元支持2.4GHz和5GHz两个数据频段。
2.根据权利要求1所述的电力数据传输系统，其特征在于：
当所述交换机处于与所述无线终端CPE直接通信的接入点AP的单跳通信距离范围内时，所述接入点AP直接转发所述电力数据信息至所述交换机；
当所述交换机处于与所述无线终端CPE直接通信的接入点AP的单跳通信距离范围外时，所述接入点AP通过多跳的方式，将所述电力数据信息最终转发到与所述交换机单跳通信距离范围内的接入点AP上，再由与所述交换机单跳通信距离范围内的接入点AP将所述电力数据信息转发至所述交换机。
3.根据权利要求1所述的电力数据传输系统，其特征在于：
所述无线终端CPE的工作模式为桥接或/和路由。
4.根据权利要求1所述的电力数据传输系统，其特征在于：
所述接入点AP上设置有指示器；
所述指示器用于指示接入点AP的信号强度。
5.根据权利要求1所述的电力数据传输系统，其特征在于：
所述无线终端CPE由外设电源或以太网供电；
所述接入点AP由外设电源或以太网供电。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电力数据传输系统，其特征在于：所述接入点AP基于802.11n构建无线Mesh网络。
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